一种基于不同类型动力循环的两级吸收式热电联产系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于不同类型动力循环的两级吸收式热电联产系统，利用吸收式热泵的特性，通过高温热源的驱动作用对低温废热源进行梯级利用。系统包括：第一级吸收式热泵、第二级吸收式热泵和动力循环系统。驱动热源依次流经第一发生器和第二发生器，低温废热源首先通过动力循环系统中的蒸发器将热量传递给循环工质，然后依次进入第二级吸收式热泵和第一级吸收式热泵中的蒸发器。动力循环中的工质经过三个支路加热后膨胀做功，输出电能。第一吸收器所释放的热量用于区域供热。本发明专利技术能够利用各温度范围的废热及低温热，实现废热源的大温差换热，使出口温度大幅下降，从而提高废热源的利用率，在满足用电和供热需求的同时，减少了化石燃料的消耗。了化石燃料的消耗。了化石燃料的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于不同类型动力循环的两级吸收式热电联产系统


[0001]本专利技术属于能源
，涉及吸收式热泵循环、动力循环以及热电联产领域，特别涉及一种基于不同类型动力循环的两级吸收式热电联产系统。

技术介绍

[0002]以有机朗肯循环、有机闪蒸循环、布雷顿循环或卡琳娜循环等为代表的动力循环在余热回收、热电联产、可再生能源发电及储能等系统中扮演着至关重要的角色。无论应用于哪个领域，动力循环的蒸发器侧对热源的热能的利用率非常低，导致热侧流体的出口温度远高于冷侧流体的入口温度。
[0003]关于动力循环的研究主要集中在系统循环形式的改进、重要部件的开发、关键参数的优化、工作流体的筛选以及热源的改变这些方面上，很少有研究考虑到热源热能的利用率较低的情况，始终没有一种良好的方法去解决热源出口处流体的温度过高的问题。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于不同类型动力循环的两级吸收式热电联产系统，以进一步提高废热源等不超过150℃的低温废热源的热能利用率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种基于不同类型动力循环的两级吸收式热电联产系统，包括吸收式热泵循环系统和动力循环系统；所述吸收式热泵循环系统包括第一级吸收式热泵和第二级吸收式热泵；所述第一级吸收式热泵包括第一发生器、第一冷凝器、第一蒸发器、第一吸收器和第一溶液换热器；所述第二级吸收式热泵包括第二发生器、第二冷凝器、第二蒸发器、第二吸收器和第二溶液换热器；
[0007]所述动力循环系统做功后的循环工质分为三条支路，第一条支路流向所述第一冷凝器；第二条支路依次流经所述第二吸收器和第二冷凝器；第三条支路流向第三蒸发器被低温废热源加热；三条支路的循环工质汇合，在所述动力循环系统中做功释热，进行发电；
[0008]出所述第三蒸发器的低温废热源依次流经所述第二蒸发器和第一蒸发器并释放热量；
[0009]驱动热源依次流经所述第一发生器和第二发生器并释放热量。
[0010]在一个实施例中，所述第一级吸收式热泵和第二级吸收式热泵均以溴化锂溶液作为工作介质；
[0011]所述第一发生器的液相出口为溴化锂浓溶液，连接第一溶液换热器的热侧入口，第一溶液换热器的热侧出口经过第二节流阀接第一吸收器的液相入口；第一发生器的气相出口为水蒸气，连接第一冷凝器的热侧入口，第一冷凝器的热侧出口经过第一节流阀连接第一蒸发器的冷侧入口，第一蒸发器的冷侧出口接第一吸收器的气相入口；第一吸收器的热侧出口为溴化锂稀溶液，经过第一增压泵连接第一溶液换热器的冷侧入口，第一溶液换
热器的冷侧出口接第一发生器的冷侧入口，完成整个吸收式热泵循环；
