CN105258384B - 一种集成热化学过程的热电冷多联产系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，该系统包括：燃气轮机子系统、热化学余热利用子系统、吸收式制冷子系统和低温烟气余热利用子系统，充分利用较低品位烟气余热完成热能回收再利用和能量形式的转变，实现烟气余热的品位提升及高效利用，调整系统的电能和冷能输出比例，由此更好地满足用户对不同形式能源产品的动态变化需求，在高效烟气余热的同时，也将烟气余热的能量形式转化为冷、电和热等多种能源形式，在提升系统的能源利用效率的同时，也实现了系统的多元化能源产品输出。

Description

一种集成热化学过程的热电冷多联产系统

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种集成热化学过程的热电冷多联产系统。

背景技术

我国的社会经济持续快速发展，能源需求量也随之逐年增大，在煤炭、石油和天然气等化石燃料被大量消耗，同时也造成了严重的环境污染，这将阻碍未来经济社会的可持续发展。另外由于我国人口众多，人均资源相对匮乏，能源、资源及环境问题尤为突出。

中国的一次能源生产总量从2000年的13.5亿吨标准煤增长至2013年的34亿吨标准煤，年一次能源消耗量也由2000年的14.6亿吨标准煤增长至2013年的37.5亿吨标准煤。其中水电、核电和风电等清洁能源的生产量和消耗量为3.71亿吨标准煤和3.68亿吨标准煤，仅占总量的10.91％和9.81％。中国经济自进入新一轮快速增长周期以来，煤、电、油等能源出现短缺，经济社会发展受到能源瓶颈的严重制约，未来中国石油对海外资源过度依赖和国际能源市场不可预测性所产生的能源安全问题，也给中国经济社会的可持续发展敲响了警钟。

为应对未来高速增长的能源需求量和亟待解决的环境污染问题，需采用先进和完善的能源应用理论对现有的能源利用技术加以改进，以提高能源利用效率并实现能源的清洁利用。

在日常生活和工业生产中，所需要的能量利用形式通常不只局限于电力，还包括不同温度的热能和冷能，如各种工业用蒸汽、供暖用热、生活热水和空调用冷等。传统能源系统一般采取集中分产的生产方式，对于发电系统而言，通常直接利用化石燃料燃烧后所释放的热量来生产高温工质，用以驱动动力循环做功，但其中很大一部分热量直接传递给低温热源并未得到高效合理利用。对于传统供热系统而言，虽然锅炉将大部分化石燃料的化学能转化为有用的热能，并提供给热用户，但燃烧产生的高温烟气直接用来加热较低温度的蒸汽或热水，做功能力损失很大。而在制冷方面，电厂为满足夏季电驱动空调的正常运转，需加大电力生产量，由此也造成了极大的热能损失。

对于不同的能源类型和不同的转换目标，能源的转换形式也不尽相同。其中化石燃料的化学能向热和功的转换作为能量转换的重要形式，不仅要在“数量”上尽可能多地有效转换化学能，同时还需要考虑在能量品质转换层面的特性。只有综合考虑能量的数量和品质两方面的属性，才能够科学地判定能量是否得到了充分利用。实际上凡是以一定方向和一定限度进行的能量转换过程，能量品质将发生下降。而能的梯级利用原理就是针对如何减少这种品质“贬低”的能量利用指导原则，该理论也指出能量品质存在高低差异，只有逐级地利用或转化能量，并尽量缩小两级之间的差异，才能够实现能量的有效利用。基于此，结合燃气轮机发电机组的做功过程，充分利用高温烟气的余热驱动吸收式制冷机组，在一定程度上实现了烟气余热的高效利用，同时解决了发电过程低温热源损失较大和制冷过程耗电较大等不足。

