【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多能源互补及新能源和节能减排
，具体是一种太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷热电系统及方法。
技术介绍
利用太阳热能发电、制冷和供热，是实现我国2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15％左右目标的主要措施之一。但由于太阳能能量密度低、不连续和蓄能难，造成太阳能利用率低下，开发利用程度受到严重限制。特别是对于太阳能热发电，无论采用槽式还是塔式的太阳能热发电技术，高温不稳定的大热流密度吸收器和发电工质温度低造成的成本高、效率低等技术瓶颈，是太阳能热发电无法规模化应用的主要根源。另外，当单独利用太阳热能来供暖或制冷时，由于太阳能不稳定、不连续性与采暖、制冷需求相对稳定存在矛盾。太阳能热利用与其他资源互补，特别是太阳能与化石能源互补，是目前解决太阳能利用率低、不连续问题的一个主要途径。国际上太阳热能与化石能源互补多是在太阳能达不到所需温度或无太阳能时，由化石燃料直接燃烧供给能量。这种简单的太阳能集热与化石燃料直接燃烧的互补技术在太阳能供热、制冷以及太阳能热发电系统中广泛使用。但它没有注重不同资源互补过程的能量品位对口和匹配，仅仅是一种不同资源的简单叠加利用。以内燃机为动力核心的冷热电联产系统是当前具有较好应用前景的分布式能源系统。相对燃气轮机，内燃机不仅装置成本低，而且在低负荷运行工况下，具有相对好的部分负荷特性。但目前汽油或柴油内燃机为动力核心的冷热电系统大多...
【技术保护点】
一种太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷热电系统，其特征在于，该系统包括太阳能与替代燃料互补反应的蓄能系统(100)、太阳能燃料内燃机发电系统(200)、太阳能燃料烟气余热吸收式溴化锂制冷系统(300)、烟气余热回收反应装置(15)、尾气余热回收换热器(16)和缸套水板式换热器(17)，其中：太阳能与替代燃料互补反应的蓄能系统(100)，采用槽式聚光镜(4)将太阳能聚光投射到沿槽式聚光镜(4)焦线布置的管式吸热反应器(5)上，驱动管式吸热反应器(5)中的替代燃料分解或重整为太阳能燃料；太阳能燃料内燃机发电系统(200)，包括燃气内燃机(11)和发电机(12)，太阳能与替代燃料互补反应的蓄能系统(100)产生的太阳能燃料直接驱动内燃机(11)发电，通过内燃机(11)气缸内燃烧释放高温热量，经发电机(12)转化为电能并输出；太阳能燃料烟气余热吸收式溴化锂制冷系统(300)，包括烟气换热器(13)和蒸汽型双效溴化锂制冷机组(14)，太阳能燃料在内燃机(11)中燃烧发电后的烟气余热，经烟气换热器(13)产生蒸汽，驱动蒸汽型双效溴化锂制冷机组(14)制冷并输出；烟气余热回收反应装置(15)，内燃...
【技术特征摘要】
1.一种太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷热电系统，其特征
在于，该系统包括太阳能与替代燃料互补反应的蓄能系统(100)、太阳能
燃料内燃机发电系统(200)、太阳能燃料烟气余热吸收式溴化锂制冷系统
(300)、烟气余热回收反应装置(15)、尾气余热回收换热器(16)和缸
套水板式换热器(17)，其中：
太阳能与替代燃料互补反应的蓄能系统(100)，采用槽式聚光镜(4)
将太阳能聚光投射到沿槽式聚光镜(4)焦线布置的管式吸热反应器(5)
上，驱动管式吸热反应器(5)中的替代燃料分解或重整为太阳能燃料；
太阳能燃料内燃机发电系统(200)，包括燃气内燃机(11)和发电机
(12)，太阳能与替代燃料互补反应的蓄能系统(100)产生的太阳能燃料
直接驱动内燃机(11)发电，通过内燃机(11)气缸内燃烧释放高温热量，
经发电机(12)转化为电能并输出；
太阳能燃料烟气余热吸收式溴化锂制冷系统(300)，包括烟气换热器
(13)和蒸汽型双效溴化锂制冷机组(14)，太阳能燃料在内燃机(11)
中燃烧发电后的烟气余热，经烟气换热器(13)产生蒸汽，驱动蒸汽型双
效溴化锂制冷机组(14)制冷并输出；
烟气余热回收反应装置(15)，内燃机(11)排出的烟气和在太阳能
辐照不足或阴天下雨时经预热蒸发器(3)预热的替代燃料均进入烟气余
热回收反应装置(15)，烟气余热提供替代燃料转换为富氢燃料需要的反
应热，使替代燃料全部转换为富氢燃料进入内燃机(11)，剩余的烟气余
热分别进入烟气换热器(13)和尾气余热回收换热器(16)；
尾气余热回收换热器(16)，烟气换热器(13)产生的蒸汽和烟气余
热回收反应装置(15)中送来的烟气经尾气余热回收换热器(16)加热给
水产生生活热水；
缸套水板式换热器(17)，内燃机(11)的缸套水通过缸套水板式换
热器(17)加热给水产生生活热水，产生的生活热水同时提供给预热蒸发
器(3)使用。
