一种真空升华蒸发冷热能分离法分布式能量供应站制造技术

本实用新型专利技术提供一种真空升华蒸发冷热能分离法分布式能量供应站，包括冷热能分离装置和低温发电装置，冷热能分离装置包括分离设备和真空泵机组，冷热能分离设备包括密封容器，其上设进水口和蒸汽出口；真空泵机组的吸气口连接密封容器上的蒸汽出口，还设高温蒸汽和/或热水排出口；低温发电装置包括低温发电机组，其包括低温发电机、发电介质蒸发器及发电介质冷凝器；发电介质冷凝器与发电介质蒸发器中的发电介质流道相连接并与低温发电机连接，构成一循环系统；低温发电装置中的发电介质蒸发器上的高温蒸汽进口通过管路连接冷热能分离设备中的真空泵机组的高温蒸汽和/或热水排出口。本供应站高效经济绿色地提供电能热能和冷能。

A distributed energy supply station based on vacuum sublimation evaporation

【技术实现步骤摘要】
一种真空升华蒸发冷热能分离法分布式能量供应站
本技术涉及制冷及低温发电
，提供一种真空升华蒸发冷热能分离法分布式能量供应站。
技术介绍
低温发电技术多用于地热发电、发电厂发电后的乏蒸汽再利用，以及工业废热的利用，但是实际应用中，低成本的废热、乏蒸汽来源并不广泛，因此，低温发电的应用并不普及，尤其是在电力发展水平较低的偏远地区，通常没有发展低温发电的条件。真空升华蒸发冷热能分离法在有水源的区域即可高效且低成本地提供满足低温发电使用的稳定蒸汽源。现有技术中利用废热发电可采用的是空气能热水器，属于热泵系统，而现有的热泵主流技术都是基于压缩机技术来实现冷、热能量的转移和使用。由于受设备原理和工作环境上的限制，现有的压缩机设备的COP值长期徘徊于6以下(国家一级能耗的家用空调COP仅在3.4左右，热泵系统COP也在6以下)。空气能热水器虽然可以同时供暖和供冷，但其受压缩机热泵设备的限制，系统COP仍在6以下。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种真空升华蒸发冷热能分离法分布式能量供应站，以一种高效、经济、绿色的形式提供电能、热能和冷能。其中一改现有技术中使用压缩机设备的惯常方式，采用真空升华蒸发冷热能分离法，能够为低温发电提供廉价的热能源耗比很高的低温蒸汽和/或热水，从而可以用很低的成本提供电能、热能和冷能。本技术的目的是这样实现的：一种真空升华蒸发冷热能分离法分布式能量供应站，包括一组冷热能分离装置和一低温发电装置，所述冷热能分离装置包括一组分离设备和一真空泵机组，所述冷热能分离设备包括一密封容器，该密封容器上至少设有进水口和蒸汽出口；所述真空泵机组的吸气口连接所述密封容器上的蒸汽出口，其上还设有高温蒸汽和/或热水排出口；所述低温发电装置包括一低温发电机组，该发电机组包括：一低温发电机；一向低温发电机输送发电介质蒸汽的发电介质蒸发器，及一接收低温发电机排出的发电介质的发电介质冷凝器，发电介质冷凝器与发电介质蒸发器均为间壁式换热器，两者中的发电介质流道相连接，并与低温发电机连接，构成一循环系统；这些均为现有技术，具体地可以是：所述发电介质蒸发器中的发电介质流道上设置低温发电介质进口和高温发电介质蒸汽出口，加热介质流道上设置高温蒸汽进口和低温乏蒸汽出口；所述发电介质冷凝器中的发电介质流道上设置高温发电介质进口和低温发电介质出口，冷却介质流道上设置低温介质进口和高温介质出口；所述发电介质蒸发器上的高温发电介质蒸汽出口通过管路连接低温发电机的发电介质蒸汽入口，低温发电机的发电介质乏蒸汽出口通过管路连接发电介质冷凝器的高温发电介质进口，发电介质冷凝器的低温发电介质出口直接或通过一储罐连接发电介质蒸发器上的低温发电介质进口；特征是：所述低温发电装置中的发电介质蒸发器上的高温蒸汽进口通过管路连接所述冷热能分离装置中的所述真空泵机组的所述高温蒸汽和/或热水排出口。本技术的机理是：利用冷热能分离装置中分离出来的大约100℃的蒸汽或转换成的90度以上的热水，加热低温发电装置中发电介质令其汽化，然后用汽化的发电介质推动螺杆膨胀机以带动发电机运转而发电；而用于加热发电介质的热源，是由冷热能分离装置提供，是通过其中的真空泵机组对密封容器抽气降压，在密封容器内制造真空的工作环境，使密封容器内部的液体，例如水发生蒸发，水蒸气带走热量，由真空泵机组抽出的蒸汽经过逐级升压而级间不设置冷却装置，最后一级排出的蒸汽温度可达到100℃左右，用这样的低温蒸汽或转换成的90度以上的热水作为热源加热发电所用的介质使之汽化，并驱动低温发电机发电。