CN110589921A - 烟气余热利用冷淡联供系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气余热利用冷淡联供系统及其工作方法，该系统包括制冷装置和海水淡化装置；制冷装置采用双效并联溴化锂吸收式制冷机，包括高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、低温溶液热交换器和高温溶液热交换器；海水淡化装置采用双效蒸馏式海水淡化装置，包括烟气换热器、第一蒸发器、第二蒸发器、冷凝器和储淡容器。本发明对高温烟气的两级利用，完成了烟气余热利用冷淡联产。

Description

烟气余热利用冷淡联供系统及其工作方法

技术领域

本发明属于烟气余热利用领域，具体涉及一种烟气余热利用冷淡联供系统及其工作方法。

背景技术

建设海岛时，需要在有限能源下满足海岛用户对供电、制冷和淡水资源的需求，目前的分布式热电联供中的余热利用系统无法满足海岛用户对淡水的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟气余热利用冷淡联供系统及其工作方法，本发明对高温烟气的两级利用，完成了烟气余热利用冷淡联产。

本发明所采用的技术方案是：

一种烟气余热利用冷淡联供系统，包括制冷装置和海水淡化装置；制冷装置采用双效并联溴化锂吸收式制冷机，包括高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、低温溶液热交换器和高温溶液热交换器；海水淡化装置采用双效蒸馏式海水淡化装置，包括烟气换热器、第一蒸发器、第二蒸发器、冷凝器和储淡容器；高压发生器的高温烟气进口连接至高温烟气排放源、低温烟气出口连接至烟气换热器的烟气入口、高温冷剂蒸气出口连接至低压发生器的高温冷剂蒸气入口、高温溴化锂稀溶液入口连接至高温溶液热交换器的高温溴化锂稀溶液出口、高温溴化锂浓溶液出口连接至高温溶液热交换器的高温溴化锂浓溶液入口；低压发生器的高温冷剂水出口和低温冷剂蒸气出口均连接至制冷装置的冷凝器的冷剂入口、低温溴化锂稀溶液入口连接至低温溶液热交换器的低温溴化锂稀溶液出口、低温溴化锂浓溶液出口连接至低温溶液热交换器低温溴化锂浓溶液入口；制冷装置的冷凝器的冷剂水出口连接至蒸发器的冷剂水入口、冷却海水入口连接至外界海水、冷却海水出口分别连接至第一蒸发器和第二蒸发器的预热海水入口；蒸发器的冷剂蒸气出口连接至吸收器的冷剂蒸气入口、冷冻水入口和冷冻水出口均连接至所需制冷环境；吸收器的溴化锂浓溶液入口分别连接至高温热交换器和低温热交换器的溴化锂浓溶液出口、溴化锂稀溶液出口分别连接至高温溶液热交换器和低温溶液热交换器的溴化锂稀溶液入口、冷却海水入口和冷却海水出口均连接至海水；烟气换热器的烟气出口与外界大气相连、低温循环水入口连接至第一蒸发器的循环水出口、高温循环水出口连接至第一蒸发器的循环水入口；第一蒸发器的浓盐水出口连接至第二蒸发器的预热海水入口、水蒸气出口连接至第二蒸发器的水蒸气入口；第二蒸发器的淡水出口和水蒸气出口均连接至海水淡化装置的冷凝器的淡水入口、浓盐水出口连接至海水；海水淡化装置的冷凝器的常温淡水出口连接至储淡装置的常温淡水入口、冷却海水入口和冷却海水出口均连接至海水。