2.根据权利要求1所述的太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷
\t热电系统，其特征在于，所述太阳能与替代燃料互补反应的蓄能系统(100)
包括原料罐(1)、原料泵(2)、预热蒸发器(3)、槽式聚光镜(4)、管式
吸热反应器(5)、冷凝器(6)、气液分离器(7)、压气机(8)和储气罐
(9)，其中：
太阳能经槽式聚光镜(4)聚集，投射到沿槽式聚光镜(4)的焦线布
置的管式吸收反应器(5)；原料罐(1)中的替代燃料经混合后，由原料
泵(2)送至预热蒸发器(3)中进行预热、蒸发和过热，形成的原料气进
入管式吸热反应器(5)，在管式吸热反应器(5)内吸收150℃～300℃太
阳热能，进行分解或重整反应；自管式吸热反应器(5)出口的产物，包
括H2、CO、CO2及未反应物料，进入冷凝器(6)中冷却降温，产生的气
液混合物进入气液分离器(7)实现气液分离，气液分离器(7)生成的燃
料经压气机(8)进入太阳能燃料储气罐(9)。
3.根据权利要求2所述的太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷
热电系统，其特征在于，所述太阳能与替代燃料互补反应的蓄能系统(100)
还包括循环泵(10)，连接于气液分离器(7)与原料罐(1)之间，当太
阳辐照强度不能保证物料最大流量下的完全转化，开启循环泵(10)，采
用物料循环和物料部分反应的方式；未反应物料从气液分离器(7)进入
原料罐(1)，与原料罐(1)中的替代燃料混合后，经原料泵(2)送至预
热蒸发器(3)中进行预热、蒸发和过热，形成的原料气进入管式吸热反
应器(5)，进行循环使用。
4.根据权利要求3所述的太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷
热电系统，其特征在于，当太阳辐照强度很大，能满足替代燃料完全反应
需要温度，关闭循环泵(10)，采用一次通过转化运行方式；自管式吸热
反应器(5)出口的产物，包括H2、CO、CO2及未反应物料，进入冷凝器
(6)中冷却降温，产生的气液混合物进入气液分离器(7)实现气液分离，
气液分离器(7)生成的燃料经压气机(8)进入太阳能燃料储气罐(9)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能与替代燃料互补的分
布式内燃机冷热电系统，其特征在于，所述替代燃料是甲醇和二甲醚，经
太阳能热化学分解或重整反应，转化并直接储存为太阳能燃料H2、CO2和CO。
6.根据权利要求1所述的太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷
热电系统，其特征在于，在所述太阳能燃料内燃机发电系统(200)中，
太阳能与替代燃料互补反应的蓄能系统(100)产生的太阳能燃料与来自
外部的空气经空气混合器和气体压缩机后进入内燃机(11)燃烧，释放高
温热量，产生的高温烟气经发电机组(12)发电，实现电力输出。
7.根据权利要求6所述的太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷
热电系统，其特征在于，所述高温烟气中含有H2O、N2、O2，以及少量的
CO2。
8.根据权利要求6所述的太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷
热电系统，其特征在于，所述内燃机(11)内燃烧的是太阳能燃料，排出
的烟气进入到烟气余热回收反应装置(15)。
9.根据权利要求1所述的太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷
热电系统，其特征在于，在所述太阳能燃料烟气余热吸收式溴化锂制冷系
统(300)中，烟气换热器(13)将内燃机(11)排出的烟气转化为蒸汽，
在夏季制冷季节驱动蒸汽型双效溴化锂制冷机组(14)实现制冷，完成内
燃机排烟余热的制冷利用；在冬季供暖季节产生供暖热水，经尾气余热回
收换热器(16)加热给水产生生活热水，完成内燃机排烟余热的供暖利用。
10.根据权利要求1所述的太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷
热电系统，其特征在于，所述缸套水板式换热器(17)利用所述内燃机(11)
的缸套水加热给水产生生活热水，产生的生活热水同时提供给预热蒸发器
(3)来满足燃料的预热和蒸发的热量需求。
11.根据权利要求1所述的太阳能与替代燃料互补的分布式内燃机冷
热电系统，其特征在于，所述烟气余热回收反应装置与所述太阳能与替代
燃料互补反应的蓄能系统(100)并行，在太阳能辐照不足或...
【专利技术属性】
技术研发人员：金红光，洪慧，刘启斌，韩巍，隋军，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。