[發(fā)明專利]基于余熱梯級(jí)利用和深度回收的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310700112.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN103670791A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王加龍;吳靜怡;鄭春元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F02G5/04
• 分類號(hào): F02G5/04
• 代理公司: 上海旭誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分布式能源領(lǐng)域，尤其涉及一種基于余熱梯級(jí)利用和深度回收的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)每年要消耗大量化石能源，其中煤炭在一次能源消耗中占的比重達(dá)70%左右，這引起了嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題和能源壓力。因此，發(fā)展清潔高效的能源技術(shù)十分必要。天然氣作為一種相對(duì)潔凈的化石燃料，已經(jīng)廣為普及，尤其是基于天然氣的冷熱電聯(lián)供技術(shù)，為化石燃料的高效利用提供了重要的思路。常規(guī)的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，熱效率可以達(dá)到60～80%，在一定程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能。但在目前的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)模式中，燃料的利用率普遍未挖掘出其最大潛力。尤其是以天然氣為燃料時(shí)產(chǎn)生的煙氣，最終排放溫度往往在100℃左右，而且含有大量低溫潛熱，回收這部分余熱將可以進(jìn)一步提升冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的能量利用效率。另外，在過(guò)度季，當(dāng)熱或冷需求不足時(shí)，有必要將余熱轉(zhuǎn)換為電能以防止余熱浪費(fèi)。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210576484.5的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種回收煙氣余熱的直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)，燃料燃燒以驅(qū)動(dòng)直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)，產(chǎn)生的170℃以下的排煙進(jìn)一步被利用，用于在煙氣冷凝換熱器中加熱冷劑水或者加熱稀溶液，以實(shí)現(xiàn)煙氣余熱中顯熱和潛熱的最大化回收利用，從而提高燃料利用效率。此發(fā)明僅僅是將煙氣冷凝技術(shù)應(yīng)用在直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化上，未涉及冷熱電聯(lián)供。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N200810246985.0的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種內(nèi)燃機(jī)余熱溫差電轉(zhuǎn)換發(fā)電系統(tǒng)，其通過(guò)在一路煙氣管道上布置溫差發(fā)電裝置，實(shí)現(xiàn)煙氣余熱向電能的轉(zhuǎn)換，可以節(jié)能燃油5%左右。實(shí)際上，根據(jù)現(xiàn)有溫差發(fā)電技術(shù)，煙氣中85%以上的熱量是無(wú)法轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿?，這部分能量被冷卻介質(zhì)帶走并散失到環(huán)境中，因此此種回收方式僅僅是對(duì)煙氣余熱的極小部分進(jìn)行了回收利用。

此外，常規(guī)的冷熱電聯(lián)系系統(tǒng)一般通過(guò)余熱回收實(shí)現(xiàn)能量的回收利用。以基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的小型或微型系統(tǒng)為例，內(nèi)燃機(jī)的余熱在冬季可以直接回收用以供熱，在夏季則可用以驅(qū)動(dòng)吸收式制冷機(jī)，最終排煙溫度可以降到100℃左右。然而現(xiàn)有技術(shù)主要存在兩個(gè)方面的缺陷：一是對(duì)于過(guò)渡季，由于沒(méi)有足夠的冷熱負(fù)荷，余熱往往不能有效利用；二是對(duì)于低溫?zé)煔獾娘@熱以及潛熱，不能進(jìn)一步回收。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種充分實(shí)現(xiàn)煙氣余熱有效能的最大化回收利用的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于余熱梯級(jí)利用和深度回收的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)供系統(tǒng)中煙氣和缸套余熱的梯級(jí)利用和更徹底的回收。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種基于余熱梯級(jí)利用和深度回收的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的煙氣出口分為第一煙氣管路和第二煙氣管路，第一煙氣管路與溫差發(fā)電裝置連接，第一煙氣管路內(nèi)的煙氣用于驅(qū)動(dòng)溫差發(fā)電裝置實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換，溫差發(fā)電裝置的煙氣出口與煙氣冷凝換熱器的煙氣入口相連；第二煙氣管路與煙氣型雙效溴化鋰吸收式熱泵連接，第二煙氣管路內(nèi)的煙氣用于驅(qū)動(dòng)煙氣型雙效溴化鋰吸收式熱泵實(shí)現(xiàn)制冷或供熱；煙氣型雙效溴化鋰吸收式熱泵連接的煙氣出口與煙氣冷凝換熱器的煙氣入口連接；煙氣冷凝換熱器與外界環(huán)境連接。

可選地，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)以天然氣為燃料。

進(jìn)一步地，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)設(shè)有缸套水換熱器，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

可選地，溫差發(fā)電裝置為管式結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，溫差發(fā)電裝置為套筒類結(jié)構(gòu)，套筒結(jié)構(gòu)的冷熱兩壁側(cè)經(jīng)過(guò)換熱強(qiáng)化。

進(jìn)一步地，溫差發(fā)電裝置的管內(nèi)為煙氣的通道；溫差發(fā)電裝置的外壁側(cè)用于通過(guò)中間水并對(duì)中間水進(jìn)行加熱。

進(jìn)一步地，溫差發(fā)電裝置的熱端經(jīng)強(qiáng)化傳熱后與煙氣直接接觸換熱；溫差發(fā)電裝置的冷端直接與中間水接觸并換熱。

進(jìn)一步地，煙氣冷凝換熱器是一種煙氣-水換熱器，煙氣流經(jīng)煙氣冷凝換熱器被冷卻，中間水流經(jīng)煙氣冷凝換熱器被加熱。

進(jìn)一步地，系統(tǒng)還包括熱水箱，水流經(jīng)過(guò)缸套水換熱器后進(jìn)入到熱水箱內(nèi)，并在水箱中緩沖或用于分配給熱用戶。

可選地，水流經(jīng)過(guò)缸套水換熱器后用作循環(huán)水，多次進(jìn)入缸套水換熱器內(nèi)。

較佳地，熱水箱中的部分水用作循環(huán)加熱水，所述循環(huán)加熱水向熱用戶負(fù)荷釋放熱量后直接回送至缸套水換熱器內(nèi)重新吸收熱量。