一种基于溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统，分为溶液储能模块、远距离运输管路模块、用户供冷供热模块；储能模块利用氨水溶液发生吸热的特性，将余热以溶液浓度差的形式储存，在用户需要供能时通过蒸发和吸收过程释放储存的能量，实现余热能源的削峰填谷；远距离运输管路模块输送常温的液态工质和工质溶液，实现能源的高效远距离运输；用户供冷供热模块在夏季以吸收式制冷循环工况运行，供给低温冷能；在冬季以第一类或第二类吸收式热泵循环工况运行，供给热能。该系统利用溶液浓度差储存富余余热，利用常温的液氨和氨水溶液进行远距离供能，降低能源储运损失，扩大了热驱动冷热供应的半径，保障用户夏季供冷和冬季供热。

【技术实现步骤摘要】
一种基于溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统
本专利技术专利涉及吸收式制冷和热泵领域，特别是一种基于溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统。
技术介绍
我国工业生产过程与电力生产过程主要依靠煤炭、天然气等化石能源燃烧提供热能，燃料燃烧会产生大量低温余热并向环境排放，造成能源浪费。工业余热资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，其中可回收率达60％，节能潜力十分巨大。吸收式热驱动制冷及热泵技术可以对低品位的工业废热提质增效，是回收利用余热能源的有效方法，可以提高能源利用率，减少碳排放，在实际工程中的应用前景十分广泛。然而在我国的工业化生产过程中存在产能和用能在时间、空间上分布不均的问题。发电站、工厂等余热资源集中的区域距离城市中的居民楼、公共建筑等冷、热用户很远，所以产能和用能在空间上分配不均衡，导致热能需远距离运输；此外发电厂、工厂产生的余热资源在时间上分布的比较均匀，但用户的夏季冷负荷在白天比夜晚高、用户的冬季热负荷在夜晚比白天高，所以产能和用能在时间上分配也不匹配，导致余热需储存以便于削峰填谷地合理利用能源。传统的热能储存和运输的实施方案是利用余热加热热水，将高温的热水储存，通过运输高温的热水将热能运输。这种显热能源的储存和运输方式的热能损失大，导致能源的供应半径很小、能源损耗大、供应成本高，需要寻找经济性强、能源损耗小的能源储存和运输的方法。
技术实现思路
为了解决热能从热源端向用户端输送过程中的储运能源损耗大的问题，本专利技术提供一种基于溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统，能够降低余热能源的储存损失，提高冷、热供应半径，降低成本。本专利技术提出的溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统包括溶液储能模块、远距离运输管路模块、用户供冷供热模块。用于吸收式制冷和供热的工质对可以为任何两种互溶的非公沸混合物，本专利技术专利中以氨-水工质对为例进行介绍，溴化锂-水工质对或其它工质对也适用于本专利所述系统。本专利技术提出的系统有三种运行模式：吸收式制冷运行模式、第一类吸收式热泵模式、第二类吸收式热泵模式。夏季系统运行吸收式制冷模式，冬季用户侧无第二热源时运行第一类吸收式热泵模式，有第二热源时运行第二类吸收式热泵模式以提供更高温度的热能。所述的溶液储能模块的主要设备包括发生器、分凝器、冷凝器、发生器溶液换热器、余热热源、热源冷却塔、稀溶液储罐、浓溶液储罐、氨储罐、余热热源泵P1、热源冷却塔泵P2。其中，稀溶液储罐储存氨水稀溶液，浓溶液储罐储存氨水浓溶液，氨储罐用于储存液氨。稀溶液储罐、浓溶液储罐、氨储罐分别通过阀门V4、阀门V5、阀门V6与远距离输送管路模块连接。浓溶液储罐中的浓溶液经过发生器溶液换热器升温后进入发生器，在发生器中吸收热能，产生氨水稀溶液和氨气。氨水稀溶液从发生器底部流出，经过发生器溶液换热器降温至常温后进入稀溶液储罐中储存。发生器产生的氨气进入分凝器中提纯，随后进入冷凝器中冷凝成为液氨，储存在氨储罐中。余热热源内换热盘管经过余热热源泵和发生器底端的加热盘管连接，为发生器提供发生热。冷凝塔底部出水经过热源冷却塔泵加压后分为两路，分别与分凝器和冷凝器内换热盘管连接，为冷却分凝器和冷凝器提供冷水。当余热资源用于储能时，系统利用将余热利用氨水溶液储存：氨水浓溶液储罐中储存的氨水浓溶液流入发生器，吸收余热热能，产生稀溶液进入氨水稀溶液储罐中储存，产生的氨气经过冷凝后以液态形式储存在氨储罐中。