CN107449176A - 燃烧冷热电联产装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了燃烧冷热电联产装置及方法，该装置包括燃烧器、发电机、蓄电池、冷凝器、蒸发吸收器、蒸汽冷凝器、溴化锂冷凝器和溶液泵。本发明应用热管原理，即通过管路连接各子部件进行热量传递，先经过热交换才利用能量，减少了风机、水泵的使用，动力部件少，节能，使用寿命长，成本低，维护简单，集成度高。

Description

燃烧冷热电联产装置及方法

技术领域

本发明涉及供能设施技术领域，具体而言，涉及燃烧冷热电联产装置及方法。

背景技术

通常，冷热电三联产能量供应系统是指同时为建筑物供电、供热和供冷的系统。在传统的冷热电三联产能量供应系统中，除了热电联产系统以外，还使用吸收式制冷机、吸附式制冷机、涡轮式制冷机、除湿式制冷机，等等。使用热电联产系统同时进行发电和供热，并通过用热电联产过程所生成的废热和剩余电力启动吸收式制冷机、吸附式制冷机、涡轮式制冷机、或除湿式制冷机来进行制冷。

韩国专利公开号10-2013-0034909(2013年4月8日)公开一种由进行发电和供热的热电联产系统与利用热电联产过程中产生的废热进行制冷的吸附式制冷系统组合而成的结构。上述的传统技术的问题在于：与涡轮式制冷系统相比，吸附式(或吸收式)制冷系统的性能系数(COP)较低。涡轮式制冷系统的COP为3.5至4.5，而利用废热的吸附式制冷系统的COP仅为1.0至1.5。相应地，由于通常仅使用吸附式(或吸收式)制冷机难以应付整个建筑物的制冷负荷，因而吸附式(或吸收式)制冷机可以与涡轮式制冷机相结合使用。

但现有冷热电三联产普遍存在这样的缺点，就是体积大、部件多。例如大型冷热电联产装置主要使用汽轮机发电，溴化锂制冷机亦有大量风机与水泵，维护管理繁杂。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了燃烧冷热电联产装置及方法。

具体地，其技术方案如下：

一种燃烧冷热电联产装置，包括燃烧器、发电机、蓄电池、冷凝器、蒸发吸收器、蒸汽冷凝器、溴化锂冷凝器和溶液泵，所述蒸发吸收器的吸收器出口通过管路连接至所述溶液泵，所述溶液泵通过管路连接至所述燃烧器的稀溶液进口，所述燃烧器的再生蒸汽出口通过管路连接至所述蒸汽冷凝器的蒸汽冷凝器进口，所述蒸汽冷凝器的冷凝水出口通过管路连接至所述蒸发吸收器的冷凝水进口，所述燃烧器的再生溴化锂浓溶液出口通过管路连接至所述溴化锂冷凝器的热溴化锂浓溶液进口，所述溴化锂冷凝器的冷却溴化锂浓溶液出口通过管路连接至所述蒸发吸收器的冷却溴化锂进口，所述燃烧器还设置有发电机热管接口、补水接口和热水出口，所述发电机热管接口通过管路连接所述发电机的热端，所述补水接口往所述燃烧器补充水流，所述热水出口输出燃烧加热产生的热水。

作为对技术方案的进一步改进，所述燃烧器包括燃烧器壳、燃料进口、燃烧口、烟囱和换热系统，所述燃料进口、所述燃烧口、所述换热系统和所述烟囱从所述燃烧器壳的底部往顶部依次设置；

所述换热系统至少包括三组独立的换热管路，第一组换热管路连接所述稀溶液进口、所述再生蒸汽出口、所述再生溴化锂浓溶液出口，第二组换热管路连接所述发电机热管接口，第三组换热管路连接所述补水接口和所述热水出口。