动力发电循环和制冷循环是相互串联的独立能量转换过程，而在实际应用过程中，用户对电能和冷能的需求是实时变化的，且变化幅度也不相同。对于串联的能源转换结构，所输出的电能和冷能互成一定比例，同时在变工况调整过程中，这种不同类型的能量输出比例也几乎保持不变，这也对该系统变工况运行调节提出了更高挑战。另一方面，高温烟气余热虽然被制冷循环加以回收，也基本实现了能量品位的对口利用，但如何进一步提高烟气余热的利用效率和拓展烟气余热的应用领域，也将成为能源应用领域的重要研究课题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，在实现热电冷多产品输出的同时也能提高烟气余热的回收利用效率，同时还能够适应多变的用户用能需求。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，该系统包括：燃气轮机子系统、热化学余热利用子系统、吸收式制冷子系统和低温烟气余热利用子系统，其中，燃气轮机子系统；所述热化学余热利用子系统，其连接至所述燃气轮机子系统，所述热化学余热利用子系统接收所述燃气轮机子系统产生的第一中温烟气，利用所述第一中温烟气的余热，通过吸热型热化学反应生成气体燃料；所述吸收式制冷子系统，其连接至所述热化学余热利用子系统，该吸收式制冷子系统接收所述热化学余热利用子系统产生的第二中温烟气，利用所述第二中温烟气的余热产生低温冷能；所述低温烟气余热利用子系统，其连接至所述吸收式制冷子系统，该低温烟气余热利用子系统接收所述吸收式制冷子系统产生的低温烟气，利用所述低温烟气的余热生产采暖热水、生活热水和工业用蒸汽，最后将低温废气排空。

该集成热化学过程的热电冷多联产系统还包括：燃料调节子系统；所述燃料调节子系统，其一端连接燃气轮机子系统，一端连接热化学余热利用子系统，对流入燃气轮机子系统的燃料量和热化学余热利用子系统的原料量进行调节。

所述燃气轮机子系统，其包括压气机1、燃烧室2、燃气透平3和回热器4，压气机1具有进气口和出气口，压气机1的出气口连接回热器4的进气口，回热器4的出气口连接燃烧室2的进气口，燃气透平3的出气口连接回热器4的烟气入口，回热器4的烟气出口连接至热化学余热利用子系统。

所述热化学余热利用子系统包括：热化学反应器5；热化学反应器5具有烟气入口、进料口、烟气出口和气体燃料出口，热化学反应器5的气体燃料出口连接至燃气轮机子系统，其烟气入口连接至燃气轮机子系统，其烟气出口连接至所述吸收式制冷子系统。

所述吸收式制冷子系统，其包括发生器6、吸收器7、蒸发器8、冷凝器9、第二循环泵15、第一节流阀16、第二节流阀17、换热器25、循环水冷却塔10和第一循环泵11；其中，发生器6的第一烟气入口与热化学余热利用子系统的烟气出口连接，其烟气出口通过第七节流阀22连接至低温烟气余热利用子系统，发生器6的水溶液出口连接第一节流阀16，第一节流阀16的出口连接吸收器7的水溶液入口，吸收器7的水溶液出口连接第二循环泵15，第二循环泵15的出口连接发生器6的水溶液入口，第一节流阀16的出口和第二循环泵15的出口之间连接有换热器25；发生器6的水蒸汽出口连接冷凝器9的水蒸汽入口，冷凝器9的中温水出口连接第二节流阀17，第二节流阀17的出口连接蒸发器8的中温水入口，蒸发器8的水蒸汽出口连接吸收器7的水蒸汽入口；循环水冷却塔10的出水口连接第一循环泵11，第一循环泵11的出口连接冷凝器9的冷却水入口，冷凝器9的冷却水出口连接吸收器7的冷却水入口，吸收器7的冷却水出口连接循环水冷却塔10的入水口；蒸发器8的冷媒水出口与风机盘管13的冷媒水入口连接，风机盘管13的冷媒水出口连接蒸发器8的冷媒水入口。

所述低温烟气余热利用子系统，其包括低温烟气换热器12；低温烟气换热器12的烟气入口通入所述吸收式制冷子系统产生的低温烟气，其烟气出口连接烟囱14，其入水口连接风机盘管13的采暖水出口，其出水口连接第二三通分流阀24。

所述燃料调节子系统，其包括：第一三通分流阀23；第一三通分流阀23的第一出口连接热化学余热利用子系统，第二出口连接燃气轮机子系统。

压气机1对进气口进入的空气26加压，并将压缩空气经由回热器4送至燃烧室2中，燃烧室2的液体进料口和气体进料口分别通入液体燃料和气体燃料，燃料和压缩空气在燃烧室2中混合、燃烧，而后驱动燃气透平3作功发电，燃气透平3排放高温烟气30，高温烟气30被送至回热器4，用于预热从压气机1排放的压缩空气，高温烟气30经过回热器4后温度降低，成为第一中温烟气31，而后回热器4将第一中温烟气31排出。