当利用储存的能源为用户供冷或供热时，系统将溶液中储存的能源用于供冷或制热：氨水稀溶液和液氨经过远距离输送模块输送至用户端的蒸发器、吸收器中，液氨在夏季低压蒸发吸热可为用户供冷，氨水稀溶液在冬季高压吸收可为用户提供高温热水。吸收器产生的氨水浓溶液通过远距离输送管路储存在氨水浓溶液储罐中，等待余热丰富时再次储能。所述的远距离运输管路模块包括远距离液氨输送管路、远距离氨水稀溶液输送管路、远距离氨水浓溶液输送管路、氨泵P5、浓溶液泵P4、稀溶液泵P3。来自溶液储能模块的氨储罐中的液氨经过调节阀V6进入远距离液氨输送管路，经过氨泵加压后远距离输送至用户供冷供热模块，经过调节阀门V7进入蒸发器。来自用户供冷供热模块的吸收器的氨水浓溶液经过吸收器溶液换热器和调节阀V8进入远距离氨水浓溶液输送管路，经过浓溶液泵加压后远距离输送至溶液储能模块，经过调节阀门V5进入氨水浓溶液储罐。来自溶液储能模块的氨水稀溶液储罐的氨水稀溶液经过调节阀V4进入远距离氨水稀溶液输送管路，经过稀溶液泵加压后远距离输送至用户供冷供热模块，经过调节阀门V9和吸收器溶液换热器最终进入吸收器。所示的用户供冷供热模块的主要设备包括蒸发器、吸收器、吸收器溶液换热器、第二热源、用户、用户冷却塔、蒸发器换热泵P6、吸收器换热泵P7。液氨经过阀门V7后进入蒸发器吸收热能，产生的氨蒸汽进入吸收器。稀溶液经过阀门V9和吸收器溶液换热器进入吸收器中吸收来自蒸发器的氨蒸汽，释放热能，得到的氨水浓溶液吸收器底部排出，经过吸收器溶液换热器换热至常温后经过阀门V8进入远距离运输管路。蒸发器中的换热盘管的冷水出口连接至蒸发器泵P6，然后分为两条支路，其中一条经过阀门V10连接至第二热源，然后经过阀门V11回到蒸发器；另一条支路经过阀门V13进入用户，然后经过阀门V12回到蒸发器。吸收器中的换热盘管出口连接至吸收器换热泵P7，然后分为两条支路，其中一条经过阀门V14连接至用户，然后经过阀门V15回到吸收器；另一条支路经过阀门V16进入用户冷却塔，然后经过阀门V17回到吸收器。当系统以吸收式制冷模式和第一类吸收式热泵模式运行时，通过阀门V7、阀门V9节流，使得用户供冷供热模块的蒸发器和吸收器压力低于溶液储能模块的发生器压力。吸收式制冷模式时用户从蒸发器提取冷量，吸收器中热能从冷却塔排放。第一类吸收式热泵时用户从吸收器吸收热能，蒸发器从环境提取低温热能。在冬季，当用户侧有第二热源时，通过变频调节氨泵、浓溶液泵、稀溶液泵的加压能力，使用户供冷供热模块的蒸发器和吸收器压力高于溶液储能模块的发生器压力，系统以第二类吸收式热泵工况运行，蒸发器从第二热源中提取热能，吸收器为用户提供更高温度的热能。本专利技术的有益效果是，与现有研究相比，本专利技术将余热显热转化为氨水溶液的浓度差进行常温储存，利用常温液氨、氨水的远距离管道输送代替显热载热剂或载冷剂的远距离输送，减少了冷、热的储运能量损失，扩大吸收式制冷和热泵系统的冷、热供应半径，减少能源的储运成本。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的系统原理图。图中，1-发生器，2-分凝器，3-冷凝器，4-发生器溶液换热器，5-余热热源，6-热源冷却塔，7-稀溶液储罐，8-浓溶液储罐，9-氨储罐，10-蒸发器，11-吸收器，12-吸收器溶液换热器，13-第二热源，14-用户，15-用户冷却塔，16-远距离液氨输送管路，17-远距离氨水稀溶液输送管路，18-远距离氨水浓溶液输送管路。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统，其特征在于：由溶液储能模块、远距离运输管路模块、用户供冷供热模块组成；/n溶液储能模块设置在余热热源侧，储存余热能源。/n远距离运输管路模块连接溶液储能模块和用户供冷供热模块，远距离输送常温氨水、氨水稀溶液和氨水浓溶液；/n用户供冷供热模块设置在用户侧，夏季为用户供冷，冬季为用户供热。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统，其特征在于：由溶液储能模块、远距离运输管路模块、用户供冷供热模块组成；
溶液储能模块设置在余热热源侧，储存余热能源。
远距离运输管路模块连接溶液储能模块和用户供冷供热模块，远距离输送常温氨水、氨水稀溶液和氨水浓溶液；
用户供冷供热模块设置在用户侧，夏季为用户供冷，冬季为用户供热。


