CN103542597A - 一种适于回收变温热源的功冷联供系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于回收变温热源的功冷联供系统，包括泵、蒸发过热器、透平、发电机、高压发生器、多热源混合低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液泵、低温溶液换热器、高温溶液换热器以及节流阀V1～V5、闸阀V01～V05和三通V00，其中：泵、蒸发过热器、透平、发电机、高压发生器、多热源混合低压发生器及闸阀V01～V05和三通V00构成氨水混合工质朗肯循环，高压发生器、多热源混合低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液泵、低温溶液换热器、高温溶液换热器以及节流阀V1～V5、闸阀V01～V05和三通V00构成溴化锂吸收式制冷循环，变温热源首先驱动氨水混合工质朗肯循环对外提供电力，余热再驱动溴化锂吸收式制冷循环回收利用氨水朗肯循环的冷凝热量生产冷负荷。

Description

一种适于回收变温热源的功冷联供系统

技术领域

本发明属于中低温余热回收与动力工程领域，尤其涉及一种适于回收变温热源的功冷输出比例可调的功冷联供系统。

背景技术

能源是社会进步，经济发展的基础，改革开放以来，中国经济持续高速增长，与之同时，国家能源消耗总量也在逐年激增，2011年中国能耗总量已超过美国，成为世界能源消费最多的国家，但是中国的GDP总量却与美国相差很多。大量能源的消耗，也给国家能源供应、能源安全和生态环境带来了巨大的压力。为此，国家十二五规划提出了对能源消耗总量与效率两方面进行控制。我国能源利用效率远低于世界发达国家，大量能源以余热的形式排放到环境当中。仅以我国工业能耗为例，2005年工业能耗占社会总能耗的70％，而2010年则上升到了73％，由于我国能源利用效率低，工业能耗的50％以上是以废热方式排放到了环境当中。

余热发电是一个有效的余热利用方式。以水为单一工质的朗肯循环技术成熟，是目前世界上主流的发电方式。但是朗肯循环存在一个很大的问题，就是在蒸发阶段，水的相变蒸发过程是一个恒温过程，而大部分余热源都是变温热源，因此使其与热源匹配不好，造成了很大的不可逆损失，发电效率较低。以制冷剂等有机物作为工质的有机朗肯循环主要用于250℃以下的低温热源，而且目前大部分制冷剂存在被《蒙特利尔》协议禁用的困难。采用非共沸混合物为工质(比如氨水混合物)的朗肯循环，利用工质的变温蒸发特性，改善了蒸发过程工质与热源的温度匹配，大大减小了此过程的不可逆损失。但混合工质在冷凝过程中是变温冷凝，这使其与冷源(通常为冷却水，温差变化不大)温度匹配情况变差，不可逆损失大于单一工质的恒温冷凝过程。卡琳那于20世纪80年代提出的卡琳那循环，就是典型的非共沸混和工质循环，卡琳娜循环采用氨水混和物为热利循环工质，针对不同的温度的余热源，只要调整氨水浓度，就可以使氨水混合工质的吸热升温曲线与热源的放热降温曲线相匹配。而对于卡琳娜循环的冷凝过程，为了改善冷凝过程变温放热的缺点，以分馏冷凝单元(包括回热器、闪蒸槽、低压冷凝器、高压冷凝器等)代替常规的冷凝器，减小了冷凝过程的不可逆损失。这样的系统配置，就造成了系统复杂，投资造价高昂的结果。余热发电的另一个问题是单一系统发电效率低，有大量热量被排放到环境之中。