热化学反应器5接收燃气轮机子系统排出的第一中温烟气31，进料口通入原料，第一中温烟气31驱动热化学反应器5内发生吸热型热化学反应，在第一中温烟气31的余热作用下生成气体燃料，生成的气体燃料通过第四节流阀19供给燃气轮机子系统；第一中温烟气31经过吸热型热化学反应后温度降低，成为第二中温烟气32，并从热化学反应器5的烟气出口排出。

第一三通分流阀23的入口通入液体原料27，分别由第一出口和第二出口进入热化学余热利用子系统和燃气轮机子系统，作为热化学余热利用子系统的液体原料和燃气轮机子系统的液体燃料；控制第一三通分流阀23两个出口的流量，调节进入热化学余热利用子系统的液体原料和燃气轮机子系统的液体燃料的比例；加大第一出口流量、减小第二出口流量，送入热化学余热利用子系统的液体原料增加，进入燃气轮机子系统的液体燃料减少，热化学余热利用子系统生成的气体燃料增加，进入燃气轮机子系统的液体燃料与气体燃料之比降低，燃气轮机子系统的发电量增大，热化学余热利用子系统排出的第二中温烟气32温度降低，吸收式制冷子系统利用的烟气余热减少，生成的冷能29随之减少，系统的电能与冷能29输出比例增大，满足较高电负荷需求；减小第一出口流量、加大第二出口流量，送入热化学余热利用子系统的液体原料减少，进入燃气轮机子系统的液体燃料增加，热化学余热利用子系统生成的气体燃料减少，进入燃气轮机子系统的液体燃料与气体燃料之比升高，燃气轮机子系统的发电量减小，热化学余热利用子系统排出的第二中温烟气32温度升高，吸收式制冷子系统利用的烟气余热增大，生成的冷能29随之增大，系统的电能与冷能29输出比例减小，满足较高用冷负荷需求。

(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)充分利用燃气轮机排放的较低品位烟气余热用以吸热型热化学反应，例如驱动甲醇、乙醇或二甲醚等燃料的裂解反应，完成热能回收再利用和能量形式的转变，实现烟气余热的品位提升及高效利用；

(2)通过调节吸收式制冷与甲醇裂解的热能利用比例，实现在相同燃料输入的情况下调整系统的电能和冷能输出比例，由此更好地满足用户对不同形式能源产品的动态变化需求；

(3)基于“温度对口，梯级利用”的能源利用原理，将科学合理地梯级利用高温烟气余热，并根据热能品位不同依次采用热化学反应、吸收式制冷和采暖供热等方式进行烟气余热回收；

(4)在高效烟气余热的同时，也将烟气余热的能量形式转化为冷、电和热等多种能源形式，在提升系统的能源利用效率的同时，也实现了系统的多元化能源产品输出；

(5)所直接使用的燃料为甲醇、乙醇或二甲醚等液体燃料，以及通过热化学反应产生的合成气等气体燃料，其中甲醇、乙醇或二甲醚等可作为生物质能和太阳能等可再生清洁能源的载体，由此实现该系统与可再生能源的紧密对接，由此可将本发明所提出的一种集成热化学反应过程的热电冷多联产系统构建成二氧化碳近零排放的环保型能源利用系统。

附图说明

图1为依据本发明实施例的一种集成热化学过程的热电冷多联产系统结构示意图。

100-燃气轮机子系统：

1-压气机；2-燃烧室；3-燃气透平；4-回热器；

200-热化学余热利用子系统：

5-热化学反应器

300-吸收式制冷子系统：

6-发生器；7-吸收器；8-蒸发器；9-冷凝器；10-循环水冷却塔；11-第一循环泵；15-第二循环泵；16-第一节流阀；17-第二节流阀；25-换热器；

400-低温烟气余热利用子系统：

12-低温烟气换热器

500-燃料调节子系统：

23-第一三通分流阀；

13-风机盘管；14-烟囱；18-第三节流阀；19-第四节流阀；20-第五节流阀；21-第六节流阀；22-第七节流阀；24-第二三通分流阀、26-空气；27-液体原料；28-采暖热能；29-冷能；30-高温烟气；31-第一中温烟气；32-第二中温烟气；33-低温烟气；34-低温废气。

