CN112483205A - 一种智能调节的冷热电联产系统 - Google Patents

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刘雪玲
牛锦涛
汪健生
王源铭
付伟娟
董丽玮
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Abstract

本发明提供一种智能调节的冷热电联产系统，包括电网(1)、控制调节中心(2)、温度传感器3、热源(4)、可变换热面积的第一换热器(5)、可变换热面积的第二换热器(6)、热用户(7)、透平(8)、冷却器(9)、工质泵(10)、预热器(11)、压缩机(12)、发电机(13)、回热器(14)、膨胀阀(15)、蒸发器(16)和冷用户(17)，其中，发电机(13)发电后在满足自身区域的需求后将电能传输至电网，实现电能的跨区域传输；由控制调节中心结合环境温度及用户需求进行动态调节。

Description

一种智能调节的冷热电联产系统
技术领域
本发明属于高中低品位热源综合利用领域，具体涉及到一种智能调节的冷热电联产系统。
背景技术
请参阅图1，图1为双压有机朗肯循环热电联产系统，对于双压有机朗肯循环热电联产系统而言，可以提高系统的热效率，但是当热负荷需求较小时，系统热效率依然会降低；除此之外，系统的各部件均属于设计工况，并不能进行自主调节。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能调节的冷热电联产系统，实现高中低品位热源的综合利用，并针对环境变化和用户需求实现自主调节，在充分满足用户需求的前提下实现效益的最大化。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种智能调节的冷热电联产系统，包括电网(1)、控制调节中心(2)、温度传感器3、热源(4)、可变换热面积的第一换热器(5)、可变换热面积的第二换热器(6)、热用户(7)、透平(8)、冷却器(9)、工质泵(10)、预热器(11)、压缩机(12)、发电机(13)、回热器(14)、膨胀阀(15)、蒸发器(16)和冷用户(17)，其中，
发电机(13)发电后在满足自身区域的需求后将电能传输至电网，实现电能的跨区域传输；由控制调节中心结合环境温度及用户需求进行动态调节；
热源(4)首先经过可变换热面积的第一换热器(5)，在可变换热面积的第一换热器(5)中释放热量为换热介质加热；从可变换热面积的第一换热器(5)流出后进入可变换热面积的第二换热器(6)进一步释放热量为热用户(7)供热；
热用户(7)和可变换热面积的第二换热器(6)之间通过水进行循环，回水在可变换热面积的第二换热器(6)中吸收热源释放的热量升温至供热温度，流出换热器之后进入热用户(7)中供热，在热用户(7)中散热后降温至回水温度；
换热介质在可变换热面积的第一换热器(5)中吸热增温，升温后的换热介质进入透平(8)中进行膨胀做功，并带动压缩机(12)和发电机(13)转动；换热介质从透平(8)中出来之后经过冷却器(9)进行降温，降温后的换热介质进入工质泵(10)中进行压缩升压，升压后的换热介质进入预热器(11)进行吸热升温，之后再进入可变换热面积的第一换热器(5)，完成一个循环；
经过压缩机(12)压缩的换热介质变作高温高压气体，进入预热器(11)中对发电循环中的换热介质预热，保持高压的同时降低自身的温度，之后进入回热器(14)中进一步降低自身温度，此后经过膨胀阀(15)进行节流，变成低温低压的液态的换热介质，之后进入蒸发器(16)中进行吸热蒸发，为冷用户(17)提供冷量，之后进入回热器(14)中吸热，最后回到压缩机(12)中进行压缩；
液态的换热介质在蒸发器(16)中吸热蒸发，降低蒸发器(16)与冷用户(17)中间循环的冷冻水温度；从蒸发器(16)中流出的低温冷冻水流入冷用户(17)为其提供冷量，并吸收冷用户(17)中的热量，再回到蒸发器(16)中。