余热制冷是另一种有吸引力的余热利用方式。随着余热制冷技术的进步成熟，使得冷热电三联产系统成为了可能。目前市场上成熟的产品主要有溴化锂吸收式制冷机和氨水吸收式制冷机。溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂，主要用于制取0℃以上的冷水，用于暖通空调领域。氨水吸收式制冷机以氨为制冷剂，用于冷冻等需要低温的场所。溴化锂吸收式制冷循环，以溴化锂-水溶液为工质对，溴化锂-水溶液在吸收式制冷循环中最高温度受到材料腐蚀等因素限制，在溴化锂水溶液温度与余热源温度之间存在较大的温差，与余热源温度匹配不好，存在很大的不可逆损失。对于烟气型溴化锂吸收机，高温烟气直接驱动溴化锂吸收式制冷机，用于加热溴化锂水溶液，在高温烟气与溴化锂水溶液之间存在较大的不可逆损失。对于热水或者蒸汽型溴化锂机，需要一个余热锅炉利用余热源制取热水或者蒸汽，然后驱动溴化锂吸收式制冷机，完成对溴化锂水溶液的加热，在余热锅炉中，水的加热升温和相变过程与余热源之间存在较大的不可逆损失。而对于氨水吸收式制冷机，也存在于溴化锂吸收式制冷机相似的问题。

为此，将余热发电系统与余热驱动的吸收式技术相结合，发电系统利用较高温度的余热源做功，发电系统的冷凝热量驱动吸收式机组，是实现余热源的综合梯级利用的一个方向。对于氨朗肯循环与吸收式制冷技术的结合，陈强等在论文《新型微燃机分布式冷热电系统热力性能分析》(2013年工程热物理学会论文集，论文编号：131226)中提出了一个氨水朗肯循环冷凝热量驱动吸收式制冷机的流程，但是该流程仅适合于热源温度稳定的情况，当热源温度降低时该系统将无法工作，并且对动力系统与吸收式制冷系统相耦合的关键部件低压发生器的流程没有给出实现方法，也没有考虑发电循环与制冷循环之间的耦合关系。

综上，对于余热的利用，现有技术主要考虑热能数量方面的回收，而没有考虑热能的温度匹配，在余热源与余热回收设备之间存在较大的温度差，不能实现热能的有效梯级利用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服上述余热利用方式存在的问题，本发明提供了一种适于回收变温热源的功冷联供系统，该系统采用两个循环，上层为氨水混合工质朗肯(Rankine)循环对外做功，下层为溴化锂吸收式制冷循环对外提供冷负荷，该系统能够更高效的回收余热，实现温度梯级利用，并能调整系统的功冷输出比例。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种适于回收变温热源的功冷联供系统，该系统包括泵1、蒸发过热器2、透平3、发电机4、高压发生器5、多热源混合低压发生器6、冷凝器7、蒸发器8、吸收器9、溶液泵10、低温溶液换热器11、高温溶液换热器12以及节流阀V1～V5、闸阀V01～V05和三通V00，其中：泵1、蒸发过热器2、透平3、发电机4、高压发生器5、多热源混合低压发生器6及闸阀V01～V05和三通V00构成氨水混合工质朗肯循环，高压发生器5、多热源混合低压发生器6、冷凝器7、蒸发器8、吸收器9、溶液泵10、低温溶液换热器11、高温溶液换热器12以及节流阀V1～V5、闸阀V01～V05和三通V00构成溴化锂吸收式制冷循环，变温热源首先驱动氨水混合工质朗肯循环对外提供电力，氨水混合工质朗肯循环排气余热再驱动溴化锂吸收式制冷循环，溴化锂吸收式制冷循环回收利用氨水朗肯循环的冷凝热量生产冷负荷，实现了变温热源热能的梯级利用。

上述方案中，在所述氨水混合工质朗肯循环中，氨水混合工质在蒸发过热器2中回收利用变温热源的热量，完成变温蒸发及过热过程，达到一定压力温度后进入透平3膨胀做功；混合工质经透平3膨胀做功，驱动发电机4发电，对外提供电力；做功后的乏汽依次流过高压发生器5和多热源混合低压发生器6，完全冷凝后经泵1加压后进入蒸发过热器2，完成循环过程。针对不同温度的变温热源，所述氨水混合工质朗肯循环采用不同浓度的氨水混合工质，产生不同的变温冷凝范围。