进一步地，高压发生器、低压发生器、制冷装置的冷凝器、蒸发器、吸收器、第一蒸发器和第二蒸发器都独立安装真空泵来维持内部中空度。

进一步地，低压发生器内部真空度远高于高压发生器内部真空度，第二蒸发器内部真空度高于第一蒸发器内部中空度。

进一步地，高温烟气排放源为动力设备的排气口。

上述柴油机烟气余热利用冷淡联供系统的工作方法是：

制冷过程——高温烟气排放源排出的高温烟气进入高压发生器，与高温溴化锂稀溶液进行热交换后，高温烟气变为低温烟气，高温溴化锂稀溶液在一定低压条件下被加热沸腾蒸发出水蒸气变为溴化锂浓溶液流入高温溶液热交换器，蒸发出的水蒸气作为高温冷剂蒸气输入低压发生器中对低温溴化锂稀溶液加热，在更低的压力下低温溴化锂溶液沸腾蒸发出低温冷剂蒸气变成低温溴化锂浓溶液流入低温溶液热交换器，高温冷剂蒸气冷凝放热后变为高温冷剂水与低温冷剂蒸气混合流入制冷装置的冷凝器被冷却为冷剂水，制冷装置的冷凝器中冷却海水吸热升高到一定温度后作为预热海水输入第一蒸发器和第二蒸发器，冷剂水输入蒸发器中吸热蒸发变成冷剂蒸气，高温冷冻水在蒸发器中被降温为低温冷冻水输入所需制冷环境中完成制冷，冷剂蒸气输入吸收器中，被溴化锂浓溶液吸收变为溴化锂稀溶液，稀释产生的热量被冷却海水带走，溴化锂稀溶液溶液分别流入高温溶液热交换器和低温溶液热交换器中与溴化锂浓溶液进行热量交换后各自温度升高到一定温度分别输入高压发生器和低压发生器完成制冷循环；

海水淡化过程——高压发生器排出的低温烟气输入烟气换热器，对循环水进行加热，低温烟气变为温度更低的低温废气排出，循环水被加热至一定温度后输入第一蒸发器中加热预热海水，然后降低到一定温度时再输入烟气换热器中，完成热量传递，预热海水在一定真空度下被加热至沸腾产生水蒸气变为浓盐水，与来自制冷装置的冷凝器的预热海水按一定比例混合输入第二蒸发器，水蒸气在第二蒸发器内进行冷凝放热变为淡水，预热海水在第二蒸发器内更高的真空度下被加热至沸腾再次产生水蒸气变为浓盐水排出，淡水和水蒸气都输入海水淡化装置的冷凝器，被冷却海水冷凝后变为常温淡水输入储淡装置储存。

本发明的有益效果：

高温烟气进入高压发生器，经过热交换，高温烟气变为低温烟气，得到的高温冷剂蒸气输入低压发生器，高温烟气作为溴化锂吸收式制冷机的热源，驱动制冷装置完成制冷，实现对高温烟气的的第一级利用，低温烟气进入海烟气换热器，经热交换，低温烟气加热循环水变为低温废气排出系统，高温循环水输入第一蒸发器，高温循环水为热源加热预热海水，制造淡水，实现低温烟气的第二级利用，完成了烟气余热利用冷淡联产。

附图说明

图1是本发明实施例的结构流程示意图。

图中：A-制冷装置；B-海水淡化装置；1-高压发生器；2-低压发生器；3-制冷装置的冷凝器；4-蒸发器；5-吸收器；6-低温溶液热交换器；7-高温溶液热交换器；8-烟气换热器；9-第一蒸发器；10-第二蒸发器；11-海水淡化装置的冷凝器；12-储淡装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种烟气余热利用冷淡联供系统，包括制冷装置A和海水淡化装置B；制冷装置A采用双效并联溴化锂吸收式制冷机，包括高压发生器1、低压发生器2、冷凝器3、蒸发器4、吸收器5、低温溶液热交换器6和高温溶液热交换器7；海水淡化装置B采用双效蒸馏式海水淡化装置B，包括烟气换热器8、第一蒸发器9、第二蒸发器10、冷凝器11和储淡容器；高压发生器1的高温烟气进口连接至高温烟气排放源、低温烟气出口连接至烟气换热器8的烟气入口、高温冷剂蒸气出口连接至低压发生器2的高温冷剂蒸气入口、高温溴化锂稀溶液入口连接至高温溶液热交换器7的高温溴化锂稀溶液出口、高温溴化锂浓溶液出口连接至高温溶液热交换器7的高温溴化锂浓溶液入口；低压发生器2的高温冷剂水出口和低温冷剂蒸气出口均连接至制冷装置的冷凝器3的冷剂入口、低温溴化锂稀溶液入口连接至低温溶液热交换器6的低温溴化锂稀溶液出口、低温溴化锂浓溶液出口连接至低温溶液热交换器6低温溴化锂浓溶液入口；制冷装置的冷凝器3的冷剂水出口连接至蒸发器4的冷剂水入口、冷却海水入口连接至外界海水、冷却海水出口分别连接至第一蒸发器9和第二蒸发器10的预热海水入口；蒸发器4的冷剂蒸气出口连接至吸收器5的冷剂蒸气入口、冷冻水入口和冷冻水出口均连接至所需制冷环境；吸收器5的溴化锂浓溶液入口分别连接至高温热交换器和低温热交换器的溴化锂浓溶液出口、溴化锂稀溶液出口分别连接至高温溶液热交换器7和低温溶液热交换器6的溴化锂稀溶液入口、冷却海水入口和冷却海水出口均连接至海水；烟气换热器8的烟气出口与外界大气相连、低温循环水入口连接至第一蒸发器9的循环水出口、高温循环水出口连接至第一蒸发器9的循环水入口；第一蒸发器9的浓盐水出口连接至第二蒸发器10的预热海水入口、水蒸气出口连接至第二蒸发器10的水蒸气入口；第二蒸发器10的淡水出口和水蒸气出口均连接至海水淡化装置的冷凝器11的淡水入口、浓盐水出口连接至海水；海水淡化装置的冷凝器11的常温淡水出口连接至储淡装置12的常温淡水入口、冷却海水入口和冷却海水出口均连接至海水。

