一种集成热化学过程的热电冷多联产系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，该系统包括：燃气轮机子系统、热化学余热利用子系统、吸收式制冷子系统和低温烟气余热利用子系统，充分利用较低品位烟气余热完成热能回收再利用和能量形式的转变，实现烟气余热的品位提升及高效利用，调整系统的电能和冷能输出比例，由此更好地满足用户对不同形式能源产品的动态变化需求，在高效烟气余热的同时，也将烟气余热的能量形式转化为冷、电和热等多种能源形式，在提升系统的能源利用效率的同时，也实现了系统的多元化能源产品输出。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及能源利用
，尤其涉及一种集成热化学过程的热电冷多联产系统。
技术介绍
我国的社会经济持续快速发展，能源需求量也随之逐年增大，在煤炭、石油和天然气等化石燃料被大量消耗，同时也造成了严重的环境污染，这将阻碍未来经济社会的可持续发展。另外由于我国人口众多，人均资源相对匮乏，能源、资源及环境问题尤为突出。中国的一次能源生产总量从2000年的13.5亿吨标准煤增长至2013年的34亿吨标准煤，年一次能源消耗量也由2000年的14.6亿吨标准煤增长至2013年的37.5亿吨标准煤。其中水电、核电和风电等清洁能源的生产量和消耗量为3.71亿吨标准煤和3.68亿吨标准煤，仅占总量的10.91％和9.81％。中国经济自进入新一轮快速增长周期以来，煤、电、油等能源出现短缺，经济社会发展受到能源瓶颈的严重制约，未来中国石油对海外资源过度依赖和国际能源市场不可预测性所产生的能源安全问题，也给中国经济社会的可持续发展敲响了警钟。为应对未来高速增长的能源需求量和亟待解决的环境污染问题，需采用先进和完善的能源应用理论对现有的能源利用技术加以改进，以提高能源利用效率并实现能源的清洁利用。在日常生活和工业生产中，所需要的能量利用形式通常不只局限于电力，还包括不同温度的热能和冷能，如各种工业用蒸汽、供暖用热、生活热水和空调用冷等。传统能源系统一般采取集中分产的生产方式，对于发电系统而言，通常直接利用化石燃料燃烧后所释放的热量来生产高温工质，用以驱动动力循环做功，但其中很大一部分热量直接传递给低温热源并未得到高效合理利用。对于传统供热系统而言，虽然锅炉将大部分化石燃料的化学能转化为有用的热能，并提供给热用户，但燃烧产生的高温烟气直接用来加热较低温度的蒸汽或热水，做功能力损失很大。而在制冷方面，电厂为满足夏季电驱动空调的正常运转，需加大电力生产量，由此也造成了极大的热能损失。对于不同的能源类型和不同的转换目标，能源的转换形式也不尽相同。其中化石燃料的化学能向热和功的转换作为能量转换的重要形式，不仅要在“数量”上尽可能多地有效转换化学能，同时还需要考虑在能量品质转换层面的特性。只有综合考虑能量的数量和品质两方面的属性，才能够科学地判定能量是否得到了充分利用。实际上凡是以一定方向和一定限度进行的能量转换过程，能量品质将发生下降。而能的梯级利用原理就是针对如何减少这种品质“贬低”的能量利用指导原则，该理论也指出能量品质存在高低差异，只有逐级地利用或转化能量，并尽量缩小两级之间的差异，才能够实现能量的有效利用。基于此，结合燃气轮机发电机组的做功过程，充分利用高温烟气的余热驱动吸收式制冷机组，在一定程度上实现了烟气余热的高效利用，同时解决了发电过程低温热源损失较大和制冷过程耗电较大等不足。动力发电循环和制冷循环是相互串联的独立能量转换过程，而在实际应用过程中，用户对电能和冷能的需求是实时变化的，且变化幅度也不相同。对于串联的能源转换结构，所输出的电能和冷能互成一定比例，同时在变工况调整过程中，这种不同类型的能量输出比例也几乎保持不变，这也对该系统变工况运行调节提出了更高挑战。