CN112880230A - 一种发电制冷联合系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发电制冷联合系统,发生器吸收低品位热源;透平组件入口与发生器水蒸气出口相连;发电机被透平组件输出机械能带动运行,产生电能供给电能用户;透平组件出口与吸收器水蒸气入口相连;吸收器溶液出口与泵入口相连,泵出口与发生器溶液入口相连;发生器溶液出口与第一节流阀入口相连;第一节流阀出口与分离器入口相连;分离器水蒸气出口与冷凝器热侧工质入口相连;冷凝器热侧工质出口与第二节流阀入口相连;第二节流阀出口与蒸发器制冷工质入口相连,蒸发器制冷工质出口与吸收器水蒸气入口相连,对冷能用户流体降温;分离器溶液出口与第三节流阀入口相连,第三节流阀出口与吸收器溶液入口相连。上述系统,提供制冷量,保证发电量。

Description

一种发电制冷联合系统
技术领域
本发明涉及发电制冷设备技术领域,特别涉及一种发电制冷联合系统。
背景技术
当今能源结构中存在着大量没有被充分利用的低品味余热如:太阳能、地热能、海洋能、工业生产中的余热及热能动力设备运行时的余热等等。这些低品位余热的浪费进一步加剧了环境污染和能源危机。因此,需要采用先进高效的余热回收系统来充分利用这一部分低品位余热,从而减小不可再生能源的消耗,优化能源消费结构,降低环境污染,实现节能减排的目标。
目前应用较多的低品位余热回收利用方式有水蒸气、二氧化碳或有机工质等单一工质郎肯循环,这种循环系统由于工质在热源吸热和热沉放热过程中发生相变使得温度保持不变,相应的工质与热源和热沉之间的温差较大,不可逆损失较大。
而以混合物氨水为工质的卡林纳(Kalina)循环,混合物工质在热源吸热和热沉放热过程中浓度发生变化使得温度相应变化,混合物工质与热源和热沉之间的温差较小,表现出更好的换热匹配特性,从而提高换热性能,减小不可逆损失,但氨水工质的作功能力不如溴化锂水溶液,且卡林纳循环无法提供冷能。
高斯瓦米(Goswami)循环同样采用混合物氨水作为循环工质,循环中过热氨气在透平中膨胀作功,膨胀降温后的氨气进入换热器吸热制冷提供冷能,高斯瓦米循环通过采用透平乏气的显热制冷,与相变潜热相比,气体显热非常小,因此该系统的制冷能力较差。
一些基于氨水的吸收式动力和制冷联合系统,其中一些系统将发生器产生的工质分流成两部分,一部分用来在透平中膨胀作功,一部分通过冷凝器、节流阀和蒸发器来实现制冷,这种系统将本来用于作功的工质用来制冷显著降低了系统的作功能力。
还有一些系统将透平膨胀作功后的工质依次通入冷凝器、节流阀和蒸发器来实现冷电联供,需要注意的是膨胀作功后的工质在冷凝器中被常温水冷却成饱和液体,其饱和压力受到环境温度的影响,相应的透平背压显著增加,从而减小系统的输出功;此外蒸发器的蒸发温度决定制冷工质的饱和压力,从而影响吸收器的压力,与单一的吸收式动力循环相比,这种冷电联供系统的吸收器压力显著降低,使得相同温度下吸收器流出的混合流体中作功工质的质量分数下降,相应的发生器中分离出的作功工质减小,进而降低系统的作功能力。
因此,如何提供制冷量,保证系统不因为提供额外的制冷而显著减小发电量,是本技术领域人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种发电制冷联合系统,以提供制冷量,保证系统不因为提供额外的制冷而显著减小发电量。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种发电制冷联合系统,包括:
发生器,所述发生器用于吸收低品位热源,所述发生器内的溶液在吸收所述低品位热源的热量后升温并分离出水蒸气;
透平组件,所述透平组件的入口与所述发生器的水蒸气出口相连;
发电机,所述发电机被所述透平组件输出的机械能带动运行,所述发电机产生的电能用于提供给电能用户;
吸收器,所述透平组件的出口与所述吸收器的水蒸气入口相连;
泵,所述吸收器的溶液出口与所述泵的入口相连,所述泵的出口与所述发生器的溶液入口相连,所述泵用来驱动所述发电制冷联合系统中的工质流动;
第一节流阀,所述发生器的溶液出口与所述第一节流阀的入口相连;