作为对技术方案的进一步改进，所述第一组换热管路、所述第二组换热管路和所述第三组换热管路从下往上依次设置。

作为对技术方案的进一步改进，所述燃烧冷热电联产装置具有壳体组件，所述燃烧器、所述发电机、所述蓄电池、所述冷凝器、所述蒸发吸收器、所述蒸汽冷凝器、所述溴化锂冷凝器和所述溶液泵都设置在所述壳体组件中；

所述壳体组件包括主框架和安装在所述主框架的各个侧面上的面板。

作为对技术方案的进一步改进，所述发电机包括热端换热器、温差发电芯片和冷端换热器，所述热端换热器通过管路连接所述燃烧器上的所述发电机热管接口。

作为对技术方案的进一步改进，所述燃烧冷热电联产装置还包括第一散热器和第二散热器，所述第一散热器和所述第二散热器分别设置在所述冷端换热器的两侧，用于维持所述热端换热器和所述冷端换热器之间的温差。

作为对技术方案的进一步改进，所述燃烧冷热电联产装置还包括第三散热器，所述第三散热器的位置与所述溴化锂冷凝器相匹配，用于将所述溴化锂冷凝器的热量散热至环境中。

作为对技术方案的进一步改进，所述燃烧冷热电联产装置还包括逆变器，用于将所述发电机和/或所述蓄电池输出的直流电转换为预设参数的交流电。

作为对技术方案的进一步改进，所述燃烧冷热电联产装置中使用的管路为铜管。

一种燃烧冷热电联产方法，使用所述的燃烧冷热电联产装置，进行以下操作：

发电模式时，所述燃烧器点火工作，热量传递至所述发电机，所述发电机开始发电，为所述蓄电池充电并输出电能；

热电模式时，在发电模式基础上，为所述燃烧器的所述补水接口提供水流，所述燃烧器的所述热水出口端输出热水；

冷热电模式时，在热电模式基础上，开启所述溶液泵，所述蒸发吸收器中的稀溶液运送至所述燃烧器中，分离为水蒸汽与溴化锂浓溶液，分别进入所述蒸汽冷凝器和所述溴化锂冷凝器中冷凝冷却，再进入所述蒸发吸收器中，溴化锂浓溶液吸收冷凝水形成稀溶液继续循环，冷凝水失去热量降温；

冷电模式时，在冷热电模式基础上，除去所述燃烧器的所述补水接口的水流。

本发明至少具有以下有益效果：

与现有技术相比，本发明应用热管原理，即通过管路连接各子部件进行热量传递，先经过热交换才利用能量，减少了风机、水泵的使用，动力部件少，节能，使用寿命长，成本低，维护简单。而且，本发明中集成程度高，各个模块功能相互穿插，与普通的燃烧加热器相比，输出的能量种类更多，与普通的温差发电机相比，由于热量梯级使用，热源的综合利用效率大大提高。与普通的溴化锂制冷机相比，设备小且集成度高，家用化成为可能。

而且，本发明中发电与制冷都使用的是密闭的系统，不需要经常维护。本发明中当输出两种或者三种能量时，热量会梯级利用，首先用于发电，其次用于制冷，最后用于制热，燃烧热量的利用率高。本发明通过设计多功能用途的零部件，减小设备的成本与体积。初始启动时，蓄电池经过逆变器转换提供启动电能与控制，发电机稳定运行后，对蓄电池充电、保证系统自耗电并输出。本发明适用于任何有燃料、空气和水的人居场合，系统相对独立。本发明是一种小型分布式混合供能设备。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例中燃烧冷热电联产装置的整体示意图；