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。

本发明提供的一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，利用燃气轮机子系统100排放的高温烟气余热来驱动吸热型化学反应过程，利用吸热型化学反应过程排出的中温烟气余热驱动吸收式制冷循环，并利用吸收式制冷循环生成的低温烟气余热生成采暖热能、生活热水和工业用蒸汽，实现烟气余热的高效回收利用。

图1为依据本发明实施例的一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，该系统包括燃气轮机子系统100、热化学余热利用子系统200、吸收式制冷子系统300、低温烟气余热利用子系统400和燃料调节子系统500。

热化学余热利用子系统200，其连接至所述燃气轮机子系统100，该热化学余热利用子系统200接收所述燃气轮机子系统100产生的高温烟气30，利用上述高温烟气余热，通过吸热型热化学反应生成气体燃料；

吸收式制冷子系统300，其连接至所述热化学余热利用子系统200，该吸收式制冷子系统300接收所述热化学余热利用子系统200产生的中温烟气，利用上述中温烟气余热产生低温冷能29；

低温烟气余热利用子系统400，其连接至所述吸收式制冷子系统300，该低温烟气余热利用子系统400接收所述吸收式制冷子系统300产生的低温烟气33，利用上述低温烟气余热生产采暖热水、生活热水和工业用蒸汽，最后将低温废气34排空。

燃料调节子系统500，其一端连接燃气轮机子系统100，一端连接热化学余热利用子系统200，对流入燃气轮机子系统100的燃料量和热化学余热利用子系统200的原料量进行调节。

以下对本实施例集成热化学过程的热电冷多联产系统的各个组成部分进行详细说明，本实施例集成热化学过程的热电冷多联产系统所涉及的主要设备包括：

压气机1、燃烧室2、燃气透平3、回热器4、热化学反应器5、发生器6、吸收器7、蒸发器8、冷凝器9、循环水冷却塔10、第一循环泵11、低温烟气换热器12、风机盘管13、烟囱14、第二循环泵15、第一节流阀16、第二节流阀17、第三节流阀18、第四节流阀19、第五节流阀20、第六节流阀21、第七节流阀22、第一三通分流阀23、第二三通分流阀24和换热器25。

燃气轮机子系统100，其包括压气机1、燃烧室2、燃气透平3和回热器4，压气机1具有进气口和出气口，压气机1的出气口连接回热器4的进气口，回热器4的出气口连接燃烧室2的进气口，燃气透平3的出气口连接回热器4的烟气入口，回热器4的烟气出口连接第五节流阀20的入口。

热化学余热利用子系统200，其包括热化学反应器5，热化学反应器5具有烟气入口、进料口、烟气出口和气体燃料出口，热化学反应器5的烟气入口与第五节流阀20的出口连接，热化学反应器5的气体燃料出口连接第四节流阀19的入口，第四节流阀19的出口连接燃烧室2的气体进料口。

吸收式制冷子系统300，其包括发生器6、吸收器7、蒸发器8、冷凝器9、第二循环泵15、第一节流阀16、第二节流阀17和换热器25、循环水冷却塔10和第一循环泵11。

其中，发生器6的第一烟气入口与热化学反应器3的烟气出口连接，其烟气出口连接第七节流阀22的入口，发生器6的水溶液出口连接第一节流阀16，第一节流阀16的出口连接吸收器7的水溶液入口，吸收器7的水溶液出口连接第二循环泵15，第二循环泵15的出口连接发生器6的水溶液入口，第一节流阀16的出口和第二循环泵15的出口之间连接有换热器25。

发生器6的水蒸汽出口连接冷凝器9的水蒸汽入口，冷凝器9的中温水出口连接第二节流阀17，第二节流阀17的出口连接蒸发器8的中温水入口，蒸发器8的水蒸汽出口连接吸收器7的水蒸汽入口。

循环水冷却塔10的出水口连接第一循环泵11，第一循环泵11的出口连接冷凝器9的冷却水入口，冷凝器9的冷却水出口连接吸收器7的冷却水入口，吸收器7的冷却水出口连接循环水冷却塔10的入水口。

