吸收式冷功联供循环系统和吸收式冷功联供方法技术方案

本发明专利技术公开一种吸收式冷功联供循环系统和吸收式冷功联供方法，该循环系统包括顺次连接成环路的蒸汽发生器、第一级气液分离器、透平机、第二级气液分离器、冷凝器、节流装置、制冷蒸发器、吸收器、循环泵和回热器，蒸汽发生器中设置有热源管道，热源通入热源管道中，透平机用于输出功率，制冷蒸发器用于输出制冷量，在第一级气液分离器和蒸汽发生器之间设置有第一通路，在第二级气液分离器和吸收器之间设置有第二通路，循环系统还包括从蒸汽发生器经回热器至吸收器的反向通路，在反向通路上，回热器和吸收器之间连接有第一减压装置，在第二通路上连接有第二减压装置。该循环系统可以有效地将各种热源同时转化为功率和制冷量，并提高热源的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热源利用领域，尤其涉及吸收式冷功联供循环系统和吸收式冷功联供 方法。
技术介绍
在工业生产中，比如水泥、玻璃、钢铁等工业产品的生产中，存在着各种形式和温 度等级的余热资源。如果将这些余热直接排放到环境中去，会造成能源的巨大浪费和环境 的污染。另外，自然界中也存在着大量丰富的太阳能、地热等可再生热源。从国家节能减排 角度，需要对工业生产中产生的余热资源和可再生热源进行回收利用。根据余热(在本文中也称为热源)的温度等级，通常将热源分为高温、中温、低温三 类温度高于650°C的热源为高温热源，温度在250 650°C之间的热源为中温热源，温度在 250°C以下的热源为低温热源。对于高温、中温热源一般采用余热锅炉和汽轮发电机组发电 进行回收利用，而对于低于250°C的低温热源，主要用来单独供热、单独发电或者单独制 冷。低温热源发电一般采用有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle)技术和卡林纳循 环(Kalina Cycle)技术。有机朗肯循环采用低沸点的有机工作介质(简称工质)，比如R123 制冷剂、R113制冷剂、R245FA制冷剂或异戊烷等。图1示出了有机朗肯循环的示意图。其 工作循环如下有机工质在蒸气发生器101中吸收来自低温热源管道102的热量而产生饱 和或者过热有机工质蒸气，然后该有机工质蒸气进入透平机103 (或膨胀机)做功，并通过 与透平机103连接的发电机104输出发电量。之后有机工质进入到冷凝器105中凝结放热 形成液态，液体的有机工质再经过供给泵106升压后进入蒸气发生器101，这样完成一个完 整的循环。卡林纳循环技术是以氨水混合物作为工质的一种新型动力循环，它使工质的吸热 温度曲线和热源的放热温度曲线达到很好的匹配，从而减少了不可逆损失。另外，也能显著 提高能源利用效率，在联合循环和热源利用方面具有独特的优势。图2示出了卡林纳循环 的示意图。其中氨水工作溶液经过供给泵201加压并经过预热器202升温之后，进入蒸汽 发生器203中，由其中的低温热源管道204加热、蒸发并过热后，产生过热氨水蒸汽。随后 该过热氨水蒸汽进入透平机205做功，并通过与透平机205连接的发电机206输出发电量。 从透平机205中排出的工质经过蒸馏器207冷却，然后被从分离器210分离出来的贫氨溶 液稀释为基本溶液，进入吸收器208中凝结；离开吸收器208的饱和液体经凝结泵209加 压，一部分经过再热器213和蒸馏器207加热升温后，进入分离器210分离。在分离器210 中分离出富氨蒸汽和贫氨溶液。其中贫氨溶液经再热器213冷却，再经节流装置211降压， 以稀释透平机205排出的工作溶液形成氨水基本溶液。分离器210分离出来的富氨蒸汽经 预热器202冷却后，和另一部分氨水基本溶液混合为氨水工作溶液，然后被冷凝器212中的 冷却水凝结为饱和液体，最后经供给泵201加压，完成一个循环过程。图3示出了现有技术中氨水吸收式制冷循环的示意图。从吸收器301中流出的氨水饱和液态基本溶液，通过供给泵302升压并在换热器303中预热后，进入精馏器304中进 行分离。精馏器304分离出富氨蒸汽和贫氨溶液。其中富氨蒸汽在冷凝器305中凝结成饱 和液体，该饱和液体的一部分回流到精馏器304中，另外一部分经过节流装置306节流降压 之后，进入蒸发器307中蒸发以产生制冷量。从蒸发器307中流出的富氨饱和蒸汽和精馏 器304中分离的经节流装置308降压之后的贫氨溶液进入吸收器301中吸收冷凝，形成氨 水基本溶液，该氨水基本溶液提供给供给泵302，以此不断循环。为了实现同时发电和制冷的目的，现有技术中进一步提出了一种吸收式冷电联供 循环系统，如图4所示。