优选地，所述的换热介质为CO2。
所述的可变换热面积的第一换热器和第二换热器均由若干换热单元(20)和若干电磁阀(23)组成，不同的换热单元(20)采用并联方式进行连接，在换热单元(20)两端均由电磁阀(23)控制流体流入和流出。
透平(8)、压缩机(12)和发电机(13)属于同轴转动，其中压缩机(12)和发电机(13)由轴带动齿轮进行转动，通过调换不同的齿轮，对透平(8)转动产生的机械功进行自由分配，从而实现压缩机耗功和发电机发电之间的调节。
冷却器(9)通过空气进行冷却。
本发明通过对热源的分级利用实现为用户提供冷、热和电三种形式的能量，实现了热源的充分利用；系统通过控制调节中心的动态调节实现了在满足用户需求的为前提下的最大效益。
附图说明
图1为双压有机朗肯循环热电联产系统
图2为智能调节的冷热电联产系统
附图2中，1、电网，2、控制调节中心，3、温度传感器，4、热源，5、可变换热面积的换热器，6、可变换热面积的换热器，7、热用户，8、透平，9、冷却器，10、工质泵，11、预热器，12、压缩机，13、发电机，14、回热器，15、膨胀阀，16、蒸发器，17、冷用户。
图3为可变换热面积的换热器(5/6)示意图
附图3中，18、流体(1)，19、流体(2)，20、换热单元，21、内管，22、外管，23、电磁阀。
具体实施方式
以下结合附图2和附图3对本发明做进一步说明
附图2为智能调节的冷热电联产系统，具体由电网1、控制调节中心2、温度传感器3、热源4、可变换热面积的第一换热器5、可变换热面积的第二换热器6、热用户7、透平8、冷却器9、工质泵10、预热器11、压缩机12、发电机13、回热器14、膨胀阀15、蒸发器16和冷用户17组成。
附图3为变换热面积的换热器(5/6)示意图，具体由流体(1)18、流体(2)19、换热单元20、内管21、外管22和电磁阀23组成。
如图2所示，热源4首先进入可变换热面积的第一换热器5中释放热量，对高压低温的CO2进行加热，使其变成高温高压气体，从可变换热面积的第一换热器5中流出后进入可变换热面积的第二换热器6中进一步释放热量，对为热用户7供热的循环工质进行加热，使其达到供热温度，最后流出；为热用户7供热的循环工质在可变换热面积的第二换热器6中吸收热量升高温度进入热用户7中供热释放热量，降低温度流出，之后再次流入可变换热面积的第二换热器6中，完成一个循环；从可变换热面积的第一换热器5中流出的高温高压CO2进入透平8中进行膨胀做功，产生机械功，带动压缩机12和发电机13进行工作，从透平8中出来后进入冷却器9中由空冷进行冷却，成为低压低温气体，之后进入工质泵10中进行压缩升压，流出后进入预热器11中进行预热，最后再次回到可变换热面积的第一换热器5进行吸热；由发电机13产生的电能传输至电网1中进行供电；CO2被压缩机12利用透平8产生的机械功压缩为高温高压气体，之后进入预热器11中释放热量，变作高压中温气体，之后进入回热器14中进一步释放热量，降低自身温度，流出后进入膨胀阀15中进行节流，变作低温低压液体流入蒸发器16中进行吸热蒸发，降低为冷用户17供冷的循环工质的温度，之后进入回热器14中进行吸热，最后回到压缩机12中进行压缩；为冷用户17供冷的循环工质经过蒸发器16降温后进入冷用户17中吸热供冷，流出后回到蒸发器16中吸热，完成一个循环；电网1为热用户7、冷用户17以及各类设备进行供电；控制调节中心2将根据温度传感器3收集数据和用户需求进行计算分析，之后对可变换热面积的换热器(5和6)进行换热面积的调整，实现对热用户7供热量的调整，通过对压缩机和发电机所利用透平8产生的机械功的分配的调整实现对冷用户17供冷量的调整，完成整个调节工作。
对压缩机12和发电机13分配机械功进一步说明：透平8、压缩机12和发电机13为同轴转动，其中压缩机12和发电机13由轴带动的齿轮转动进行工作，不同的齿轮使压缩机12和发电机13的具备不同的转速，因此调换所对应的工作齿轮就可以实现转速的调节，完成压缩机12和发电机13对透平8产生的机械功的分配。