在本实施例中，高压发生器1、低压发生器2、制冷装置的冷凝器3、蒸发器4、吸收器5、第一蒸发器9和第二蒸发器10都独立安装真空泵来维持内部中空度，低压发生器2内部真空度远高于高压发生器1内部真空度，第二蒸发器10内部真空度高于第一蒸发器9内部中空度。

在本实施例中，高温烟气排放源为动力设备(如，常用的柴油机)的排气口。

上述烟气余热利用冷淡联供系统的工作方法是：

制冷过程——高温烟气排放源排出的高温烟气进入高压发生器1，与高温溴化锂稀溶液进行热交换后，高温烟气变为低温烟气，高温溴化锂稀溶液在一定低压条件下被加热沸腾蒸发出水蒸气变为溴化锂浓溶液流入高温溶液热交换器7，蒸发出的水蒸气作为高温冷剂蒸气输入低压发生器2中对低温溴化锂稀溶液加热，在更低的压力下低温溴化锂溶液沸腾蒸发出低温冷剂蒸气变成低温溴化锂浓溶液流入低温溶液热交换器6，高温冷剂蒸气冷凝放热后变为高温冷剂水与低温冷剂蒸气混合流入制冷装置的冷凝器3被冷却为冷剂水，制冷装置的冷凝器3中冷却海水吸热升高到一定温度后(约为40度)作为预热海水输入第一蒸发器9和第二蒸发器10，冷剂水输入蒸发器4中吸热蒸发变成冷剂蒸气，高温冷冻水在蒸发器4中被降温为低温冷冻水输入所需制冷环境中完成制冷，冷剂蒸气输入吸收器5中，被溴化锂浓溶液吸收变为溴化锂稀溶液，稀释产生的热量被冷却海水带走，溴化锂稀溶液溶液分别流入高温溶液热交换器7和低温溶液热交换器6中与溴化锂浓溶液进行热量交换后各自温度升高到一定温度分别输入高压发生器1和低压发生器2完成制冷循环；

海水淡化过程——高压发生器1排出的低温烟气输入烟气换热器8，对循环水进行加热，低温烟气变为温度更低的低温废气排出，循环水被加热至一定温度后输入第一蒸发器9中加热预热海水，然后降低到一定温度时再输入烟气换热器8中，完成热量传递，预热海水在一定真空度下被加热至沸腾产生水蒸气变为浓盐水，与来自制冷装置的冷凝器3的预热海水按一定比例混合输入第二蒸发器10，水蒸气在第二蒸发器10内进行冷凝放热变为淡水，预热海水在第二蒸发器10内更高的真空度下被加热至沸腾再次产生水蒸气变为浓盐水排出，淡水和水蒸气都输入海水淡化装置的冷凝器11，被冷却海水冷凝后变为常温淡水输入储淡装置12储存。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种烟气余热利用冷淡联供系统，其特征在于：包括制冷装置和海水淡化装置；制冷装置采用双效并联溴化锂吸收式制冷机，包括高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、低温溶液热交换器和高温溶液热交换器；海水淡化装置采用双效蒸馏式海水淡化装置，包括烟气换热器、第一蒸发器、第二蒸发器、冷凝器和储淡容器；高压发生器的高温烟气进口连接至高温烟气排放源、低温烟气出口连接至烟气换热器的烟气入口、高温冷剂蒸气出口连接至低压发生器的高温冷剂蒸气入口、高温溴化锂稀溶液入口连接至高温溶液热交换器的高温溴化锂稀溶液出口、高温溴化锂浓溶液出口连接至高温溶液热交换器的高温溴化锂浓溶液入口；低压发生器的高温冷剂水出口和低温冷剂蒸气出口均连接至制冷装置的冷凝器的冷剂入口、低温溴化锂稀溶液入口连接至低温溶液热交换器的低温溴化锂稀溶液出口、低温溴化锂浓溶液出口连接至低温溶液热交换器低温溴化锂浓溶液入口；制冷装置的冷凝器的冷剂水出口连接至蒸发器的冷剂水入口、冷却海水入口连接至外界海水、冷却海水出口分别连接至第一蒸发器和第二蒸发器的预热海水入口；蒸发器的冷剂蒸气出口连接至吸收器的冷剂蒸气入口、冷冻水入口和冷冻水出口均连接至所需制冷环境；吸收器的溴化锂浓溶液入口分别连接至高温热交换器和低温热交换器的溴化锂浓溶液出口、溴化锂稀溶液出口分别连接至高温溶液热交换器和低温溶液热交换器的溴化锂稀溶液入口、冷却海水入口和冷却海水出口均连接至海水；烟气换热器的烟气出口与外界大气相连、低温循环水入口连接至第一蒸发器的循环水出口、高温循环水出口连接至第一蒸发器的循环水入口；第一蒸发器的浓盐水出口连接至第二蒸发器的预热海水入口、水蒸气出口连接至第二蒸发器的水蒸气入口；第二蒸发器的淡水出口和水蒸气出口均连接至海水淡化装置的冷凝器的淡水入口、浓盐水出口连接至海水；海水淡化装置的冷凝器的常温淡水出口连接至储淡装置的常温淡水入口、冷却海水入口和冷却海水出口均连接至海水。

