[發明專利]一種冷熱電三聯供系統及方法

有效

• 申請號: 202011058645.2
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112178977B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 趙紅霞;劉光弟;薛遷;齊建薈;韓吉田
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00;F01D15/10;F01K11/02;F01K17/02;F01K25/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明公開了一種冷熱電三聯供系統及方法，包括：依次連通的高壓壓縮機、氣體加熱器、渦輪機、加熱器、氣冷器、熱交換器、膨脹機、低壓壓縮機、蒸發器、氣液分離器、節流閥；熱交換器，其第一換熱通道進口與氣冷器熱介質出口連通，其第二換熱通道出口與高壓壓縮機進口連接；膨脹機，其進口與內部熱交換器的第一換熱通道出口連通；氣液分離器，其進口與膨脹機出口連通，其氣體出口與熱交換器的第二換熱通道進口連通，其液體出口通過節流閥與蒸發器進口連通；低壓壓縮機，其進口與蒸發器出口連通，其出口與內部熱交換器的第二換熱通道進口連通。

技術領域

本發明涉及冷熱電聯產技術領域，特別涉及一種冷熱電三聯供系統及方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

分布式能源中的冷熱電聯產(CCHP)技術是一種能源高效利用的方式，其基本的工作原理是：高溫高壓的工質流體在渦輪機處膨脹做功獲得軸輸出功并帶動發電機發電，發電過程中同時排出高溫工質，其剩余的熱加熱水，熱水可直接供給用戶，工質在進入制冷循環制造冷量。這種能源利用方式是一種對能源的梯級利用，能提高系統綜合能源利用率。

當前，一般的火力發電廠的一次能源利用效率一般為30％-40％，而冷熱電聯產(CCHP)系統能源利用率高達80％以上，同時還具有減少污染物排放、調度靈活、能緩解電網壓力等優點。現有的應用較好的是帶噴射器的跨臨界R744冷熱電聯合循環，其工作過程為：CO₂被壓縮成高溫高壓的氣體，高溫高壓的CO₂氣體在氣體加熱器繼續被外部熱源持續加熱到一定溫度，高溫高壓的CO₂氣體在渦輪機內膨脹至一定的壓力并對外輸出功，膨脹后的CO₂氣體在加熱器內繼續對外放熱，為用戶端提供熱水，從氣冷器處出來的工質作為噴射器的一次流，從蒸發器處出來的工質作為噴射器的二次流，兩處流體在噴射器等壓混合并在噴射器擴壓室擴壓后從噴射器處出來，噴射器出來的工質流體進入到氣液分離器，飽和氣體一大部分會直接進入壓縮機進行壓縮，少部分會經過節流閥的節流過程，飽和液體部分經過節流閥，兩部分節流后的工質混合后流經蒸發器，與外界進行換熱，然后作為噴射器的二次流進入到噴射器。經過以上的過程，完成整個冷熱電聯合循環過程。

發明人發現，該種帶噴射器循環的噴射器出口工質的干度較低，循環的制冷量不大，熱電效率和火用效率受到一定限制，難以滿足某些特殊要求。再者，在壓縮機進口工質干度在某些條件下會小于1，對壓縮機的運轉造成傷害，影響循環的安全運行。因此，改進型循環在帶噴射器循環的基礎上對上述存在的問題加以優化，利用膨脹機和小型壓縮機代替噴射器，在壓縮機進口增加熱交換器保證壓縮機進口工質的干度以及提高壓縮機進口溫度來減少循環從外界吸收的熱量。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種基于CO₂布雷頓循環和洛倫茲循環的冷熱電三聯供系統及方法。

為實現上述發明目的，本發明的一個或多個實施例公開了以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種基于CO₂布雷頓循環和洛倫茲循環的冷熱電三聯供系統，包括：

依次連通的高壓壓縮機、氣體加熱器、渦輪機、加熱器、氣冷器、熱交換器、膨脹機、低壓壓縮機、蒸發器、氣液分離器、節流閥；

熱交換器，其第一換熱通道進口與氣冷器熱介質出口連通，其第二換熱通道出口與高壓壓縮機進口連接；

膨脹機，其進口與氣體加熱器的第一換熱通道出口連通；

氣液分離器，其進口與膨脹機出口連通，其氣體出口與熱交換器的第二換熱通道進口連通，其液體出口通過節流閥與蒸發器進口連通；

低壓壓縮機，其進口與蒸發器出口連通，其出口與熱交換器的第二換熱通道進口連通。