图2是图1的爆炸示意图；

图3是本发明实施例中燃烧器的正视图；

图4图3的A-A向剖视图；

图5本发明实施例中是本发明实施例中燃烧器的侧视图；

图6是本发明实施例中燃烧冷热电联产装置的工作动态原理图。

主要元件符号说明：

100-燃烧冷热电联产装置；1-顶盖；2-第三散热器；3-背板；4-逆变器；5-蒸汽冷凝器；6-蓄电池；7-电箱；8-右侧板；9-溴化锂冷凝器；10-主框架；11-第一散热器；12-左侧板；13-发电机；14-第二散热器；15-前门板；16-燃烧器；17-溶液泵；18-蒸发吸收器；19-冷却溴化锂浓溶液出口；20-热溴化锂浓溶液进口；21-散热器热管接口；22-冷却溴化锂进口；23-冷凝水进口；24-半导体热电芯片；25-蒸汽冷凝器进口；26-冷凝水出口；27-吸收器出口；28-发电机热管接口；29-热水出口；30-补水接口；31-再生蒸汽出口；32-再生溴化锂浓溶液出口；33-稀溶液进口；34-燃料进口；35-燃烧口；36-烟囱。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本发明的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：在本发明中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，本领域的普通技术人员需要理解的是，文中指示方位或者位置关系的术语为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

实施例

请一并参阅图1-图6，本实施例提供了一种燃烧冷热电联产装置100。具体地，该燃烧冷热电联产装置100包括燃烧器16、发电机13、蓄电池6、冷凝器、蒸发吸收器18、蒸汽冷凝器5、溴化锂冷凝器9和溶液泵17。

在本实施例中，燃烧器16通过燃烧提供热量，供发电机13热端，使溴化锂溶液分离再生，为补水提供热量形成热水。作为一种优选的燃烧器16，本实施例中的燃烧器16为多功能燃烧器16，可以使用多种燃气进行燃烧。

在本实施例中，发电机13用于导入热量并发电，其主体结构包括热端换热器、温差发电芯片和冷端换热器。优选地，温差发电芯片为半导体热电芯片24，原理为通过半导体温差发电片将两端温差直接转化为电能。

在本实施例中，蒸发吸收器18的吸收器出口通过管路连接至溶液泵17，溶液泵17通过管路连接至燃烧器16的稀溶液进口33，燃烧器16的再生蒸汽出口31通过管路连接至蒸汽冷凝器5的蒸汽冷凝器5进口，蒸汽冷凝器5的冷凝水出口通过管路连接至蒸发吸收器18的冷凝水进口23，燃烧器16的再生溴化锂浓溶液出口32通过管路连接至溴化锂冷凝器9的热溴化锂浓溶液进口20，溴化锂冷凝器9的冷却溴化锂浓溶液出口19通过管路连接至蒸发吸收器18的冷却溴化锂进口22。燃烧器16还设置有发电机热管接口28、补水接口30和热水出口29，发电机热管接口28通过管路连接发电机13的热端，补水接口30往燃烧器16补充水流，热水出口29输出燃烧加热产生的热水。

优选地，燃烧器16包括燃烧器16壳、燃料进口34、燃烧口35、烟囱36和换热系统，其中，燃料进口34、燃烧口35、换热系统和烟囱36从燃烧器16壳的底部往顶部依次设置。

优选地，换热系统至少包括三组独立的换热管路，第一组换热管路连接稀溶液进口33、再生蒸汽出口31、再生溴化锂浓溶液出口32，第二组换热管路连接发电机热管接口28，第三组换热管路连接补水接口30和热水出口29。

优选地，第一组换热管路、第二组换热管路和第三组换热管路从下往上依次设置。

优选地，燃烧冷热电联产装置100具有壳体组件，燃烧器16、发电机13、蓄电池6、冷凝器、蒸发吸收器18、蒸汽冷凝器5、溴化锂冷凝器9和溶液泵17都设置在壳体组件中；

壳体组件包括主框架10和安装在主框架10的各个侧面上的面板。

优选地，发电机13的热端换热器通过管路连接燃烧器16上的发电机热管接口28。

优选地，溴化锂冷凝器9包括热溴化锂浓溶液进口20、冷却溴化锂浓溶液出口19和散热器热管接口21。

优选地，蒸汽冷凝器5包括蒸汽冷凝器进口25和冷凝水出口26。

优选地，蒸发吸收器18包括冷却溴化锂进口22、冷凝水进口23和吸收器出口27。

优选地，燃烧冷热电联产装置100还包括第一散热器11和第二散热器14，第一散热器11和第二散热器14分别设置在冷端换热器的两侧，用于维持热端换热器和冷端换热器之间的温差。