[0012]所述第二发生器的液相出口为溴化锂浓溶液，连接第二溶液换热器的热侧入口，第二溶液换热器的热侧出口经过第四节流阀接第二吸收器的液相入口；第二发生器的气相出口为水蒸气，连接第二冷凝器的热侧入口，第二冷凝器的热侧出口经过第三节流阀连接第二蒸发器的冷侧入口，第二蒸发器的冷侧出口接第二吸收器的气相入口；第二吸收器的热侧出口为溴化锂稀溶液，经过第二增压泵连接第二溶液换热器的冷侧入口，第二溶液换热器的冷侧出口接第二发生器的冷侧入口，完成整个吸收式热泵循环。
[0013]在一个实施例中，所述第一发生器由第一换热器和第一两相分离器组成，所述第一换热器的热侧入口为第一发生器的热侧入口，接所述驱动热源，第一换热器的冷侧入口为第一发生器的冷侧入口，冷侧出口接所述第一两相分离器，所述第一两相分离器的液相出口为第一发生器的液相出口，气相出口为第一发生器的气相出口；
[0014]所述第一吸收器由第一换热器和第一混合器组成，所述第一混合器的第一入口为第一吸收器的液相入口，第二入口为第一吸收器的气相入口，第一混合器的出口接第一换热器的入口，第一换热器的热侧出口为第一吸收器的热侧出口；
[0015]所述第二发生器由第二换热器和第二两相分离器组成，所述第二换热器的热侧入口为第二发生器的热侧入口，接所述第一换热器的热侧出口，第二换热器的冷侧入口为第二发生器的冷侧入口，冷侧出口接所述第二两相分离器，所述第二两相分离器的液相出口为第二发生器的液相出口，气相出口为第二发生器的气相出口；
[0016]所述第二吸收器由第二换热器和第二混合器组成，所述第二混合器的第一入口为第二吸收器的液相入口，第二入口为第二吸收器的气相入口，第二混合器的出口接第二换热器的入口，第二换热器的热侧出口为第二吸收器的热侧出口。
[0017]在一个实施例中，所述第一吸收器连接区域供热网络，所述区域供热网络接收所述第一吸收器释放的热量，向热用户提供生活热水。
[0018]在一个实施例中，所述第一级吸收式热泵的浓度大于第二级吸收式热泵中的溴化锂溶液浓度；所述第一级吸收式热泵的流量大于第二级吸收式热泵中的溴化锂溶液流量；所述第二节流阀节流后的压力小于第四节流阀节流后的压力；所述第一节流阀节流后的压力小于第三节流阀节流后的压力。
[0019]在一个实施例中，出所述第一冷凝器、第二冷凝器和第三蒸发器的工质汇入第三混合器；所述第三混合器和所述第三蒸发器均为所述动力循环系统的组成部分；所述第三混合器的出口接所述动力循环系统的做功部分，为其提供高温工质。
[0020]在一个实施例中，当所述低温废热源的温度为90
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150℃，所述第三条支路流经所述第三蒸发器；所述低温废热源在第三蒸发器中将循环工质加热至饱和气态或过热态，出第一蒸发器后温度降至30℃。
[0021]在一个实施例中，当所述低温废热源的温度为90℃以下，所述低温废热源直接流入第二蒸发器(15)，所述第三条支路省去。
[0022]在一个实施例中，针对不同流量的低温废热源，可以调节流向第三蒸发器的第三条支路中动力循环工质的流量，或者调节吸收式热泵循环中溴化锂溶液的流量，从而将废热源最终的出口温度降至更低。
[0023]在一个实施例中，所述动力循环系统为有机朗肯循环系统、有机闪蒸循环系统、布
雷顿循环系统或卡琳娜循环系统；所述做功后的循环工质在第三冷凝器释放热量，并由冷却水带走，向热用户提供热水。
[0024]在一个实施例中，根据供热和供电需求的变化，将第一冷凝器，或第二吸收器和第二冷凝器，或第三蒸发器中所释放的热量用于提供生活热水，实现供热和供电需求的匹配和调节。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]1、应用增热型吸收式热泵技术，以高温水蒸气作为驱动热源，对低温废热源(150℃及以下)进行梯级利用，可以将废热源出口温度降至30℃，大幅提高热源利用率。