蒸发器8的冷媒水出口与风机盘管13的冷媒水入口连接，风机盘管13的冷媒水出口连接蒸发器8的冷媒水入口。

低温烟气余热利用子系统400，其包括低温烟气换热器12。低温烟气换热器12的烟气入口与第七节流阀22的出口连接，其烟气出口连接烟囱14，其入水口连接风机盘管13的采暖水出口，其出水口连接第二三通分流阀24，第二三通分流阀24的第一出口连接风机盘管13的采暖水入口。

燃料调节子系统500，其包括第一三通阀23，第一三通分流阀23的第一出口连接热化学反应器5的进料口，其第二出口连接第三节流阀18的入口，第三节流阀18的出口连接燃烧室2的液体进料口。

压气机1对进气口进入的空气26加压，并将压缩空气经由回热器4送至燃烧室2中，燃烧室2的液体进料口和气体进料口分别通入液体燃料，和气体燃料，燃料和压缩空气在燃烧室2中混合、而后驱动燃气透平3作功发电，而后燃气透平3产生高温烟气30，高温烟气30被送至回热器4，用于预热从压气机1排放的压缩空气，高温烟气30经过回热器4后温度降低，成为第一中温烟气31，而后回热器4将第一中温烟气31排出。

其中，高温烟气30的温度为400-500℃，第一中温烟气31温度为300-350℃，液体燃料为甲醇、乙醇或二甲醚等。

热化学反应器5接收回热器4排出的第一中温烟气31，第一中温烟气31驱动热化学反应器5内发生吸热型热化学反应，热化学反应器5的液体原料在第一中温烟气31的余热作用下生成气体燃料，如合成气，生成的气体燃料通过第四节流阀19供给燃烧室2。

第一中温烟气31经过吸热型热化学反应后温度降低，成为第二中温烟气32，并从热化学反应器3的烟气出口排出。

其中，第二中温烟气32的温度大约为250℃，液体原料为甲醇、乙醇或二甲醚的，吸热型热化学反应是甲醇、乙醇或二甲醚的裂解等反应。

发生器6接收热化学反应器5排出的第二中温烟气32，其中的工作介质水溶液被第二中温烟气32加热，工作介质水溶液中的水不断被汽化为水蒸气，随着水的不断汽化，发生器6内工作介质水溶液的浓度不断升高，由发生器6的水溶液出口排出，经由第一节流阀16，由吸收器7的水溶液入口进入吸收器7中；

上述汽化后水蒸气由发生器6的水蒸汽出口排出，由冷凝器9的水蒸汽入口进入冷凝器9中，与冷凝器9中的冷却水进行热交换，被冷凝器9中的冷却水降温，凝结为中温水，冷凝器9中的中温水由中温水出口排出，经第二节流阀17，由蒸发器8的中温水入口进入蒸发器8，在蒸发器8中急速膨胀而再次被汽化为水蒸气，水蒸气由蒸发器8的水蒸汽出口排出，由吸收器7的水蒸汽入口进入吸收器7，被吸收器7中的工作介质水溶液吸收，工作介质水溶液的浓度逐步降低，由吸收器7的水溶液出口排出，经由第二循环泵15，由发生器6的水溶液入口送回发生器6，完成整个吸收式制冷循环过程。

由于工作介质水溶液在吸收器7中已经过一定程度的冷却，温度较低，为了节省加热工作介质水溶液的热量，提高整个循环的效率，在发生器6-吸收器7循环回路的第一节流阀16的出口和第二循环泵15的出口之间加装一个换热器25，使经第一节流阀16流出的工作介质水溶液与第二循环泵15泵出的工作介质水溶液通过换热器25进行热交换，从而提高送回发生器6的工作介质水溶液的温度。

循环水冷却塔10中的冷却水由出水口排出，经第一循环泵11，由冷凝器9的冷却水入口进入冷凝器9，作为吸收式制冷循环过程中冷凝器9所需的冷凝水，经过与来自发生器6的水蒸气热交换后温度升高，由冷凝器9的冷却水出口排出，由吸收器7的冷却水入口进入吸收器7，吸收器7的冷却水出口将冷却水排出后返回循环水冷却塔10中冷却并循环利用。