优选地，燃烧冷热电联产装置100还包括第三散热器2，第三散热器2的位置与溴化锂冷凝器9相匹配，用于将溴化锂冷凝器9的热量散热至环境中。

优选地，燃烧冷热电联产装置100还包括逆变器4，用于将发电机13和/或蓄电池6输出的直流电转换为预设参数的交流电。

优选地，燃烧冷热电联产装置100中使用的管路为铜管。

在本实施例中，电气部分通过电缆压接连接。发电机13主体上的半导体热电芯片24用电线连接至蓄电池6，蓄电池6电线连接至电箱7，电箱7电线连接至燃烧器16和溶液泵17。

在本实施例中，作为一种示例性的各部件组装方式，主框架10由多个支撑柱搭接而成。安装在主框架10的各个侧面上的面板具体包括顶盖1、背板3、左侧板12、右侧板8、前门板15和底板，这些面板上设置有用于安装管路、电气设备的开口。进一步地，这些面板上与第一散热器11、第二散热器14和第三散热器2相对应的位置设置有散热孔。

本实施例还提供了一种燃烧冷热电联产方法，使用的本实施例中的燃烧冷热电联产装置100，进行以下操作：

发电模式时，燃烧器16点火工作，热量传递至发电机13，发电机13开始发电，为蓄电池6充电并输出电能；

热电模式时，在发电模式基础上，为燃烧器16的补水接口30提供水流，燃烧器16的热水出口29端输出热水；

冷热电模式时，在热电模式基础上，开启溶液泵17，蒸发吸收器18中的稀溶液运送至燃烧器16中，分离为水蒸汽与溴化锂浓溶液，分别进入蒸汽冷凝器5和溴化锂冷凝器9中冷凝冷却，再进入蒸发吸收器18中，溴化锂浓溶液吸收冷凝水形成稀溶液继续循环，冷凝水失去热量降温；

冷电模式时，在冷热电模式基础上，除去燃烧器16的补水接口30的水流。

本实施例至少具有以下效果：

与现有技术相比，本实施例应用热管原理，即通过管路连接各子部件进行热量传递，先经过热交换才利用能量，减少了风机、水泵的使用，动力部件少，节能，使用寿命长，成本低，维护简单。而且，本实施例中集成程度高，各个模块功能相互穿插，与普通的燃烧加热器相比，输出的能量种类更多，与普通的温差发电机相比，由于热量梯级使用，热源的综合利用效率大大提高。

而且，本实施例中发电与制冷都使用的是密闭的系统，不需要经常维护。本实施例中当输出两种或者三种能量时，热量会梯级利用，首先用于发电，其次用于制冷，最后用于制热，燃烧热量的利用率高。本实施例通过设计多功能用途的零部件，减小设备的成本与体积。初始启动时，蓄电池经过逆变器转换提供启动电能与控制，发电机稳定运行后，对蓄电池充电、保证系统自耗电并输出。本实施例适用于任何有燃料、空气和水的人居场合，系统相对独立。本实施例是一种小型分布式混合供能设备。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃烧冷热电联产装置，其特征在于，包括燃烧器、发电机、蓄电池、冷凝器、蒸发吸收器、蒸汽冷凝器、溴化锂冷凝器和溶液泵，所述蒸发吸收器的吸收器出口通过管路连接至所述溶液泵，所述溶液泵通过管路连接至所述燃烧器的稀溶液进口，所述燃烧器的再生蒸汽出口通过管路连接至所述蒸汽冷凝器的蒸汽冷凝器进口，所述蒸汽冷凝器的冷凝水出口通过管路连接至所述蒸发吸收器的冷凝水进口，所述燃烧器的再生溴化锂浓溶液出口通过管路连接至所述溴化锂冷凝器的热溴化锂浓溶液进口，所述溴化锂冷凝器的冷却溴化锂浓溶液出口通过管路连接至所述蒸发吸收器的冷却溴化锂进口，所述燃烧器还设置有发电机热管接口、补水接口和热水出口，所述发电机热管接口通过管路连接所述发电机的热端，所述补水接口往所述燃烧器补充水流，所述热水出口输出燃烧加热产生的热水。

