[發明專利]一種低品位熱驅動的冷電聯供系統及其應用方法

有效

• 申請號: 201610996553.6
• 申請日: 2016-11-13
• 公開（公告）號: CN106568226B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 張紹志;王福添;李楊;陳光明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F25B15/04
• 分類號: F25B15/04;F25B27/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發明公開了一種低品位熱驅動的冷電聯供系統及其應用方法。系統包括發生塔、冷凝器、液氨儲罐、三通閥、氨節流閥、蒸發器、吸收器、溶液泵、溶液節流閥、溶液換熱器、陽極室、陰極室、精餾器，使用氨+硝酸鋰+水三元工質，將吸收式供冷系統與電池發電系統有機耦合，液氨儲罐出來的高壓液氨通過三通閥分為兩路，一路進入蒸發器提供冷量，另一路進入原電池的陽極室電解液，與不斷溶解的銅離子形成絡合物，推動電池裝置發電。發電完成后陽極室電解液在精餾器中被加熱釋放出氨氣，該股氨氣與蒸發器出來的氨氣一起進入吸收器，被硝酸鋰水溶液吸收。所述系統既可實現單獨供電或單獨供冷，也可冷電聯供，驅動能源可以利用工業廢水、工藝廢熱、太陽能熱水等低品位熱源。

技術領域

本發明涉及能源技術領域，具體來說，涉及一種利用低品位熱量同時實現供冷、供電的系統。

背景技術

隨著煤炭、石油、天然氣等化石能源的持續消耗, 能源與環境問題逐漸突出，如何保持能源與環境的可持續發展是人類面對的重大課題，人們在開辟新能源的同時也更加重視提高現有能源的利用率。我國是能源大國，能源利用率不高，大量余熱以各種形式被排放到大氣中，這不僅造成了環境的熱污染，也造成了能源的浪費，因此如何提高能源的利用率以及回收余熱、廢熱是我國亟待解決的問題。

氨水吸收式制冷系統是一種可以利用低溫余熱資源或太陽能、地熱能等低溫可再生能源驅動的制冷技術，所采用的工質是自然界存在的物質氨和水，它們價格低廉，是理想的環境友好型工質對，其制冷溫度范圍可實現10～-60℃，且氨水吸收式制冷機組容易小型化，除氨溶液泵外無其他運轉設備，因此可靠性強，噪聲和震動小，廣泛用于冷庫、石油冶煉及其他化工過程中。傳統的氨水吸收式制冷系統一般包括四個主要設備，分別為精餾塔、冷凝器、蒸發器、吸收器，通過低溫余熱驅動發生過程和精餾過程，將濃溶液分離成高純度的氨氣和低濃度的稀氨水溶液，氨氣在冷凝器中冷凝為液氨，液氨經過過冷、節流降壓后進入蒸發器蒸發制冷，蒸發后的氨氣進入吸收器被來自精餾塔塔釜的稀溶液吸收，最終轉變成濃溶液，預熱后返回精餾塔，完成一個循環。

傳統的氨水吸收式制冷系統只能實現制冷，過往的研究也主要集中在提高系統性能上，但是如果只采用傳統基本吸收式制冷循環，那么無論采用何種工質、部件結構如何優化，其始終面臨不能利用低溫熱源以及高溫熱源驅動時效率低的問題，因此，本發明提出了一種低品位熱驅動的冷電聯供系統，利用低溫余熱驅動發生塔和銅氨電池發電裝置中的精餾器，并使用氨、硝酸鋰和水三元工質，實現供冷與供電的耦合，實現冷、電聯供。

發明內容

為了克服現有技術中的問題，本發明提供了一種低品位熱驅動的冷電聯供系統及其應用方法，改變傳統的氨水吸收式制冷系統，使用氨、硝酸鋰、水三元工質，有機耦合銅氨電池發電裝置，利用分流三通閥、合流三通閥切換通道，使得系統能不斷供電，系統中的精餾器和發生塔可以充分利用工業廢水、工藝廢熱、太陽能熱水等低品位熱源，既可以單獨供冷或單獨供電，也可以冷、電聯供，切實做到節能減排。

一種低品位熱驅動的冷電聯供系統，該系統包括：發生塔、冷凝器、液氨儲罐、第一分流三通閥、第一氨節流閥、蒸發器、吸收器、溶液泵、溶液節流閥、溶液換熱器、第二氨節流閥、第二分流三通閥、陽極室、陰極室、合流三通閥、工質泵、精餾器、第三分流三通閥，其中，吸收器的出口與溶液泵相連接，溶液泵與溶液換熱器相連接，溶液換熱器分別與發生塔入口和底部出口相連接，溶液換熱器與溶液節流閥相連接，溶液節流閥與吸收器的入口相連接；發生塔的頂部出口依次與冷凝器、液氨儲罐、第一分流三通閥相連接，第一分流三通閥分兩路，一路依次與第一氨節流閥、蒸發器相連接，蒸發器的出口與吸收器的進口相連接，另一路與第二氨節流閥、第二分流三通閥、陽極室、陰極室、合流三通閥、工質泵、精餾器連接，精餾器的頂部出口與吸收器的入口相連接，精餾器的底部出口與第三分流三通閥相連接、第三分流三通閥與陽極室、陰極室連接。

所述的第一分流三通閥用于分流液氨儲罐流出的液氨，第二分流三通閥用于分流第二氨節流閥節流降壓的液氨，第三分流三通閥用于分流精餾器精餾后的溶液。