风机盘管13的冷媒水由其冷媒水出口排出进入蒸发器8，由蒸发器8的冷媒水入口进入蒸发器8中，蒸发器8中的中温水在急速膨胀而再次被汽化为水蒸气时，会大量吸收冷媒水的热量，使冷媒水的温度降低，冷能29以温度降低后的冷媒水为载体，由蒸发器8的冷媒水出口排出，由风机盘管13的冷媒水入口返回至风机盘管13中，在风机盘管13与室内空气进行热交换，从而降低建筑物室内温度。

第二中温烟气32经过吸收式制冷子系统300后温度降低，成为低温烟气33，发生器6的烟气出口将低温烟气33排出。

其中，低温烟气33的温度大约为170℃。工作介质可以采用溴化锂或氨水。

低温烟气换热器12分别由其烟气入口和入水口通入低温烟气33和采暖水，低温烟气热回收器12利用低温烟气33的余热将输入的采暖水加热，生产工业蒸汽和采暖热水，采暖热水从第二三通分流阀24的第一出口送至风机盘管13中，为建筑物提供采暖热能28，采暖热水可以从第二三通分流阀24的第二出口作为生活热水输出。

低温烟气33经过低温烟气换热器12后温度降低，成为低温废气34，低温烟气换热器12将低温废气34排出，并送至烟囱14，烟囱14将低温废气34排空。

其中，低温废气34的温度为100-120℃。

第一三通分流阀23的入口通入液体原料27，液体原料27的一部分由第一三通分流阀23的第一出口进入热化学反应器5，作为热化学反应器5的液体原料，另一部分作为燃烧室2的液体燃料，由第一三通分流阀23的第二出口经由第三节流阀18供给燃烧室2。

第一三通分流阀23两个出口的流量可以控制，以调节进入燃烧室2和热化学反应器5的液体原料的比列。

当加大第一出口流量、减小第二出口流量时，送入热化学反应器5的液体原料增加，进入燃烧室2的液体燃料减少，热化学反应器5生成的气体燃料增加，进入燃烧室2的液体燃料与气体燃料之比降低，由于气体燃料具有更高的化学能，燃气透平3的发电量增大，提高了燃气轮机子系统100的发电能力。同时，为生成更多的气体燃料，热化学反应器5需要更多的烟气余热，其排出的第二中温烟气32温度将有所降低，吸收式制冷子系统300利用的烟气余热减少，生成的冷能29随之减少，系统的电能与冷能29输出比例增大，以满足较高电负荷需求。

当减小第一出口流量、加大第二出口流量时，送入热化学反应器5的液体原料减少，进入燃烧室2的液体燃料增加，热化学反应器5生成的气体燃料减少，进入燃烧室2的液体燃料与气体燃料之比升高，由于液体燃料的化学能较气体燃料低，燃气透平3的发电量减小。同时，由于生成的气体燃料减小，热化学反应器5需要的烟气余热较少，其排出的第二中温烟气32温度升高，吸收式制冷子系统300利用的烟气余热增大，生成的冷能29随之增大，系统的电能与冷能29输出比例减小，以满足较高用冷负荷需求。

上述方案中，通过调节吸收式制冷与热化学反应的烟气余热利用比例，实现在相同燃料输入的情况下调整系统的电能和冷能输出比例，以满足不同负荷的需求。

上述方案中，将科学合理地梯级利用高温烟气余热，并根据热能品位不同依次采用热化学反应、吸收式制冷和采暖供热等方式进行烟气余热回收，同时实现多元化能源产品输出。

上述方案中，可取消回热器4以满足不同型号燃气轮机与不同类型热化学反应过程进行匹配的技术要求。

上述方案中，根据热化学反应类型，可灵活调整热化学余热利用子系统和吸收式制冷子系统300对烟气余热利用的先后顺序，或者同步进行多种类型的热化学反应，或者还可将回热器4的烟气出口通过第六节流阀21与发生器6的第二烟气入口连接，吸收式制冷子系统300可以直接或与热化学余热利用子系统200并行利用第一中温烟气31的余热，以提高对烟气余热利用的灵活性。

