CN101101158A - 吸收喷射式超低温发电制冷制热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸收喷射式超低温发电制冷制热装置，汽轮机I与其发电机I连接，解吸器、汽轮机I、冷源交换器、吸收塔、增压泵和热交换器I依次连接成为回路，解吸器、热交换器I、热交换器II、节流阀和吸收塔依次连接。该装置也可以是汽轮机II与发电机II连接，可控超临界装置、高压喷射器、汽轮机II、冷凝器和增压泵依次连接成回路，汽轮机II、冷凝器、环境吸热器和高压喷射器依次连接形成回路。该装置能高效大量的利用环境热源或仅需少许温度稍高的驱动热源即可实现工作循环，可实现超100％以上的发电效率同时还能大量产生冷能和热能。

Description

吸收喷射式超低温发电制冷制热装置
技术领域
本发明涉及可利用环境热源及少许驱动热源实现高效发电、热、冷联产的发电、制冷、制热装置。
背景技术
现有的发电技术需要温度较高的热源，且转换率不高，现有制冷制热技术也需要一定幅度以上的温差，两种技术都未能有效利用环境热源。
发明内容
本发明可高效超低温利用环境热源和少许温度稍高的驱动热源，实现电、热、冷联产，它由相互关联，可交叉混用，也可单独使用的几种循环装置组成，并分别应用不同的工质或工质对。
本发明具体的技术方案为：
该装置包括汽轮机I2和与其连接的发电机I3解吸器1、汽轮机I2、冷源交换器11、吸收塔4、增压泵10和热交换器I9依次连接成为回路，解吸器1、热交换器I9、热交换器II8、节流阀7和吸收塔4依次连接。
该装置包括汽轮机II26和与其连接的发电机II27，可控超临界装置、高压喷射器24、汽轮机II26、冷凝器28和增压泵30依次连接成回路，汽轮机II26、冷凝器28、环境吸热器29和高压喷射器24依次连接形成回路。
环境吸热器29连接吸收塔4中的热交换器，热交换器22分别连接热交换器II8和吸收塔4中的高温热交换器。
可控超临界装置包括依次连接的工质储罐20、高压计量泵21、热交换器22和稳压气包23，增压泵30连接工质储罐20，稳压气包23连接高压喷射器24。
本发明可分为吸收解吸式循环装置和喷射引入式循环装置。其中吸收解吸式循环装置通过吸收液对工质气体在不同温度下的溶解吸收能力(含化学吸收)的变化，以低温吸收和高温解吸取代原循环的液化和蒸发过程，实现热力循环。可用CO2，氨气，乙烷、丙烷、丁烷，全氟乙烷、全氟丙烷为工质，以碳酸丙烯酯、NHD，水、硝酸铵，石油溶剂，七氟环丁烷、氟油为吸收液分别组成工质对使用。
喷射引入式循环装置可将工质乏气在可控超临界装置发出的高压气体(可达超临界压力数倍)喷射引入下，经二级引射压缩混合，恢复做功初压，实现循环。做功工质宜使用乙烷、丙烷、丁烷，全氟乙烷、全氟丙烷，二氧化碳、氨，三氟甲烷、六氟化硫等。
本发明的有益效果在于能高效、大量、方便的利用环境热源或仅需少许温度稍高的驱动热源即可实现工作循环，因此用本技术发电就如同热泵获取几倍的制热系数一样，可实现超100％以上的发电效率，将有效满足人类对能源的需求，同时还能大量产生冷能和热能，供人们使用，社会经济效益十分显著。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明作进一步的说明。
实施例1：本实例为吸收解吸式装置类型，现以二氧化碳、碳酸丙烯酯为工质对，对运行过程进行描述。
将60-90℃的驱动热源加热解吸器1中的富二氧化碳的碳酸丙烯酯吸收液，在较高的压力下(4MP以下)解吸出二氧化碳，进入汽轮机膨胀做功，并带动发电机I3发电，二氧化碳乏气在低温下(可降至-45至-60℃)进入冷源热交换器11，吸取环境热能或对外输出冷能，使二氧化碳初步升温后进入吸收塔4，被来自第二吸收塔5的半贫液吸收，再进入第二收塔被贫液充分吸收，富吸收液经增压泵10增压后，再通入热交换器I9预热进入解吸器1，被加热升温高压下解吸，从解吸器1出来的贫液通过热交换器I9降温后，再通过热交换器II8将余热传给媒介，经节流阀7降压后(0.4MP左右)进入第二吸收塔。此时吸收液温度迅速增高，再将热量通过交换器III6传给媒介降温。热交换器II8、热交换器III6可对外为热源使用，也可作为本循环的辅助热源使用。吸收塔4、第二吸收塔5也可用具有分段散热功能的高浓度吸收塔(吸收器)一体化替代。
若解吸温度有条件升高，压力达4-9MP时，可将汽轮机中间级引出二氧化碳气体，利用热交换器II8、热交换器III6中的热量将其升温至30--40℃，再进入汽轮机继续做功，这可防止二氧化碳过湿增大功率输出。
实例2：本实例为喷射引入式类型，其中20为中压工质贮罐，21为高压计量泵，22为可区分低、高温并相应有汽化、增温功用并实行计量控制的热交换器，23为具有稳压功能的超临界高压气包，上述器件的组合称之为可控超临界装置，能对工质超临界下的温度、压力自由确定、控制。
现以发电、制冷极佳的全氟乙烷为例，对其运行进行描述。
由可控超临界装置发出的25--45℃、8-20MP的全氟乙烷气体进入高压喷射器24、引射由低压喷射器25而来的低中压气体，进行等焓压缩混合，成为3-9MP的做功气体，用分流阀31分为两部分，大部分进入汽轮机II26膨胀做功，少部分(约为四分之一左右)进入低压喷射器25喷射，并引射由环境吸热器29而来的低压气体(稍大于0.1MP)，成为1.5MP左右的低中压气体后被高压喷射器24引射。从汽轮机II26出来的工质乏气温度可降至-45至-65℃，在稍高与大气压下进入冷凝器28，并将从汽轮机中间级引出的低中压(1.2MP左右)工质气体(约占气体总量的1/4-1/7)
冷凝为液体，再通过增压泵30打入工质储罐20备用，工质乏气则进入环境吸热器29，大量吸取环境热量后，温度急升至环境温度附近，被低压喷射器25引射，完成整个循环。
可控分流阀31根据需要分配进入汽轮机II26和低压喷射器25的流量，环境吸热器29也可对外作为冷源适用，产生制冷功能。高压计量泵21和热交换器22之间也可设置一个环境吸热器，使工质冷凝液吸取部分环境热量，温度预热至18℃，再进入热交换器22为最佳。热交换器22由驱动热源供热，也可直接利用高于25℃的环境热源，实现无代价发电。若使用含有39％三氟甲烷的共沸混合工质，临界温度可降至11℃，能全年利用地温及海水无需驱动热源。
本实例使用乙烷、氨、二氧化碳为工质时需从汽轮机中间引出再热以防止工质气体过湿，特别是具有全环保效果的二氧化碳，还需要加入2％--7％的防晶剂(如丙酮、甲酸甲酯等)以防止超高压二氧化碳液体的晶格化。
以上工质临界温度若是在45℃以下时，对工储罐管件应有冷却冷藏设施，以保证循环的运行安全。
本实例也可对现有的火电厂进行技术改造，用原锅炉引出的超高压水蒸气引射40℃左右的低压水蒸气，可使水蒸气冷凝热向空气散发量降为1/5至1/10，热效率会有一个飞跃性提高，且实现更为简单。
实施例3：将上述两种装置进行系统组合，可产生更好的效果，即以实施例1中的热交换器II8、热交换器III6中45℃左右的热源作为实施例2的驱动热源，以实例2中的环境吸热器29中的-50℃左右的超低温冷却实施例1中的从热交换器III6出来的半贫液，使半贫吸收液在低温下更具吸收能力，其中环境吸热器29连接吸收塔4中的热交换器，热交换器22分别连接热交换器II8和吸收塔4中的高温热交换器，其余环节可参照实施例1、2进行。