分离器,所述第一节流阀的出口与所述分离器的入口相连;
冷凝器,所述分离器的水蒸气出口与所述冷凝器的热侧工质入口相连;
第二节流阀,所述冷凝器的热侧工质出口与所述第二节流阀的入口相连;
蒸发器,所述第二节流阀的出口与所述蒸发器的制冷工质入口相连,所述蒸发器的制冷工质出口与所述吸收器的水蒸气入口相连,所述蒸发器用于对供给冷能用户的流体降温;
第三节流阀,所述分离器的溶液出口与第三节流阀的入口相连,所述第三节流阀的出口与所述吸收器的溶液入口相连。
可选地,上述发电制冷联合系统中,还包括设置于所述蒸发器的制冷工质出口与所述吸收器的水蒸气入口之间的压气机,所述蒸发器的制冷工质出口与所述压气机的入口相连,所述压气机的出口与所述吸收器的水蒸气入口相连。
可选地,上述发电制冷联合系统中,所述压气机被所述透平组件输出的机械能带动运行。
可选地,上述发电制冷联合系统中,所述透平组件、所述发电机及所述压气机同轴相连。
可选地,上述发电制冷联合系统中,所述透平组件包括高压透平及低压透平;
所述发生器的水蒸气出口与所述高压透平的入口相连;所述低压透平的出口与所述吸收器的水蒸气入口相连;
所述发电制冷联合系统还包括再热器,所述高压透平的出口与所述再热器的冷侧工质入口相连,所述再热器的冷侧工质出口与所述低压透平入口相连,所述分离器的溶液出口与所述再热器的热侧工质入口相连,所述再热器的热侧工质出口与所述第三节流阀的入口相连。
可选地,上述发电制冷联合系统中,所述高压透平、所述低压透平与所述发电机同轴相连。
可选地,上述发电制冷联合系统中,还包括溶液换热器;
所述泵的出口与溶液换热器的冷侧工质入口相连,所述溶液换热器的冷侧工质出口与所述发生器的溶液入口相连,所述再热器的热侧工质出口与所述溶液换热器的热侧工质入口相连,所述溶液换热器的热侧工质出口与所述第三节流阀的入口相连。
可选地,上述发电制冷联合系统中,所述发生器为用于回收利用低品位余热的低品位余热发生器;
所述低品位余热发生器内的溶液为溴化锂水溶液,所述溴化锂水溶液在吸收低品位热源的热量后升温并分离出水蒸气。
从上述的技术方案可以看出,本发明提供的发电制冷联合系统,发生器内的溶液吸收低品位热源的热量后升温并分离出水蒸气,水蒸气通过透平组件膨胀作功,透平组件膨胀作功输出的机械能带动发电机将机械能转换为电能供给电能用户;发生器内的溶液分离水蒸气后的高浓度溶液通过第一节流阀节流降压后其饱和浓度升高,随后进入分离器进一步分离出额外的水蒸气,这部分水蒸气作为制冷工质依次通过冷凝器冷凝成饱和液体,再通过第二节流阀节流降温降压,使其温度降低到蒸发温度,随后进入蒸发器吸热蒸发成饱和气体,从而利用水的蒸发潜热制冷,将蒸发器另一侧的流体降温后供给需要冷能的冷能用户,从而实现蒸发器用于对供给冷能用户的流体降温的作用,蒸发后的水蒸气与经过透平组件膨胀作功后的水蒸气汇合流入吸收器。分离器进一步分离出额外的水蒸气后得到更高浓度的溶液,溶液经过第三节流阀15降压后流入吸收器,并在吸收器中吸收通过蒸发器蒸发后的水蒸气和经过透平组件膨胀作功后的水蒸气,吸收冷凝后的低浓度饱和溶液在泵的泵送作用下流回发生器。
即,发电制冷联合系统具有并联的发电循环和制冷循环,发电循环包括发生器、透平组件、发电机、吸收器、泵和第三节流阀,动力循环工质为发生器内的溶液吸收低品位热源的热量后升温并分离出的水蒸气;制冷循环包括发生器、第一节流阀、分离器、冷凝器、第二节流阀、蒸发器、吸收器、泵和第三节流阀,制冷工质为溶液通过第一节流阀节流后进入分离器进一步分离出的水蒸气;并联的发电循环和制冷循环共用发生器、吸收器、泵和第三节流阀。
通过上述设置,使得发电循环和制冷循环并联,溶液进入分离器后额外产生的水蒸气用来制冷,不会减小本来用于作功的水蒸气(发生器内的溶液吸收低品位热源的热量后升温并分离出的水蒸气)量,并且,冷凝器的冷凝温度也不会影响透平组件的透平背压,蒸发器的蒸发温度同样不会影响透平背压以及吸收器出口的溶液浓度,因此,本发明提供的发电制冷联合系统,既能提供制冷量,还能保证发电量不会因为额外的制冷而显著减小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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的附图。