另一方面，高温烟气余热虽然被制冷循环加以回收，也基本实现了能量品位的对口利用，但如何进一步提高烟气余热的利用效率和拓展烟气余热的应用领域，也将成为能源应用领域的重要研究课题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，在实现热电冷多产品输出的同时也能提高烟气余热的回收利用效率，同时还能够适应多变的用户用能需求。(二)技术方案根据本技术的一个方面，提供了一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，该系统包括：燃气轮机子系统、热化学余热利用子系统、吸收式制冷子系统和低温烟气余热利用子系统，其中，燃气轮机子系统；所述热化学余热利用子系统，其连接至所述燃气轮机子系统，所述热化学余热利用子系统接收所述燃气轮机子系统产生的第一中温烟气，利用所述第一中温烟气的余热，通过吸热型热化学反应生成气体燃料；所述吸收式制冷子系统，其连接至所述热化学余热利用子系统，该吸收式制冷子系统接收所述热化学余热利用子系统产生的第二中温烟气，利用所述第二中温烟气的余热产生低温冷能；所述低温烟气余热利用子系统，其连接至所述吸收式制冷子系统，该低温烟气余热利用子系统接收所述吸收式制冷子系统产生的低温烟气，利用所述低温烟气的余热生产采暖热水、生活热水和工业用蒸汽，最后将低温废气排空。该集成热化学过程的热电冷多联产系统还包括：燃料调节子系统；所述燃料调节子系统，其一端连接燃气轮机子系统，一端连接热化学余热利用子系统，对流入燃气轮机子系统的燃料量和热化学余热利用子系统的原料量进行调节。所述燃气轮机子系统，其包括压气机1、燃烧室2、燃气透平3和回热器4，压气机1具有进气口和出气口，压气机1的出气口连接回热器4的进气口，回热器4的出气口连接燃烧室2的进气口，燃气透平3的出气口连接回热器4的烟气入口，回热器4的烟气出口连接至热化学余热利用子系统。所述热化学余热利用子系统包括：热化学反应器5；热化学反应器5具有烟气入口、进料口、烟气出口和气体燃料出口，热化学反应器5的气体燃料出口连接至燃气轮机子系统，其烟气入口连接至燃气轮机子系统，其烟气出口连接至所述吸收式制冷子系统。所述吸收式制冷子系统，其包括发生器6、吸收器7、蒸发器8、冷凝器9、第二循环泵15、第一节流阀16、第二节流阀17、换热器25、循环水冷却塔10和第一循环泵11；其中，发生器6的第一烟气入口与热化学余热利用子系统的烟气出口连接，其烟气出口通过第七节流阀22连接至低温烟气余热利用子系统，发生器6的水溶液出口连接第一节流阀16，第一节流阀16的出口连接吸收器7的水溶液入口，吸收器7的水溶液出口连接第二循环泵15，第二循环泵15的出口连接发生器6的水溶液入口，第一节流阀16的出口和第二循环泵15的出口之间连接有换热器25；发生器6的水蒸汽出口连接冷凝器9的水蒸汽入口，冷凝器9的中温水出口连接第二节流阀17，第二节流阀17的出口连接蒸发器8的中温水入口，蒸发器8的水蒸汽出口连接吸收器7的水蒸汽入口；循环水冷却塔10的出水口连接第一循环泵11，第一循环泵11的出口连接冷凝器9的冷却水入口，冷凝器9的冷却水出口连接吸收器7的冷却水入口，吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，该系统包括：燃气轮机子系统、热化学余热利用子系统、吸收式制冷子系统和低温烟气余热利用子系统，其中，燃气轮机子系统；所述热化学余热利用子系统，其连接至所述燃气轮机子系统，所述热化学余热利用子系统接收所述燃气轮机子系统产生的第一中温烟气，利用所述第一中温烟气的余热，通过吸热型热化学反应生成气体燃料；所述吸收式制冷子系统，其连接至所述热化学余热利用子系统，该吸收式制冷子系统接收所述热化学余热利用子系统产生的第二中温烟气，利用所述第二中温烟气的余热产生低温冷能；所述低温烟气余热利用子系统，其连接至所述吸收式制冷子系统，该低温烟气余热利用子系统接收所述吸收式制冷子系统产生的低温烟气，利用所述低温烟气的余热生产采暖热水、生活热水和工业用蒸汽，最后将低温废气排空。

【技术特征摘要】
1.一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，该系统