上述方案中，所述高压发生器5和所述多热源混合低压发生器6是所述氨水混合工质朗肯循环与所述溴化锂吸收式制冷循环之间能量耦合的部件，二者既是所述溴化锂吸收式制冷循环的发生器，同时也是所述氨水混合工质朗肯循环的冷凝器。

上述方案中，所述多热源混合低压发生器6的驱动热源有两种，一种是高温制冷剂水蒸气，另一种是氨水混合蒸汽。

上述方案中，所述氨水混合工质朗肯循环与所述溴化锂吸收式制冷循环的匹配方式根据变温热源的温度发生改变，有以下三种方式：

I、单双效复合方式：所述氨水混合工质朗肯循环的透平3排出的氨水混合蒸汽先在所述溴化锂吸收式制冷循环的高压发生器5放热，温度降低后再进入多热源混合低压发生器6放热，并完全冷凝，实现所述氨水混合工质朗肯循环透平排气余热的梯级利用；

II、单效方式：所述氨水混合工质朗肯循环的透平3排出的氨水混合蒸汽直接进入所述溴化锂吸收式制冷循环的多热源混合低压发生器6放热，并完全冷凝，实现所述氨水混合工质朗肯循环透平排气余热的梯级利用；

III、双效方式：所述氨水混合工质朗肯循环的透平3排出的氨水混合蒸汽直接在所述溴化锂吸收式制冷循环的高压发生器5放热，实现所述氨水混合工质朗肯循环透平排气余热的梯级利用。

上述方案中，所述溴化锂吸收式制冷循环的工作模式可变，当所述氨水混合工质朗肯循环排气温度较低时，所述溴化锂吸收式制冷循环采用单效循环模式，氨水蒸汽直接进入多热源混合低压发生器6；当所述氨水混合工质朗肯循环排气温度和氨浓度都较高时，所述溴化锂吸收式制冷循环采用单双效复合运行方式；当所述氨水混合工质朗肯循环排气温度较高和氨浓度较低时，所述溴化锂吸收式制冷循环采用双效运行方式。

上述方案中，所述氨水混合工质朗肯循环与所述溴化锂吸收式制冷循环的耦合方式能够发生变化，关闭阀门V02、V04、V05，氨水混合工质依次流过高压发生器5和多热源混合低压发生器6，并在二者中冷凝放热，驱动单双效复合的所述溴化锂吸收式制冷循环运行；关闭阀门V01、V05，氨水混合工质仅流过多热源混合低压发生器6，并在其中冷凝放热，驱动单效的所述溴化锂吸收式制冷循环运行；关闭阀门V03、V04，氨水混合工质仅流过高压发生器5，并在其中冷凝放，驱动双效的所述溴化锂吸收式制冷循环运行。

上述方案中，改变所述氨水混合工质朗肯循环工质的浓度和透平排气压力，能够适应不同温度和成分的变温热源，灵活调整系统的冷电输出比例。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的适于回收变温热源的功冷联供系统，通过氨水混合工质朗肯循环，有效利用变温热源与溴化锂吸收式制冷循环之间的温度差，解决了变温余热源直接驱动溴化锂吸收式制冷循环的不可逆损失大的问题完善系统的问题，可以实现热能的梯级利用。

2、本发明提供的适于回收变温热源的功冷联供系统，通过调整氨水混合工质朗肯循环中混合工质的浓度与冷凝压力，可以有效调整系统的冷电输出比例，增强了余热利用系统对用户负荷变化的适应能力。

3、本发明提供的适于回收变温热源的功冷联供系统，氨水混合工质朗肯循环的冷凝过程直接与溴化锂吸收式制冷循环耦合，与单纯氨水朗肯循环相比，简化了冷凝过程设备，解决了单纯氨水朗肯循环设备复杂的问题。