上述方案中，所述的燃气轮机子系统100可替换为内燃发电机组等其他类型的燃气发电装置。

上述方案中，可构建为二氧化碳近零排放的环保型能源利用系统，所直接使用的燃料为甲醇或通过甲醇裂解产生的合成气，其中甲醇可作为生物质能和太阳能等可再生清洁能源的载体，由此实现该系统与可再生能源的紧密对接。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)可灵活调整热化学余热利用子系统和吸收式制冷子系统对烟气余热利用的先后顺序，或者同步进行多种类型的热化学反应，或者吸收式制冷子系统直接或与热化学余热利用子系统并行利用第一中温烟气余热；

(2)工作介质可以采用溴化锂或氨水；

(3)可取消回热器4以满足不同型号燃气轮机与不同类型热化学反应过程进行匹配的技术要求；

(4)本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值；

(5)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；

(6)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

综上所述，本发明提供的一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，能大幅提升烟气余热的能源利用效率和烟气余热的品位，科学合理地梯级利用高温烟气余热，实现了热、电、冷多元化能源产品输出。

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 (10)

1.一种集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，该系统包括：燃气轮机子系统、热化学余热利用子系统、吸收式制冷子系统和低温烟气余热利用子系统，其中，

燃气轮机子系统；

所述热化学余热利用子系统，其包括热化学反应器，所述热化学反应器为甲醇裂解反应器；其连接至所述燃气轮机子系统，所述热化学余热利用子系统接收所述燃气轮机子系统产生的第一中温烟气，利用所述第一中温烟气的余热，通过吸热型热化学反应生成气体燃料；

所述吸收式制冷子系统，为溴化锂吸收式制冷子系统，其连接至所述热化学余热利用子系统和所述燃气轮机子系统，该吸收式制冷子系统接收所述热化学余热利用子系统产生的第二中温烟气，利用所述第二中温烟气的余热产生低温冷能；或者与所述热化学余热利用子系统并行接收所述燃气轮机子系统产生的第一中温烟气，利用所述第一中温烟气的余热产生低温冷能；所述低温烟气余热利用子系统，其连接至所述吸收式制冷子系统，该低温烟气余热利用子系统接收所述吸收式制冷子系统产生的低温烟气，利用所述低温烟气的余热生产采暖热水、生活热水和工业用蒸汽，最后将低温废气排空。

2.根据权利要求1所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，该集成热化学过程的热电冷多联产系统还包括：燃料调节子系统；

所述燃料调节子系统，其一端连接燃气轮机子系统，一端连接热化学余热利用子系统，对流入燃气轮机子系统的燃料量和热化学余热利用子系统的原料量进行调节。

3.根据权利要求1所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，所述燃气轮机子系统，其包括压气机(1)、燃烧室(2)、燃气透平(3)和回热器(4)，压气机(1)具有进气口和出气口，压气机(1)的出气口连接回热器(4)的进气口，回热器(4)的出气口连接燃烧室(2)的进气口，燃气透平(3)的出气口连接回热器(4)的烟气入口，回热器(4)的烟气出口连接至热化学余热利用子系统和所述吸收式制冷子系统。

4.根据权利要求1所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，所述热化学余热利用子系统包括：热化学反应器(5)；

热化学反应器(5)具有烟气入口、进料口、烟气出口和气体燃料出口，热化学反应器(5)的气体燃料出口连接至燃气轮机子系统，其烟气入口连接至燃气轮机子系统，其烟气出口连接至所述吸收式制冷子系统。

5.根据权利要求1所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，

所述吸收式制冷子系统，其包括发生器(6)、吸收器(7)、蒸发器(8)、冷凝器(9)、第二循环泵(15)、第一节流阀(16)、第二节流阀(17)、换热器(25)、循环水冷却塔(10)和第一循环泵(11)；

其中，发生器(6)的第一烟气入口与热化学余热利用子系统的烟气出口和所述燃气轮机子系统的烟气出口连接，其烟气出口通过第七节流阀(22)连接至低温烟气余热利用子系统，发生器(6)的水溶液出口连接第一节流阀(16)，第一节流阀(16)的出口连接吸收器(7)的水溶液入口，吸收器(7)的水溶液出口连接第二循环泵(15)，第二循环泵(15)的出口连接发生器(6)的水溶液入口，第一节流阀(16)的出口和第二循环泵(15)的出口之间连接有换热器(25)；