2.如权利要求1所述的烟气余热利用冷淡联供系统，其特征在于：高压发生器、低压发生器、制冷装置的冷凝器、蒸发器、吸收器、第一蒸发器和第二蒸发器都独立安装真空泵来维持内部中空度。

3.如权利要求2所述的烟气余热利用冷淡联供系统，其特征在于：低压发生器内部真空度远高于高压发生器内部真空度，第二蒸发器内部真空度高于第一蒸发器内部中空度。

4.如权利要求1所述的烟气余热利用冷淡联供系统，其特征在于：高温烟气排放源为动力设备的排气口。

5.一种如权利要求1至4任一所述的柴油机烟气余热利用冷淡联供系统的工作方法，其特征在于：

制冷过程——高温烟气排放源排出的高温烟气进入高压发生器，与高温溴化锂稀溶液进行热交换后，高温烟气变为低温烟气，高温溴化锂稀溶液在一定低压条件下被加热沸腾蒸发出水蒸气变为溴化锂浓溶液流入高温溶液热交换器，蒸发出的水蒸气作为高温冷剂蒸气输入低压发生器中对低温溴化锂稀溶液加热，在更低的压力下低温溴化锂溶液沸腾蒸发出低温冷剂蒸气变成低温溴化锂浓溶液流入低温溶液热交换器，高温冷剂蒸气冷凝放热后变为高温冷剂水与低温冷剂蒸气混合流入制冷装置的冷凝器被冷却为冷剂水，制冷装置的冷凝器中冷却海水吸热升高到一定温度后作为预热海水输入第一蒸发器和第二蒸发器，冷剂水输入蒸发器中吸热蒸发变成冷剂蒸气，高温冷冻水在蒸发器中被降温为低温冷冻水输入所需制冷环境中完成制冷，冷剂蒸气输入吸收器中，被溴化锂浓溶液吸收变为溴化锂稀溶液，稀释产生的热量被冷却海水带走，溴化锂稀溶液溶液分别流入高温溶液热交换器和低温溶液热交换器中与溴化锂浓溶液进行热量交换后各自温度升高到一定温度分别输入高压发生器和低压发生器完成制冷循环；

海水淡化过程——高压发生器排出的低温烟气输入烟气换热器，对循环水进行加热，低温烟气变为温度更低的低温废气排出，循环水被加热至一定温度后输入第一蒸发器中加热预热海水，然后降低到一定温度时再输入烟气换热器中，完成热量传递，预热海水在一定真空度下被加热至沸腾产生水蒸气变为浓盐水，与来自制冷装置的冷凝器的预热海水按一定比例混合输入第二蒸发器，水蒸气在第二蒸发器内进行冷凝放热变为淡水，预热海水在第二蒸发器内更高的真空度下被加热至沸腾再次产生水蒸气变为浓盐水排出，淡水和水蒸气都输入海水淡化装置的冷凝器，被冷却海水冷凝后变为常温淡水输入储淡装置储存。