附图说明

图1是本发明提供的适于回收变温热源的功冷联供系统的结构示意图；

图2是依照本发明第一实施例的适于回收变温热源的功冷联供系统的结构示意图；

图3是依照本发明第二实施例的适于回收变温热源的功冷联供系统的结构示意图；

图4是依照本发明第三实施例的适于回收变温热源的功冷联供系统的结构示意图；

图中附图标记：

泵1、蒸发过热器2、透平3、发电机4、高压发生器5、混合低压发生器6、冷凝器7、蒸发器8、吸收器9、溶液泵10、低温溶液换热器11、高温溶液换热器12、节流阀V1～V5，闸阀V01～V05，三通V00。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，图1是本发明提供的适于回收变温热源的功冷联供系统的结构示意图，该系统包括泵1、蒸发过热器2、透平3、发电机4、高压发生器5、多热源混合低压发生器6、冷凝器7、蒸发器8、吸收器9、溶液泵10、低温溶液换热器11、高温溶液换热器12以及节流阀V1～V5、闸阀V01～V05和三通V00，其中：泵1、蒸发过热器2、透平3、发电机4、高压发生器5、多热源混合低压发生器6及闸阀V01～V05和三通V00构成氨水混合工质朗肯循环，高压发生器5、多热源混合低压发生器6、冷凝器7、蒸发器8、吸收器9、溶液泵10、低温溶液换热器11、高温溶液换热器12以及节流阀V1～V5、闸阀V01～V05和三通V00构成溴化锂吸收式制冷循环，变温热源首先驱动氨水混合工质朗肯循环对外提供电力，氨水混合工质朗肯循环排气余热再驱动溴化锂吸收式制冷循环，溴化锂吸收式制冷循环回收利用氨水朗肯循环的冷凝热量生产冷负荷，实现了变温热源热能的梯级利用。

在氨水混合工质朗肯循环中，氨水混合工质在蒸发过热器2中回收利用变温热源的热量，完成变温蒸发及过热过程，达到一定压力温度后进入透平3膨胀做功；混合工质经透平3膨胀做功，驱动发电机4发电，对外提供电力；做功后的乏汽依次流过高压发生器5和多热源混合低压发生器6，完全冷凝后经泵1加压后进入蒸发过热器2，完成循环过程。

针对不同温度的变温热源，氨水混合工质朗肯循环采用不同浓度的氨水混合工质，产生不同的变温冷凝范围。高压发生器5和多热源混合低压发生器6是氨水混合工质朗肯循环与溴化锂吸收式制冷循环之间能量耦合的部件，二者既是溴化锂吸收式制冷循环的发生器，同时也是氨水混合工质朗肯循环的冷凝器。

多热源混合低压发生器6的驱动热源有两种，一种是高温制冷剂水蒸气，另一种是氨水混合蒸汽。

氨水混合工质朗肯循环与溴化锂吸收式制冷循环的匹配方式根据变温热源的温度发生改变，有以下三种方式：

I、单双效复合方式：氨水混合工质朗肯循环的透平3排出的氨水混合蒸汽先在溴化锂吸收式制冷循环的高压发生器5放热，温度降低后再进入多热源混合低压发生器6放热，并完全冷凝，实现氨水混合工质朗肯循环透平排气余热的梯级利用；

II、单效方式：氨水混合工质朗肯循环的透平3排出的氨水混合蒸汽直接进入溴化锂吸收式制冷循环的多热源混合低压发生器6放热，并完全冷凝，实现氨水混合工质朗肯循环透平排气余热的梯级利用；

III、双效方式：氨水混合工质朗肯循环的透平3排出的氨水混合蒸汽直接在溴化锂吸收式制冷循环的高压发生器5放热，实现氨水混合工质朗肯循环透平排气余热的梯级利用。

溴化锂吸收式制冷循环的工作模式可变，当氨水混合工质朗肯循环排气温度较低时，溴化锂吸收式制冷循环采用单效循环模式，氨水蒸汽直接进入多热源混合低压发生器6；当氨水混合工质朗肯循环排气温度和氨浓度都较高时，溴化锂吸收式制冷循环采用单双效复合运行方式；当氨水混合工质朗肯循环排气温度较高和氨浓度较低时，溴化锂吸收式制冷循环采用双效运行方式。