2.根据权利要求1所述的一种基于溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统，其特征在于：包括三种运行模式：吸收式制冷运行模式、第一类吸收式热泵模式、第二类吸收式热泵模式，夏季系统运行吸收式制冷模式，冬季用户侧无第二热源时运行第一类吸收式热泵模式，有第二热源时运行第二类吸收式热泵模式以提供更高温度的热能。


3.根据权利要求1所述的一种基于溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统，其特征在于：溶液储能模块包括：发生器(1)、分凝器(2)、冷凝器(3)、发生器溶液换热器(4)、余热热源(5)、热源冷却塔(6)、稀溶液储罐(7)、浓溶液储罐(8)、氨储罐(9)、余热热源泵P1、热源冷却塔泵P2，溶液储能模块的功能包括储能和供能；
当溶液储能模块储能时，氨水浓溶液从浓溶液储罐(8)流入发生器换热器(4)吸收发生器流出溶液的余热，然后进入发生器(1)，吸收热能产生氨水稀溶液和氨气；富余的余热通过载热水管路和余热热源泵间接加热发生器(1)的下部，为浓溶液发生提供热能；发生器(1)产生的氨水稀溶液从底部稀溶液出口流出，进入发生器换热器(4)降温至常温后进入氨水稀溶液储罐(7)储存；发生器(1)产生的氨气流入分凝器(2)提纯，随后流入冷凝器(3)变为常温液氨，储存在氨储罐(9)中；
当溶液储能模块向用户供能时，阀门V4、阀门V5、阀门V6打开，氨储罐(9)、氨水稀溶液储罐(7)中储存的液氨、氨水浓溶液通过远距离运输管路模块运往用户，用户供冷供热模块产生的氨水稀溶液经过远距离运输管路模块进入溶液储能模块并储存在氨水浓溶液储罐(8)。


4.根据权利要求3所述的一种基于溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统，其特征在于：溶液储能模块的储能和供能模式可以同时开启，当储能大于供能时，氨水浓溶液储罐(8)的液位上升，氨储罐(9)、氨水稀溶液储罐(7)的液位下降；当储能小于供能时，氨水浓溶液储罐(8)的液位下降，氨储罐(9)、氨水稀溶液储罐(7)的液位上升。


5.根据权利要求2所述的一种基于溶液储能的远距离吸收式供冷供热系统，其特征在于：所述远距离运输管路模块包括：远距离液氨输送管路(16)、远距离氨水稀溶液输送管路(17)、远距离氨水浓溶液输送管路(18)、氨泵P5、浓溶液泵P4、稀溶液泵P3；氨泵P5将溶液储能模块的氨储罐中的液氨运往用户供冷供热模块中的蒸发器；稀溶液泵P3将户供冷供热模块的氨水浓溶液运往溶液储能模块的氨水浓溶液储罐；浓溶液泵P4将用户供冷供热模块的氨水浓溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李舒宏，金正浩，杜垲，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32