图1为本发明实施例提供的发电制冷联合系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种发电制冷联合系统,以提供制冷量,保证系统不因为提供额外的制冷而显著减小发电量。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明实施例提供了一种发电制冷联合系统,包括发生器1、透平组件、发电机4、吸收器6、泵7、第一节流阀9、分离器10、冷凝器11、第二节流阀12、蒸发器13及第三节流阀15。发生器1用于吸收低品位热源,发生器1内的溶液在吸收低品位热源的热量后升温并分离出水蒸气;透平组件的入口与发生器1的水蒸气出口相连;发电机4被透平组件输出的机械能带动运行,发电机4产生的电能用于提供给电能用户30;透平组件的出口与吸收器6的水蒸气入口相连,吸收器6的溶液出口与泵7的入口相连; 泵7出口与发生器1的溶液入口相连,泵7用来驱动发电制冷联合系统中的工质流动;发生器1的溶液出口与第一节流阀9的入口相连;第一节流阀9的出口与分离器10的入口相连;分离器10的水蒸气出口与冷凝器11的热侧工质入口相连;冷凝器11的热侧工质出口与第二节流阀12的入口相连;第二节流阀12的出口与蒸发器13的制冷工质入口相连,蒸发器13的制冷工质出口与吸收器6的水蒸气入口相连,蒸发器13用于对供给冷能用户20的流体降温;分离器10的溶液出口与第三节流阀15的入口相连;第三节流阀15的出口与吸收器6的溶液入口相连。
本发明实施例提供的发电制冷联合系统,发生器1内的溶液吸收低品位热源的热量后升温并分离出水蒸气,水蒸气通过透平组件膨胀作功,透平组件膨胀作功输出的机械能带动发电机4将机械能转换为电能供给电能用户30;发生器1内的溶液分离水蒸气后的高浓度溶液通过第一节流阀9节流降压后其饱和浓度升高,随后进入分离器10进一步分离出额外的水蒸气,这部分水蒸气作为制冷工质依次通过冷凝器11冷凝成饱和液体,再通过第二节流阀12节流降温降压,使其温度降低到蒸发温度,随后进入蒸发器13吸热蒸发成饱和气体,从而利用水的蒸发潜热制冷,将蒸发器13另一侧的流体降温后供给需要冷能的冷能用户20,从而实现蒸发器13用于对供给冷能用户20的流体降温的作用,蒸发后的水蒸气与经过透平组件膨胀作功后的水蒸气汇合流入吸收器6;分离器10进一步分离出额外的水蒸气后得到更高浓度的溶液,溶液经过第三节流阀15降压后流入吸收器6,并在吸收器6中吸收通过蒸发器13蒸发后的水蒸气和经过透平组件膨胀作功后的水蒸气,吸收冷凝后的饱和溶液在泵7的泵送作用下流回发生器1。
本发明实施例提供的发电制冷联合系统,还包括设置于蒸发器13的制冷工质出口与吸收器6的水蒸气入口之间的压气机5,蒸发器13的制冷工质出口与压气机5的入口相连,压气机5的出口与吸收器6的水蒸气入口相连。
为了减少额外输入的能量,压气机5被透平组件输出的机械能带动运行。
本实施例中,透平组件输出的机械能主要用来带动发电机4将机械能转换为电能供给用电用户,并且,透平组件输出的少量机械能用来带动压气机5旋转从而压缩制冷工质。
为了方便设置,透平组件、发电机4及压气机5同轴相连。通过上述设置,提高了结构紧凑性。也可以采用传动装置使得透平组件、发电机4及压气机5非同轴相连。
制冷工质流经蒸发器13蒸发吸热成饱和气体后,经过压气机5,被压气机5压缩使得制冷工质压力升高到吸收器6出口处饱和溶液对应的饱和压力,随后与透平组件膨胀后的作功工质混合并流入吸收器6,避免了蒸发器13蒸发温度对吸收器6出口处饱和溶液浓度的影响。即,避免了蒸发器13因蒸发温度较低相应的制冷工质饱和压力较低,使得吸收器6出口处饱和溶液在温度一定而压力较低的条件下作功和制冷工质的质量分数较低,减小了作功工质和制冷工质的质量流量。