氨水混合工质朗肯循环与溴化锂吸收式制冷循环的耦合方式能够发生变化，关闭阀门V02、V04、V05，氨水混合工质依次流过高压发生器5和多热源混合低压发生器6，并在二者中冷凝放热，驱动单双效复合的溴化锂吸收式制冷循环运行；关闭阀门V01、V05，氨水混合工质仅流过多热源混合低压发生器6，并在其中冷凝放热，驱动单效的溴化锂吸收式制冷循环运行；关闭阀门V03、V04，氨水混合工质仅流过高压发生器5，并在其中冷凝放，驱动双效的溴化锂吸收式制冷循环运行。

改变氨水混合工质朗肯循环工质的浓度和透平排气压力，能够适应不同温度和成分的变温热源，灵活调整系统的冷电输出比例。

实施例一

图2是依照本发明第一实施例的适于回收变温热源的功冷联供系统的结构示意图，在该功冷联供系统中，阀门V02、V04、V05关闭，阀门V01、V03打开，氨水混合工质依次流过高压发生器、低压发生器，冷凝放驱动单双效复合溴化锂吸收式制冷机运行。当变温热源温度较低时，需要增加氨水混合物相变蒸发升温范围，以便于氨水Rankine循环与变温余热源温度匹配。对于冷凝过程温度变化范围较大的氨水混合物，为了回收冷凝热量，无论是单效溴化锂机组还是双效溴化锂机组，溴化锂溶液的温度变化范围都较小，因此需要引入单双效复合溴化锂制冷机。单双效复合制冷机可以看作一个单效机组与一个双效机组的复合制冷机，其中单效机与双效机共用吸收器9，蒸发器8、冷凝器7、低温溶液热交换器11，单效机的发生器与双效机的低压发生器集成在一起，形成一个混合低压发生器6。混合低压发生器可以采用两种热源驱动，其中双效机的低压生器以高压发生器的冷剂蒸汽为驱动热源，单效机的发生器以经过高压发生器冷却之后，已经部分冷凝的氨水混合蒸汽为驱动热源。

氨水朗肯循环冷凝过程为：透平3出口→高压发生器5→混合低压发生器6→泵1入口。其中高压发生器与混合低压发生器既是氨水Rankine循环的冷凝器，同时也是单双效复合溴化锂吸收式制冷机的发生器，氨水朗肯循环的氨水混合物在高压发生器5、低压发生其6中冷凝，释放热量，冷凝热量用于驱动溴化锂吸收式制冷机工作。混合低压发生器可以利用两种热源驱动，一种是制冷剂水的冷凝热量，第二种是氨水混合物的冷凝热量。溴化锂吸收式制冷循环中，来自低温溶液热交换器11的稀溶液节分为两股，一股经节流阀V7降压后进入混合低压发生器6，另一股经高温溶液热交换器进入高压发生器5。进入低压发生器的溴化锂溶液以单效溴化锂机组流程工作，进入高压发生器5的溴化锂溶液以双效溴化锂机组流程工作。