2.根据权利要求1所述的燃烧冷热电联产装置，其特征在于，所述燃烧器包括燃烧器壳、燃料进口、燃烧口、烟囱和换热系统，所述燃料进口、所述燃烧口、所述换热系统和所述烟囱从所述燃烧器壳的底部往顶部依次设置；

所述换热系统至少包括三组独立的换热管路，第一组换热管路连接所述稀溶液进口、所述再生蒸汽出口、所述再生溴化锂浓溶液出口，第二组换热管路连接所述发电机热管接口，第三组换热管路连接所述补水接口和所述热水出口。

3.根据权利要求2所述的燃烧冷热电联产装置，其特征在于，所述第一组换热管路、所述第二组换热管路和所述第三组换热管路从下往上依次设置。

4.根据权利要求1所述的燃烧冷热电联产装置，其特征在于，所述燃烧冷热电联产装置具有壳体组件，所述燃烧器、所述发电机、所述蓄电池、所述冷凝器、所述蒸发吸收器、所述蒸汽冷凝器、所述溴化锂冷凝器和所述溶液泵都设置在所述壳体组件中；

所述壳体组件包括主框架和安装在所述主框架的各个侧面上的面板。

5.根据权利要求1所述的燃烧冷热电联产装置，其特征在于，所述发电机包括热端换热器、温差发电芯片和冷端换热器，所述热端换热器通过管路连接所述燃烧器上的所述发电机热管接口。

6.根据权利要求5所述的燃烧冷热电联产装置，其特征在于，所述燃烧冷热电联产装置还包括第一散热器和第二散热器，所述第一散热器和所述第二散热器分别设置在所述冷端换热器的两侧，用于维持所述热端换热器和所述冷端换热器之间的温差。

7.根据权利要求1所述的燃烧冷热电联产装置，其特征在于，所述燃烧冷热电联产装置还包括第三散热器，所述第三散热器的位置与所述溴化锂冷凝器相匹配，用于将所述溴化锂冷凝器的热量散热至环境中。

8.根据权利要求1所述的燃烧冷热电联产装置，其特征在于，所述燃烧冷热电联产装置还包括逆变器，用于将所述发电机和/或所述蓄电池输出的直流电转换为预设参数的交流电。

9.根据权利要求1所述的燃烧冷热电联产装置，其特征在于，所述燃烧冷热电联产装置中使用的管路为铜管。

10.一种燃烧冷热电联产方法，其特征在于，使用权利要求1-9中任一项所述的燃烧冷热电联产装置，进行以下操作：

发电模式时，所述燃烧器点火工作，热量传递至所述发电机，所述发电机开始发电，为所述蓄电池充电并输出电能；

热电模式时，在发电模式基础上，为所述燃烧器的所述补水接口提供水流，所述燃烧器的所述热水出口端输出热水；

冷热电模式时，在热电模式基础上，开启所述溶液泵，所述蒸发吸收器中的稀溶液运送至所述燃烧器中，分离为水蒸汽与溴化锂浓溶液，分别进入所述蒸汽冷凝器和所述溴化锂冷凝器中冷凝冷却，再进入所述蒸发吸收器中，溴化锂浓溶液吸收冷凝水形成稀溶液继续循环，冷凝水失去热量降温；

冷电模式时，在冷热电模式基础上，除去所述燃烧器的所述补水接口的水流。