发生器(6)的水蒸汽出口连接冷凝器(9)的水蒸汽入口，冷凝器(9)的中温水出口连接第二节流阀(17)，第二节流阀(17)的出口连接蒸发器(8)的中温水入口，蒸发器(8)的水蒸汽出口连接吸收器(7)的水蒸汽入口；

循环水冷却塔(10)的出水口连接第一循环泵(11)，第一循环泵(11)的出口连接冷凝器(9)的冷却水入口，冷凝器(9)的冷却水出口连接吸收器(7)的冷却水入口，吸收器(7)的冷却水出口连接循环水冷却塔(10)的入水口；

蒸发器(8)的冷媒水出口与风机盘管(13)的冷媒水入口连接，风机盘管(13)的冷媒水出口连接蒸发器(8)的冷媒水入口。

6.根据权利要求1所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，

所述低温烟气余热利用子系统，其包括低温烟气换热器(12)；

低温烟气换热器(12)的烟气入口通入所述吸收式制冷子系统产生的低温烟气，其烟气出口连接烟囱(14)，其入水口连接风机盘管(13)的采暖水出口，其出水口连接第二三通分流阀(24)。

7.根据权利要求2所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，所述燃料调节子系统，其包括：第一三通分流阀(23)；

第一三通分流阀(23)的第一出口连接热化学余热利用子系统，第二出口连接燃气轮机子系统。

8.根据权利要求3所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，

压气机(1)对进气口进入的空气(26)加压，并将压缩空气经由回热器(4)送至燃烧室(2)中，燃烧室(2)的液体进料口和气体进料口分别通入液体燃料和气体燃料，燃料和压缩空气在燃烧室(2)中混合、燃烧，而后驱动燃气透平(3)作功发电，燃气透平(3)排放高温烟气(30)，高温烟气(30)被送至回热器(4)，用于预热从压气机(1)排放的压缩空气，高温烟气(30)经过回热器(4)后温度降低，成为第一中温烟气(31)，而后回热器(4)将第一中温烟气(31)排出。

9.根据权利要求4所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，

热化学反应器(5)接收燃气轮机子系统排出的第一中温烟气(31)，进料口通入原料，第一中温烟气(31)驱动热化学反应器(5)内发生吸热型热化学反应，在第一中温烟气(31)的余热作用下生成气体燃料，生成的气体燃料通过第四节流阀(19)供给燃气轮机子系统；

第一中温烟气(31)经过吸热型热化学反应后温度降低，成为第二中温烟气(32)，并从热化学反应器(5)的烟气出口排出。

10.根据权利要求7所述的集成热化学过程的热电冷多联产系统，其特征在于，

第一三通分流阀(23)的入口通入液体原料(27)，分别由第一出口和第二出口进入热化学余热利用子系统和燃气轮机子系统，作为热化学余热利用子系统的液体原料和燃气轮机子系统的液体燃料；

控制第一三通分流阀(23)两个出口的流量，调节进入热化学余热利用子系统的液体原料和燃气轮机子系统的液体燃料的比例；

加大第一出口流量、减小第二出口流量，送入热化学余热利用子系统的液体原料增加，进入燃气轮机子系统的液体燃料减少，热化学余热利用子系统生成的气体燃料增加，进入燃气轮机子系统的液体燃料与气体燃料之比降低，燃气轮机子系统的发电量增大，热化学余热利用子系统排出的第二中温烟气(32)温度降低，吸收式制冷子系统利用的烟气余热减少，生成的冷能(29)随之减少，系统的电能与冷能(29)输出比例增大，满足较高电负荷需求；

减小第一出口流量、加大第二出口流量，送入热化学余热利用子系统的液体原料减少，进入燃气轮机子系统的液体燃料增加，热化学余热利用子系统生成的气体燃料减少，进入燃气轮机子系统的液体燃料与气体燃料之比升高，燃气轮机子系统的发电量减小，热化学余热利用子系统排出的第二中温烟气(32)温度升高，吸收式制冷子系统利用的烟气余热增大，生成的冷能(29)随之增大，系统的电能与冷能(29)输出比例减小，满足较高用冷负荷需求。