实施例二

图3是依照本发明第二实施例的适于回收变温热源的功冷联供系统的结构示意图，在该功冷联供系统中，阀门V01、V05关闭，阀门V02、V03、V04打开，氨水混合工质仅流过低压发生器，以氨水朗肯循环驱动单效溴化锂吸收式制冷机方式运行。氨水朗肯循环冷凝过程为：透平3出口→混合低压发生器6→泵1入口。其中低压发生器是氨水Rankine循环的冷凝器，同时也是溴化锂吸收式制冷机的溶液发生器，氨水朗肯循环冷凝热量驱动溴化锂吸收式制冷机工作。溴化锂吸收式制冷循环中，来自混合低压发生器6的制冷剂在冷凝器7中冷凝后，通过节流阀V2节流降压、进入蒸发器8蒸发产生冷负荷，蒸发后的水蒸气进入吸收器9，被来自低温溶液热交换器11的溴化锂浓溶液吸收后进入溶液泵10加压，进入低温溶液热交换器回收溴化锂浓溶液的热量。来自低温溶液热交换器10的稀溶液直接进入低压发生器6，经过氨水Rankine循环冷凝热量加热，放出制冷剂水蒸气后成为溴化锂浓溶液，进入低温溶液热交换器10与稀溶液换热，通过稀溶液节流阀V6减压后进入溴化锂吸收器9。

实施例三

图4是依照本发明第三实施例的适于回收变温热源的功冷联供系统的结构示意图，在该功冷联供系统中，阀门V03、V04关闭，阀门V01、V02、V05打开，新型供冷联供系统以氨水朗肯循环驱动双效溴化锂吸收式制冷机运行。氨水朗肯循环冷凝过程为：透平3出口→高压发生器5→泵1入口。其中高压发生器是氨水Rankine循环的冷凝器，同时也是溴化锂吸收式制冷机的高压发生器，氨水朗肯循环的氨水混合物在高压发生器5中冷凝，释放热量，冷凝热量用于驱动溴化锂吸收式制冷机工作，溴化锂制冷机工作模式为双效机组模式。溴化锂吸收式制冷循环中，来自高温溶液热交换器11的稀溶液直接进入高压发生器5，经过氨水Rankine循环冷凝热量加热，放出制冷剂水蒸气后成为中间浓度溴化锂溶液，进入高温溶液热交换器11与稀溶液换热，通过中间浓度溶液节流阀V8减压后进入混合低压发生器6，再次受热蒸发释放制冷剂蒸气后成为溴化锂浓溶液，进入低温溶液热交换器11，经节流阀V3进入溴化锂吸收器9。高压发生器5产生的制冷剂水蒸气进入混合低压发生器6，释放冷凝热量加热中间浓度溴化锂溶液，冷凝后经制冷剂节流阀V1进入冷凝器7，与低压发生器产生的制冷剂混合冷凝位液态水，通过节流阀V2进入蒸发器蒸发，制冷剂蒸汽在吸收器9中被来自11的溴化锂浓溶液吸收。

为了更好的体现本发明提供的输出功冷比例可调的功冷联供系统的有益效果，将上述三个实施例和传统的余热直接驱动溴化锂吸收式制冷系统在相同热边界条件下进行性能比较。变温热源选为某型号燃气轮机排烟，对这四种系统进行模拟计算。因为本发明提出的新系统有功冷两种能量输出，传统系统只有冷量一种能量输出，所以在性能比较中，采用一个电压缩式制冷机将功冷联供系统输出的功转变成冷负荷。表1是四种系统的性能比较。

项目	实施例一	实施例二	实施例三	对比系统
					烟气入口温度，℃	573	573	573	573
烟气出口温度，℃	170	170	170	170
					烟气流量，Kg／s	7.93	7.93	7.93	7.93
蒸发过热器2热负荷，kW	3557.1	3557.1	3557.1	3557.1
					透平3入口压力，MPa	20	20	20
透平3排汽压力，MPa	0.7	0.1	0.6
					氨水混合工质浓度，(NH3)％	35	8	8
透平3入口温度，℃	553	553	438
					透平3排汽温度，℃	198	97	155
透平3排汽干度	1	0.941	0.886
					氨水冷凝过程泡点，℃	77.8	74.6	133.9
透平3发电量，kW	733.9	969.2	699.2
					发电效率，％	20.6	27.2	19.6
高压发生器5热负荷，kW	995.4	0	2857.9
					低压发生器6热负荷，kW	1827.8	2587.9	0
蒸发器8冷负荷，kW	2667.9	1995.6	3598	4478
					制冷剂蒸发温度，℃	4.93	4.93	4.93	4.93