包括：燃气轮机子系统、热化学余热利用子系统、吸收式制冷子系统和低
温烟气余热利用子系统，其中，
燃气轮机子系统；
所述热化学余热利用子系统，其连接至所述燃气轮机子系统，所述热
化学余热利用子系统接收所述燃气轮机子系统产生的第一中温烟气，利用
所述第一中温烟气的余热，通过吸热型热化学反应生成气体燃料；
所述吸收式制冷子系统，其连接至所述热化学余热利用子系统，该吸
收式制冷子系统接收所述热化学余热利用子系统产生的第二中温烟气，利
用所述第二中温烟气的余热产生低温冷能；
所述低温烟气余热利用子系统，其连接至所述吸收式制冷子系统，该
低温烟气余热利用子系统接收所述吸收式制冷子系统产生的低温烟气，利
用所述低温烟气的余热生产采暖热水、生活热水和工业用蒸汽，最后将低
温废气排空。
2.根据权利要求1所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其
特征在于，该集成热化学过程的热电冷多联产系统还包括：燃料调节子系
统；
所述燃料调节子系统，其一端连接燃气轮机子系统，一端连接热化学
余热利用子系统，对流入燃气轮机子系统的燃料量和热化学余热利用子系
统的原料量进行调节。
3.根据权利要求1所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其
特征在于，所述燃气轮机子系统，其包括压气机(1)、燃烧室(2)、燃气
透平(3)和回热器(4)，压气机(1)具有进气口和出气口，压气机(1)
的出气口连接回热器(4)的进气口，回热器(4)的出气口连接燃烧室(2)
的进气口，燃气透平(3)的出气口连接回热器(4)的烟气入口，回热器
(4)的烟气出口连接至热化学余热利用子系统。
4.根据权利要求1所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其
特征在于，所述热化学余热利用子系统包括：热化学反应器(5)；
热化学反应器(5)具有烟气入口、进料口、烟气出口和气体燃料出

\t口，热化学反应器(5)的气体燃料出口连接至燃气轮机子系统，其烟气
入口连接至燃气轮机子系统，其烟气出口连接至所述吸收式制冷子系统。
5.根据权利要求1所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其
特征在于，
所述吸收式制冷子系统，其包括发生器(6)、吸收器(7)、蒸发器(8)、
冷凝器(9)、第二循环泵(15)、第一节流阀(16)、第二节流阀(17)、
换热器(25)、循环水冷却塔(10)和第一循环泵(11)；
其中，发生器(6)的第一烟气入口与热化学余热利用子系统的烟气
出口连接，其烟气出口通过第七节流阀(22)连接至低温烟气余热利用子
系统，发生器(6)的水溶液出口连接第一节流阀(16)，第一节流阀(16)
的出口连接吸收器(7)的水溶液入口，吸收器(7)的水溶液出口连接第
二循环泵(15)，第二循环泵(15)的出口连接发生器(6)的水溶液入口，
第一节流阀(16)的出口和第二循环泵(15)的出口之间连接有换热器(25)；
发生器(6)的水蒸汽出口连接冷凝器(9)的水蒸汽入口，冷凝器(9)
的中温水出口连接第二节流阀(17)，第二节流阀(17)的出口连接蒸发
器(8)的中温水入口，蒸发器(8)的水蒸汽出口连接吸收器(7)的水
蒸汽入口；
循环水冷却塔(10)的出水口连接第一循环泵(11)，第一循环泵(11)
的出口连接冷凝器(9)的冷却水入口，冷凝器(9)的冷却水出口连接吸
收器(7)的冷却水入口，吸收器(7)的冷却水出口连接循环水冷却塔(10)
的入水口；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘启斌，金红光，白章，许达，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11