冷热能分离装置工作过程是：随真空度按工艺要求的提高，密封容器工作空间内的压力继续按工艺参数要求下降，可以控制真空度使得密封容器中的水保持液态，也可以提高真空度，使得其中的水进入冰的升华区即本工艺的正常生产压力参数区。由于冰是生成在水面上，即开始升华反应。此时，利用密封容器内的排冰器，在密封容器上设置冰浆排出口，通过冰浆排出口将冰陆续排离本空间。部分冰层的排除，为冰层下面的水提供继续蒸发的条件。继续蒸发的水蒸气又为冰层的升华提供了良好的传热条件。此时，密封容器内升华、蒸发同时进行，不断有水蒸气溢出被真空泵机组抽出并带走大量热量，并使低温新原料水不断在密封容器内冻结成冰。再通过分离设备排出成品冰，完成整个制冰和蒸汽生产流程。上述冷热能分离设备可以是包括低温冷热能分离装置和/或其中密封容器中设定温度相对较高的高温冷热能分离装置，所述低温冷热能分离装置中的所述密封容器上还设有冰浆出口；所述高温冷热能分离装置中的所述密封容器上至少设置进水口和蒸汽出口。低温冷热能分离装置和高温冷热能分离装置形式相近，但工作压力和温度区域不同。低温冷热能分离装置用于分离水的结冰潜热，故而密封容器上设冰浆出口，高温冷热能分离装置用于高效低耗分离出水蒸气。低温冷热能分离装置工作温度可以在0℃以下，高温机组工作温度可以在10℃以上。由于在温度较低或达到冰点时，水的蒸发效率会大大减低，为保证有足够的水蒸气生成效率，本技术采用了搅拌，冷沸腾，加大蒸发面积，以及在后级真空泵出口处增加热交换器或冷阱的技术手段，以实现冷热能量的高效分离。具体地：在所述密封容器中，可以设置搅拌装置。制造冷沸腾，优选地，所述密封容器中设置一供液盘，该供液盘设置在所述密封容器内的下部，低于所述密封容器中的设定液面高度，该供液盘为一花洒，喷液孔朝上地设置，底部的进液孔通过管路连接所述进水口。使用中，供液盘，位于液面以下，水从供液盘朝上的喷液孔喷出，由此在密封容器内构成冷沸腾。为了提高水在密封容器中的蒸发效率，还有一个有效措施，是提高进水的温度。为了提高进水温度，可以有如下几个措施：措施一是：通过预热方式提高进水温度，即：在所述密封容器的进水口的管路上，可以设置一预热器，使得进入密封容器的水预先加热。而使用什么作为预热器的加热介质呢？可以有以下方案：方案一是采用低温发电介质作预热剂：优选地，所述低温发电装置中的低温发电机的发电介质排出口上可连接一根支管的一端，该支管的另一端连接所述密封容器进水口上设置的所述预热器的加热介质进口，用于间壁加热进入密封容器的水，所述预热器上加热介质出口连接一发电介质回流管的一端，发电介质回流管的另一端连接低温发电装置中发电介质蒸发器的发电介质进口，或者连接发电介质储罐。由此使用发电介质的热量提升进入密封容器水的温度。方案二是采用密封容器连接的真空泵机组排出的高温蒸汽作预热剂：优选地，所述预热器的加热介质的进口连接一支管路的一端，该支管路的另一端连接所述真空泵机组的高温蒸汽排出管路上的一个支路口，所述预热器的加热介质出口可以放空或连接所述低温发电装置中的发电介质蒸发器上的加热蒸汽入口。方案三是采用低温发电装置中冷却发电介质的冷却水作预热剂：优选地，所述预热器的加热介质的进口连接一支管路的一端，该支管路的另一端连接所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空升华蒸发冷热能分离法分布式能量供应站，其特征在于：包括一冷热能分离装置和一低温发电装置，/n所述冷热能分离装置包括一分离设备和一真空泵机组，/n所述冷热能分离设备包括一密封容器，该密封容器上至少设有一进水口和蒸汽出口；/n所述真空泵机组的吸气口连接所述密封容器上的蒸汽出口，其上还设有高温蒸汽和/或热水排出口；/n所述低温发电装置包括一低温发电机组，该低温发电机组包括：/n一低温发电机，/n一发电介质蒸发器；及/n一发电介质冷凝器；/n所述发电介质冷凝器与所述发电介质蒸发器均为间壁式换热器，两者中的发电介质流道相连接，并与低温发电机连接，构成一循环系统；/n所述低温发电装置中的所述发电介质蒸发器上的高温蒸汽进口通过管路连接所述冷热能分离装置中的所述真空泵机组的所述高温蒸汽和/或热水排出口。/n