溴化锂吸收式制冷机COP	0.945	0.771	1.259	1.259
					电压缩制冷机COP	4.5	4.5	4.5
电压缩冷负荷，kW	3302.6	4361.4	3146.4	0
					总冷负荷，kW	5970.5	6357	6744.4	4478

表1

从计算结果看，本发明的三个实施例最终输出冷负荷都大于烟气直接驱动的溴化锂吸收式制冷机输出的冷负荷，新系统的热力性能优于对比系统。四个系统的热源条件完全相同，烟气余热从573℃利用到170℃，烟气流量为7.93Kg／s，回收烟气热量3557kW。

实施例一输出电力734kW，输出冷负荷2668kW，电力通过电压缩制冷转变成冷负荷后，实施例一共输出冷负荷5971kW。

实施例二输出电力969kW，输出冷负荷1996kW，电力通过电压缩制冷转变成冷负荷后，实施例一共输出冷负荷6357kW。

实施例三输出电力699kW，输出冷负荷3598kW，电力通过电压缩制冷转变成冷负荷后，实施例一共输出冷负荷6744kW。

对比系统为烟气直接驱动双效溴化锂吸收式制冷机，输出冷负荷4478kW。

从计算结果看，本发明的三个实施例通过改变氨水混合工质成分，改变冷凝压力，输出不同数量的电负荷与冷负荷，从而实现了系统的功冷比例可调。

实施例一氨水混合工质氨的浓度增加到35％，冷凝压力升高为0.72MPa，冷凝降温范围198～75℃，驱动单双效复合溴化锂制冷机，输出电力733.9kW，输出冷负荷2667.9kW。

实施例二氨水混合工质浓度为8％，冷凝压力为0.1MPa，冷凝降温范围97～74.6℃，驱动单效溴化锂制冷机，输出电力969kW，输出冷负荷1996kW。

实施例三氨水混合工质浓度为8％不变，冷凝压力升高为0.6Mpa，冷凝降温范围155～132℃，驱动双效溴化锂制冷机，输出电力699kW，输出冷负荷3598kW。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适于回收变温热源的功冷联供系统，其特征在于，该系统包括泵(1)、蒸发过热器(2)、透平(3)、发电机(4)、高压发生器(5)、多热源混合低压发生器(6)、冷凝器(7)、蒸发器(8)、吸收器(9)、溶液泵(10)、低温溶液换热器(11)、高温溶液换热器(12)以及节流阀(V1～V5)、闸阀(V01～V05)和三通(V00)，其中：

泵(1)、蒸发过热器(2)、透平(3)、发电机(4)、高压发生器(5)、多热源混合低压发生器(6)及闸阀V01～V05和三通V00构成氨水混合工质朗肯循环，高压发生器(5)、多热源混合低压发生器(6)、冷凝器(7)、蒸发器(8)、吸收器(9)、溶液泵(10)、低温溶液换热器(11)、高温溶液换热器(12)以及节流阀(V1～V5)、闸阀(V01～V05)和三通(V00)构成溴化锂吸收式制冷循环，变温热源首先驱动氨水混合工质朗肯循环对外提供电力，氨水混合工质朗肯循环排气余热再驱动溴化锂吸收式制冷循环，溴化锂吸收式制冷循环回收利用氨水朗肯循环的冷凝热量生产冷负荷，实现了变温热源热能的梯级利用。

2.根据权利要求1所述的适于回收变温热源的功冷联供系统，其特征在于，在所述氨水混合工质朗肯循环中，氨水混合工质在蒸发过热器(2)中回收利用变温热源的热量，完成变温蒸发及过热过程，达到一定压力温度后进入透平(3)膨胀做功；混合工质经透平(3)膨胀做功，驱动发电机(4)发电，对外提供电力；做功后的乏汽依次流过高压发生器(5)和多热源混合低压发生器(6)，完全冷凝后经泵(1)加压后进入蒸发过热器(2)，完成循环过程。