该吸收式冷电联供循环系统包括精馏器401、冷凝器402、蒸汽发生 器403、过热器404、透平机405、发电机406、节流装置407、预热器408、循环泵409、吸收器 410、蒸发器411、热源管道412、冷量输出管道413、吸收器冷却水管道414、冷凝器冷却管道 415和热源。精馏器401与冷凝器402和蒸汽发生器403连接，蒸汽发生器403依次与过热 器404、透平机405连接，透平机405与发电机406连接，冷凝器402依次与节流装置407、 蒸发器411连接，吸收器410连接透平机405和蒸发器411，吸收器410连接循环泵409，循 环泵409依次连接预热器408、精馏器401，形成工质循环通路。热源沿着热源管道412依 次通过过热器404、蒸汽发生器403和预热器408，提供热量。所述蒸发器411通过冷量输 出管道413输出冷量。吸收器410具有冷却水管道414，冷凝器402具有冷却水管道415， 通过冷却水冷却氨水。上述现有技术的工作循环过程为精馏器401将氨水混合物的基本溶液分离成富 氨蒸汽和贫氨溶液，贫氨溶液经过蒸汽发生器403、过热器404，形成高压的过热贫氨蒸汽， 进入透平机405做功，并由发电机406输出电能。富氨蒸汽经过冷凝器402和节流装置407 形成低干度的湿饱和蒸汽，进入蒸发器411中吸收热量以输出冷量。饱和富氨蒸汽和贫氨 蒸汽在吸收器410中冷却形成氨水基本溶液，该基本溶液为饱和溶液。饱和溶液经过循环 泵409，压力得到提高，然后在预热器408中预热后进入精馏器401，在精馏器401中又分离 出高浓度的富氨蒸汽和低浓度的贫氨溶液。这样完成一个工作循环。上述现有的吸收式冷电联供循环系统是将精馏器分离出来的浓度较低的贫氨溶 液在蒸汽发生器中加热蒸发，然后通过过热器过热，由于是通过吸收热源热量而产生的过 热氨水蒸汽，因此，需要热源的温度较高，对于温度较低的热源，例如上述的低温热源，就不 能使用该系统。另外经过精馏器分离出来的纯度较高的氨水蒸汽，依次经过冷凝器和节流 装置，浪费了氨水蒸汽的压力能。因此，需要一种新的以解决上述 问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术首先提供了一种吸收式冷功联供循环系 统，所述循环系统采用非共沸溶液作为工作介质，所述循环系统包括顺次连接成环路的蒸 汽发生器、第一级气液分离器、透平机、第二级气液分离器、冷凝器、节流装置、制冷蒸发器、 吸收器、循环泵和回热器，所述蒸汽发生器中设置有热源管道，热源通入所述热源管道中， 所述透平机用于输出机械功率，所述制冷蒸发器用于输出制冷量，其中，在所述第一级气液 分离器和所述蒸汽发生器之间设置有第一通路，用于将所述第一级气液分离器分离出的液态工作介质回收至所述蒸汽发生器，在所述第二级气液分离器和所述吸收器之间设置有第 二通路，用于将所述第二级气液分离器分离出的液态工作介质回收至所述吸收器，所述循 环系统还包括从所述蒸汽发生器经由所述回热器至所述吸收器的反向通路，在所述反向通 路上，所述回热器和所述吸收器之间连接有第一减压装置，在所述第二通路上连接有第二 减压装置。优选地，在所述环路上，在所述回热器和所述蒸汽发生器之间连接有第一混合器， 所述第一通路是从所述第一级气液分离器经由所述第一混合器至所述蒸汽发生器。优选地，在所述第一减压装置和所述吸收器之间连接有第二混合器，所述第二通 路是从所述第二级气液分离器经由所述第二减压装置和所述第二混合器至所述吸收器。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸收式冷功联供循环系统，所述循环系统采用非共沸溶液作为工作介质，其特征在于，所述循环系统包括顺次连接成环路的蒸汽发生器、第一级气液分离器、透平机、第二级气液分离器、冷凝器、节流装置、制冷蒸发器、吸收器、循环泵和回热器，所述蒸汽发生器中设置有热源管道，热源通入所述热源管道中，所述透平机用于输出机械功率，所述制冷蒸发器用于输出制冷量，其中，在所述第一级气液分离器和所述蒸汽发生器之间设置有第一通路，用于将所述第一级气液分离器分离出的液态工作介质回收至所述蒸汽发生器，在所述第二级气液分离器和所述吸收器之间设置有第二通路，用于将所述第二级气液分离器分离出的液态工作介质回收至所述吸收器，所述循环系统还包括从所述蒸汽发生器经由所述回热器至所述吸收器的反向通路，在所述反向通路上，所述回热器和所述吸收器之间连接有第一减压装置，在所述第二通路上连接有第二减压装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史晓云，邢玉民，韩少华，向松，
申请(专利权)人：西安思安新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]