Claims (7)

1、一种吸收喷射式超低温发电制冷制热装置，包括汽轮机I(2)和与其连接的发电机I(3)，其特征在于，解吸器(1)、汽轮机I(2)、冷源交换器(11)、吸收塔(4)、增压泵(10)和热交换器I(9)依次连接成为回路，解吸器(1)、热交换器I(9)、热交换器II(8)、节流阀(7)和吸收塔(4)依次连接。
2、根据权利要求1所述的吸收喷射式超低温发电制冷制热装置，其特征在于，该装置还包括第二吸收塔(5)和热交换器III(6)，吸收塔(4)、第二吸收塔(5)、热交换器III(6)依次连接形成回路，节流阀(7)连接第二吸收塔(5)。
3、一种吸收喷射式超低温发电制冷制热装置，包括汽轮机II(26)和与其连接的发电机II(27)，其特征在于，可控超临界装置、高压喷射器(24)、汽轮机II(26)、冷凝器(28)和增压泵(30)依次连接成回路，汽轮机II(26)、冷凝器(28)、环境吸热器(29)和高压喷射器(24)依次连接形成回路。
4、根据权利要求3所述的吸收喷射式超低温发电制冷制热装置，其特征在于，该装置还包括低压喷射器(25)和分流阀(31)，高压喷射器(24)、分流阀(31)和低压喷射器(25)依次连接成回路，环境吸热器(29)连接低压喷射器(25)，分流阀(31)连接汽轮机II(26)。
5、根据权利要求3或4所述的吸收喷射式超低温发电制冷制热装置，其特征在于，可控超临界装置包括依次连接的工质储罐(20)、高压计量泵(21)、热交换器(22)和稳压气包(23)，增压泵(30)连接工质储罐(20)，稳压气包(23)连接高压喷射器(24)。
6、一种吸收喷射式超低温发电制冷制热装置，包括汽轮机I(2)和与其连接的发电机I(3)以及汽轮机II(26)和与其连接的发电机II(27)，其特征在于，解吸器(1)、汽轮机I(2)、冷源交换器(11)、吸收塔(4)、增压泵(10)和热交换器I(9)依次连接成为回路，解吸器(1)、热交换器I(9)、热交换器II(8)、节流阀(7)和吸收塔(4)依次连接，可控超临界装置、高压喷射器(24)、汽轮机II(26)、冷凝器(28)和增压泵(30)依次连接成回路，汽轮机II(26)、冷凝器(28)、环境吸热器(29)和高压喷射器(24)依次连接形成回路，环境吸热器(29)连接吸收塔(4)中的热交换器，热交换器(22)分别连接热交换器II(8)和吸收塔(4)中的高温热交换器。
7、一种吸收喷射式超低温发电制冷制热装置，其特征在于，可控超临界装置包括依次连接的工质储罐(20)、高压计量泵(21)、热交换器(22)和稳压气包(23)，增压泵(30)连接工质储罐(20)，稳压气包(23)连接高压喷射器(24)。
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