【技术特征摘要】
1.一种真空升华蒸发冷热能分离法分布式能量供应站，其特征在于：包括一冷热能分离装置和一低温发电装置，
所述冷热能分离装置包括一分离设备和一真空泵机组，
所述冷热能分离设备包括一密封容器，该密封容器上至少设有一进水口和蒸汽出口；
所述真空泵机组的吸气口连接所述密封容器上的蒸汽出口，其上还设有高温蒸汽和/或热水排出口；
所述低温发电装置包括一低温发电机组，该低温发电机组包括：
一低温发电机，
一发电介质蒸发器；及
一发电介质冷凝器；
所述发电介质冷凝器与所述发电介质蒸发器均为间壁式换热器，两者中的发电介质流道相连接，并与低温发电机连接，构成一循环系统；
所述低温发电装置中的所述发电介质蒸发器上的高温蒸汽进口通过管路连接所述冷热能分离装置中的所述真空泵机组的所述高温蒸汽和/或热水排出口。


2.根据权利要求1所述的真空升华蒸发冷热能分离法分布式能量供应站，其特征在于：所述冷热能分离装置为低温冷热能分离装置，称为一级冷热能分离装置，在其中的所述密封容器上还设置冰浆出口，在该一级冷热能分离装置的所述高温蒸汽排出口上连接储罐；在该一级冷热能分离装置和所述低温发电装置之间还包括一高温冷热能分离装置，称为二级冷热能分离装置，包括一二级冷热能分离设备和二级真空泵机组，所述二级冷热能分离设备中包括二级密封容器，该二级密封容器上至少设有一高温进水口和一高温蒸汽出口，该高温进水口连接所述一级冷热能分离装置的所述高温蒸汽排出口上连接的所述储罐，该高温蒸汽出口上连接该二级真空泵机组，该二级真空泵机组的高温蒸汽和/或热水排出口通过管路连接所述低温发电装置中的发电介质蒸发器上的高温蒸汽进口；或者，
所述冷热能分离装置为低温冷热能分离装置，称为一次冷热能分离装置，在其中的所述密封容器上还设置冰浆出口，还包括一高温冷热能分离装置，称为二次冷热能分离装置，该二次冷热能分离装置包括一二级冷热能分离设备和二级真空泵机组，所述二级冷热能分离设备中包括二次密封容器，该二次密封容器上至少设有一二次进水口和一二次蒸汽出口，该二次进水口通过管路连接所述低温发电装置中的所述发电介质蒸发器的废蒸汽出口，或者连接所述发电介质冷凝器的冷却水出口；该二次蒸汽出口连接该二次真空泵机组的吸气口，该二次真空泵机组的所述高温蒸汽和/或热水排出口通过管路连接与所述一次冷热能分离装置连接的所述低温发电装置中的发电介质蒸发器上的加热蒸汽入口，和/或，连接另一个低温发电装置中的发电介质蒸发器上的高温蒸汽进口；或者，
所述冷热能分离装置为低温冷热能分离装置，称为一次冷热能分离装置，还包括一高温冷热能分离装置，称为二次冷热能分离装置，该二次冷热能分离装置包括一二次密封容器，该二次密封容器上至少设有一二次进水口和一二次蒸汽出口，另外，还包括一间壁式换热器，其中设有加热剂流道和水流道，所述一次冷热能分离装置中的真空泵机组的所述高温蒸汽和/或热水排出口通过管路与所述换热器的加热剂流道的进口连接，所述二次冷热能分离装置中的二次密封容器上进水口通过管路连接所述换热器的水流道的出口，所述二次冷热能分离装置中的真空泵机组的高温蒸汽和/或热水排出口连接所述低温发电装置上的发电介质蒸发器的高温蒸汽进口；或者，
所述分离设备包括低温冷热能分离装置和/或高温冷热能分离装置，所述低温冷热能分离装置中的所述密封容器上还设有冰浆出口；所述高温冷热能分离装置中的所述密封容器上至少设置进水口和蒸汽出口。


3.根据权利要求1所述的真空升华蒸发冷热能分离法分布式能量供应站，其特征在于：
所述密封容器的进水口上连接一管路的一端，该管路的另一端至少连接下列设备之一：
所述发电介质冷凝器的冷却水出口；
所述发电介质蒸发器的乏蒸汽出口；
所述真空泵机组的高温蒸汽排出管路上的一个支路管口。


4.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：武伟，
申请(专利权)人：武伟，
类型：新型
国别省市：北京;11