3.根据权利要求2所述的适于回收变温热源的功冷联供系统，其特征在于，针对不同温度的变温热源，所述氨水混合工质朗肯循环采用不同浓度的氨水混合工质，产生不同的变温冷凝范围。

4.根据权利要求1所述的适于回收变温热源的功冷联供系统，其特征在于，所述高压发生器(5)和所述多热源混合低压发生器(6)是所述氨水混合工质朗肯循环与所述溴化锂吸收式制冷循环之间能量耦合的部件，二者既是所述溴化锂吸收式制冷循环的发生器，同时也是所述氨水混合工质朗肯循环的冷凝器。

5.根据权利要求1所述的适于回收变温热源的功冷联供系统，其特征在于，所述多热源混合低压发生器(6)的驱动热源有两种，一种是高温制冷剂水蒸气，另一种是氨水混合蒸汽。

6.根据权利要求1所述的适于回收变温热源的功冷联供系统，其特征在于，所述氨水混合工质朗肯循环与所述溴化锂吸收式制冷循环的匹配方式根据变温热源的温度发生改变，有以下三种方式：

I、单双效复合方式：所述氨水混合工质朗肯循环的透平(3)排出的氨水混合蒸汽先在所述溴化锂吸收式制冷循环的高压发生器(5)放热，温度降低后再进入多热源混合低压发生器(6)放热，并完全冷凝，实现所述氨水混合工质朗肯循环透平排气余热的梯级利用；

II、单效方式：所述氨水混合工质朗肯循环的透平(3)排出的氨水混合蒸汽直接进入所述溴化锂吸收式制冷循环的多热源混合低压发生器(6)放热，并完全冷凝，实现所述氨水混合工质朗肯循环透平排气余热的梯级利用；

III、双效方式：所述氨水混合工质朗肯循环的透平(3)排出的氨水混合蒸汽直接在所述溴化锂吸收式制冷循环的高压发生器(5)放热，实现所述氨水混合工质朗肯循环透平排气余热的梯级利用。

7.根据权利要求6所述的适于回收变温热源的功冷联供系统，其特征在于，所述溴化锂吸收式制冷循环的工作模式可变，当所述氨水混合工质朗肯循环排气温度较低时，所述溴化锂吸收式制冷循环采用单效循环模式，氨水蒸汽直接进入多热源混合低压发生器(6)；当所述氨水混合工质朗肯循环排气温度和氨浓度都较高时，所述溴化锂吸收式制冷循环采用单双效复合运行方式；当所述氨水混合工质朗肯循环排气温度较高和氨浓度较低时，所述溴化锂吸收式制冷循环采用双效运行方式。

8.根据权利要求6所述的适于回收变温热源的功冷联供系统，其特征在于，所述氨水混合工质朗肯循环与所述溴化锂吸收式制冷循环的耦合方式能够发生变化，关闭阀门V02、V04、V05，氨水混合工质依次流过高压发生器(5)和多热源混合低压发生器(6)，并在二者中冷凝放热，驱动单双效复合的所述溴化锂吸收式制冷循环运行；关闭阀门V01、V05，氨水混合工质仅流过多热源混合低压发生器(6)，并在其中冷凝放热，驱动单效的所述溴化锂吸收式制冷循环运行；关闭阀门V03、V04，氨水混合工质仅流过高压发生器(5)，并在其中冷凝放，驱动双效的所述溴化锂吸收式制冷循环运行。

9.根据权利要求1所述的适于回收变温热源的功冷联供系统，其特征在于，改变所述氨水混合工质朗肯循环工质的浓度和透平排气压力，能够适应不同温度和成分的变温热源，灵活调整系统的冷电输出比例。

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