[0027]2、将热力循环与吸收式热泵技术结合，提出一种新型的热电联产耦合系统，将热源的热能高效转化成电能和热用户所需热能，不出现热能浪费的情况。
[0028]3、采用两级式吸收式热泵，可以减少换热过程中的换热损失，具备更好的热力学性能。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于不同类型动力循环的两级吸收式热电联产系统，其特征在于，包括吸收式热泵循环系统和动力循环系统；所述吸收式热泵循环系统包括第一级吸收式热泵和第二级吸收式热泵；所述第一级吸收式热泵包括第一发生器、第一冷凝器(3)、第一蒸发器(5)、第一吸收器和第一溶液换热器(6)；所述第二级吸收式热泵包括第二发生器、第二冷凝器(13)、第二蒸发器(15)、第二吸收器和第二溶液换热器(16)；所述动力循环系统做功后的循环工质分为三条支路，第一条支路流向所述第一冷凝器(3)；第二条支路依次流经所述第二吸收器和第二冷凝器(13)；第三条支路流向第三蒸发器(26)被低温废热源加热；三条支路的循环工质汇合，在所述动力循环系统中做功释热，进行发电；出所述第三蒸发器(26)的低温废热源依次流经所述第二蒸发器(15)和第一蒸发器(5)并释放热量；驱动热源依次流经所述第一发生器和第二发生器并释放热量。2.根据权利要求1所述基于不同类型动力循环的两级吸收式热电联产系统，其特征在于，所述第一级吸收式热泵和第二级吸收式热泵均以溴化锂溶液作为工作介质；所述第一发生器的液相出口为溴化锂浓溶液，连接第一溶液换热器(6)的热侧入口，第一溶液换热器(6)的热侧出口经过第二节流阀(7)接第一吸收器的液相入口；第一发生器的气相出口为水蒸气，连接第一冷凝器(3)的热侧入口，第一冷凝器(3)的热侧出口经过第一节流阀(4)连接第一蒸发器(5)的冷侧入口，第一蒸发器(5)的冷侧出口接第一吸收器的气相入口；第一吸收器的热侧出口为溴化锂稀溶液，经过第一增压泵(10)连接第一溶液换热器(6)的冷侧入口，第一溶液换热器(6)的冷侧出口接第一发生器的冷侧入口，完成整个吸收式热泵循环；所述第二发生器的液相出口为溴化锂浓溶液，连接第二溶液换热器(16)的热侧入口，第二溶液换热器(16)的热侧出口经过第四节流阀(17)接第二吸收器的液相入口；第二发生器的气相出口为水蒸气，连接第二冷凝器(13)的热侧入口，第二冷凝器(13)的热侧出口经过第三节流阀(14)连接第二蒸发器(15)的冷侧入口，第二蒸发器(15)的冷侧出口接第二吸收器的气相入口；第二吸收器的热侧出口为溴化锂稀溶液，经过第二增压泵(20)连接第二溶液换热器(16)的冷侧入口，第二溶液换热器(16)的冷侧出口接第二发生器的冷侧入口，完成整个吸收式热泵循环。3.根据权利要求2所述基于不同类型动力循环的两级吸收式热电联产系统，其特征在于，所述第一发生器由第一换热器(1)和第一两相分离器(2)组成，所述第一换热器(1)的热侧入口为第一发生器的热侧入口，接所述驱动热源，第一换热器(1)的冷侧入口为第一发生器的冷侧入口，冷侧出口接所述第一两相分离器(2)，所述第一两相分离器(2)的液相出口为第一发生器的液相出口，气相出口为第一发生器的气相出口；所述第一吸收器由第一换热器(9)和第一混合器(8)组成，所述第一混合器(8)的第一入口为第一吸收器的液相入口，第二入口为第一吸收器的气相入口，第一混合器(8)的出口接第一换热器(9)的热侧入口，第一换热器(9)的热侧出口为第一吸收器的热侧出口；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：席奂，田文彪，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：