[實(shí)用新型]利用內(nèi)燃機(jī)尾氣集成熱化學(xué)過(guò)程的互補(bǔ)型分布式能源系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520956866.X
• 申請(qǐng)日: 2015-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205227916U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉啟斌;金紅光;白章;許達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): F25B27/02
• 分類號(hào): F25B27/02;F25B29/00;C01B3/22
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及能源利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用內(nèi)燃機(jī)尾氣集成熱 化學(xué)過(guò)程的互補(bǔ)型分布式能源系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，能源需求量也隨之逐年增大，在煤炭、 石油和天然氣等化石燃料被大量消耗，同時(shí)也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，這 將阻礙未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。另外由于我國(guó)人口眾多，人均資源相 對(duì)匱乏，能源、資源及環(huán)境問(wèn)題尤為突出。

中國(guó)的一次能源生產(chǎn)總量從2000年的13.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤增長(zhǎng)至2013 年的34億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年一次能源消耗量也由2000年的14.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤增 長(zhǎng)至2013年的37.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。其中水電、核電和風(fēng)電等清潔能源的生 產(chǎn)量和消耗量為3.71億噸標(biāo)準(zhǔn)煤和3.68億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，僅占總量的10.91％ 和9.81％。中國(guó)經(jīng)濟(jì)自進(jìn)入新一輪快速增長(zhǎng)周期以來(lái)，煤、電、油等能源 出現(xiàn)短缺，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展受到能源瓶頸的嚴(yán)重制約，未來(lái)中國(guó)石油對(duì)海外 資源過(guò)度依賴和國(guó)際能源市場(chǎng)不可預(yù)測(cè)性所產(chǎn)生的能源安全問(wèn)題，也給中 國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展敲響了警鐘。

為應(yīng)對(duì)未來(lái)高速增長(zhǎng)的能源需求量和亟待解決的環(huán)境污染問(wèn)題，需采 用先進(jìn)和完善的能源應(yīng)用理論對(duì)現(xiàn)有的能源利用技術(shù)加以改進(jìn)，以提高能 源利用效率并實(shí)現(xiàn)能源的清潔利用。相對(duì)化石能源而言，生物質(zhì)和太陽(yáng)能 等可再生能源雖然資源量巨大，且利用過(guò)程清潔環(huán)保無(wú)CO₂等污染物排放， 但存在資源密度較低、隨機(jī)性較強(qiáng)等特性，這對(duì)于可再生能源的高效利用 提出了更高挑戰(zhàn)。對(duì)于此類問(wèn)題，與化石能源的互補(bǔ)利用方式將作為重要 的技術(shù)手段，利用化石能源利用過(guò)程的穩(wěn)定性來(lái)提高可再生能源的利用性 能，同時(shí)利用可再生能源替代部分化石能源，也達(dá)到了節(jié)能減排的目的。 通過(guò)逐步提升可再生能源所占的份額，最終達(dá)到對(duì)化石能源的完全替代， 這種技術(shù)路線在當(dāng)前具有較高的可操作性，也得到了各界的認(rèn)可。

在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，所需要的能量利用形式通常不只局限于電 力，還包括不同溫度的熱能和冷能，如各種工業(yè)用蒸汽、供暖用熱、生活 熱水和空調(diào)用冷等。傳統(tǒng)能源系統(tǒng)一般采取集中分產(chǎn)的生產(chǎn)方式，對(duì)于發(fā) 電系統(tǒng)而言，通常直接利用化石燃料燃燒后所釋放的熱量來(lái)生產(chǎn)高溫工質(zhì)， 用以驅(qū)動(dòng)動(dòng)力循環(huán)做功，但其中很大一部分熱量直接傳遞給低溫?zé)嵩床⑽? 得到高效合理利用。對(duì)于傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)而言，雖然鍋爐將大部分化石燃料 的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有用的熱能，并提供給熱用戶，但燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵? 接用來(lái)加熱較低溫度的蒸汽或熱水，做功能力損失很大。而在制冷方面， 電廠為滿足夏季電驅(qū)動(dòng)空調(diào)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需加大電力生產(chǎn)量，由此也造成 了極大的熱能損失。

依據(jù)能的梯級(jí)利用原理，按照逐級(jí)地轉(zhuǎn)化能量和盡量縮小兩級(jí)之間的差異 等思路，以內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組做功過(guò)程和核心，構(gòu)建了利用高溫?zé)煔怛?qū)動(dòng)余 熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷過(guò)程的分布式供能系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)集中式單產(chǎn)的能源 生產(chǎn)方式，能源的利用效率也得到了大幅提升。另一方面，高溫?zé)煔庥酂? 雖然被制冷循環(huán)加以回收，也基本實(shí)現(xiàn)了能量品位的對(duì)口利用，但如何進(jìn) 一步提高煙氣余熱的利用效率和拓展煙氣余熱的應(yīng)用領(lǐng)域，也將成為能源 應(yīng)用領(lǐng)域的重要研究課題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供利用內(nèi)燃機(jī)尾氣集成熱化 學(xué)過(guò)程的互補(bǔ)型分布式能源系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)熱電冷多產(chǎn)品輸出的同時(shí)，通過(guò) 熱化學(xué)反應(yīng)等手段實(shí)現(xiàn)煙氣余熱的高效回收利用。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了利用內(nèi)燃機(jī)尾氣集成熱化學(xué)過(guò)程 的互補(bǔ)型分布式能源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：內(nèi)燃機(jī)發(fā)電子系統(tǒng)、熱化學(xué)余熱 利用子系統(tǒng)、吸收式制冷子系統(tǒng)和低溫?zé)煔庥酂崂米酉到y(tǒng)，其中，內(nèi)燃 機(jī)發(fā)電子系統(tǒng)；所述熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)，其連接至所述內(nèi)燃機(jī)發(fā)電子 系統(tǒng)，所述熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)接收所述內(nèi)燃機(jī)發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫 煙氣，利用所述高溫?zé)煔獾挠酂幔ㄟ^(guò)吸熱型熱化學(xué)反應(yīng)生成氣體燃料； 所述吸收式制冷子系統(tǒng)，其連接至所述熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)，該吸收式 制冷子系統(tǒng)接收所述熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)產(chǎn)生的中溫?zé)煔猓盟鲋? 溫?zé)煔獾挠酂岙a(chǎn)生低溫冷能；所述低溫?zé)煔庥酂崂米酉到y(tǒng)，其連接至所 述吸收式制冷子系統(tǒng)，該低溫?zé)煔庥酂崂米酉到y(tǒng)接收所述吸收式制冷子 系統(tǒng)產(chǎn)生的低溫?zé)煔猓盟龅蜏責(zé)煔獾挠酂嵘a(chǎn)采暖熱水、生活熱水 和工業(yè)用蒸汽，最后將低溫廢氣排空。