对可变换热器面积的换热器(5/6)详细控制方式进一步说明：如图3所示，可变换热面积的换热器由若干换热单元20和若干电磁阀23组成，不同的换热单元20采用并联方式进行连接，在换热单元20两端均由电磁阀23控制流体流入和流出；控制调节中心2可控制可变换热面积的换热器(5和6)中的电磁阀23的开闭，从而控制换热单元20的使用数量，改变换热器实际使用的换热面积，实现换热器换热面积的调节。
以上所述，仅为本发明具体实施案例说明，不能以此限定本发明的权利保护范围。凡根据本发明申请权利要求书及说明书内容所作的等效变化与修改，皆在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能调节的冷热电联产系统，包括电网(1)、控制调节中心(2)、温度传感器3、热源(4)、可变换热面积的第一换热器(5)、可变换热面积的第二换热器(6)、热用户(7)、透平(8)、冷却器(9)、工质泵(10)、预热器(11)、压缩机(12)、发电机(13)、回热器(14)、膨胀阀(15)、蒸发器(16)和冷用户(17)，其中，
发电机(13)发电后在满足自身区域的需求后将电能传输至电网，实现电能的跨区域传输；由控制调节中心结合环境温度及用户需求进行动态调节；
热源(4)首先经过可变换热面积的第一换热器(5)，在可变换热面积的第一换热器(5)中释放热量为换热介质加热；从可变换热面积的第一换热器(5)流出后进入可变换热面积的第二换热器(6)进一步释放热量为热用户(7)供热；
热用户(7)和可变换热面积的第二换热器(6)之间通过水进行循环，回水在可变换热面积的第二换热器(6)中吸收热源释放的热量升温至供热温度，流出换热器之后进入热用户(7)中供热，在热用户(7)中散热后降温至回水温度；
换热介质在可变换热面积的第一换热器(5)中吸热增温，升温后的换热介质进入透平(8)中进行膨胀做功，并带动压缩机(12)和发电机(13)转动；换热介质从透平(8)中出来之后经过冷却器(9)进行降温，降温后的换热介质进入工质泵(10)中进行压缩升压，升压后的换热介质进入预热器(11)进行吸热升温，之后再进入可变换热面积的第一换热器(5)，完成一个循环；
经过压缩机(12)压缩的换热介质变作高温高压气体，进入预热器(11)中对发电循环中的换热介质预热，保持高压的同时降低自身的温度，之后进入回热器(14)中进一步降低自身温度，此后经过膨胀阀(15)进行节流，变成低温低压的液态的换热介质，之后进入蒸发器(16)中进行吸热蒸发，为冷用户(17)提供冷量，之后进入回热器(14)中吸热，最后回到压缩机(12)中进行压缩；
液态的换热介质在蒸发器(16)中吸热蒸发，降低蒸发器(16)与冷用户(17)中间循环的冷冻水温度；从蒸发器(16)中流出的低温冷冻水流入冷用户(17)为其提供冷量，并吸收冷用户(17)中的热量，再回到蒸发器(16)中。
2.根据权利要求1所述的冷热电联产系统，其特征在于，所述的换热介质为CO2。
3.根据权利要求1所述的冷热电联产系统，其特征在于，所述的可变换热面积的第一换热器和第二换热器均由若干换热单元(20)和若干电磁阀(23)组成，不同的换热单元(20)采用并联方式进行连接，在换热单元(20)两端均由电磁阀(23)控制流体流入和流出。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的冷热电联产系统，其特征在于，透平(8)、压缩机(12)和发电机(13)属于同轴转动，其中压缩机(12)和发电机(13)由轴带动齿轮进行转动，通过调换不同的齿轮，对透平(8)转动产生的机械功进行自由分配，从而实现压缩机耗功和发电机发电之间的调节。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的冷热电联产系统，其特征在于，冷却器(9)通过空气进行冷却。
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