本发明实施例提供的发电制冷联合系统,不仅包括一个常规发生器1用来回收利用低品位余热从而产生用于在透平中膨胀作功的水蒸气,同时还包含一个由第一节流阀9和分离器10组成的联合装置用来进一步分离从发生器1中流出的高浓度溶液进而产生额外的水蒸气,这部分水蒸气作为制冷工质依次在冷凝器11中冷凝成饱和液体,在第二节流阀12中降温降压,最后在蒸发器13中蒸发吸热,从而利用水的蒸发潜热制冷,来降低供给冷能用户20的流体温度。很显然,本发明实施例提供的发电制冷联合系统采用水的蒸发潜热制冷,其制冷量要显著高于高斯瓦米循环利用透平乏气显热制冷的制冷量;并且该冷电联供系统的制冷工质是由另一个蒸汽发生装置(分离器10)额外产生的,不会减小用于作功的工质流量,因此其发电量显著高于通过分流作功工质而实现冷电联供的吸收式循环;此外,不同于利用发电循环透平乏气继续进行制冷循环的吸收式冷电联供系统,该系统发电循环和制冷循环是串联的,制冷循环中的冷凝器冷凝温度影响透平背压,而蒸发器的蒸发温度影响吸收器的压力和作功工质质量分数,进而显著降低发电循环的发电量,而本发明实施例提供的发电制冷联合系统的制冷循环与发电循环是并联的,制冷循环参数不会对发电循环造成上述影响。因此,既能提供制冷量,同时还能保证系统不会因为提供额外的冷能而显著减小发电量。
本实施例中,透平组件包括高压透平2及低压透平3;发生器1的水蒸气出口与高压透平2的入口相连;低压透平3的出口与吸收器6的水蒸气入口相连;发电制冷联合系统还包括再热器14,高压透平2的出口与再热器14的冷侧工质入口相连,再热器14的冷侧工质出口与低压透平3入口相连,分离器10的溶液出口与再热器14的热侧工质入口相连,再热器14的热侧工质出口与第三节流阀15的入口相连,第三节流阀15的出口与吸收器6的溶液入口相连。通过在两个透平(高压透平2及低压透平3)之间布置再热器14来开展再热循环,从而进一步提高冷电联供系统的发电效率。
发生器1内的溶液吸收低品位热源的热量后升温并分离出水蒸气,水蒸气通过高压透平2膨胀作功,作功后的水蒸气进入再热器14再热升温后进入低压透平3进一步膨胀作功,发生在再热器14中的再热过程提高了工质的做功能力。通过上述设置,有效提高了透平组件输出的机械能,从而提高了发电效率。
为了方便布置,高压透平2、低压透平3与发电机4同轴相连。即,高压透平2和低压透平3输出的机械能主要用来带动同轴相连的发电机4将机械能转换为电能供给电能用户30。
本发明实施例提供的发电制冷联合系统中,还包括溶液换热器8;泵7的出口与溶液换热器8的冷侧工质入口相连,溶液换热器8的冷侧工质出口与发生器1的溶液入口相连,再热器14的热侧工质出口与溶液换热器8的热侧工质入口相连,溶液换热器8的热侧工质出口与第三节流阀15的入口相连。离开分离器10的溶液进入再热器14将部分热量传递给作功工质,随后在溶液换热器8中进一步释放热量;离开吸收器6的低浓度溶液在泵7的泵送作用下在溶液换热器8中吸收热量,最后流回发生器1。有效提高了热量回收利用率。本实施例中,发生器1内的溶液为溴化锂水溶液,溴化锂水溶液在吸收低品位热源的热量后升温并分离出水蒸气。当然,也可以设置为其他溶液,在此不再一一介绍且均在保护范围之内。
本实施例中,低品位热源可以是地热能、太阳能、海洋能、工业生产中的余热,热能动力设备运行时的余热、其它基于高品位或中品位热源的能源转换系统的低温余热。本发明实施例提供的发电制冷联合系统为基于低品位热源的新型吸收式发电制冷联合系统,其适用的热源种类很多,具有很好的应用前景。
本发明实施例提供的发电制冷联合系统具有并联的发电循环和制冷循环,发电循环包括发生器1、带有再热循环的透平组件(高压透平2、低压透平3、再热器14)、发电机4、吸收器6、泵7、溶液换热器8和第三节流阀15,动力循环工质为发生器1内的溶液吸收低品位热源的热量后升温并分离出的气体(如发生器1内溶液为溴化锂水溶液时,气体为水蒸气);制冷循环包括发生器1、第一节流阀9、分离器10、冷凝器11、第二节流阀12、蒸发器13、压气机5、吸收器6、泵7、溶液换热器8和第三节流阀15,制冷工质为溶液通过第一节流阀9节流后进入分离器10进一步分离出的气体。其中,并联的发电循环和制冷循环共用发生器1、吸收器6、泵7、溶液换热器8和第三节流阀15。
通过上述设置,使得发电循环和制冷循环并联,溶液进入分离器10后额外产生的水蒸气用来制冷,不会减小本来用于作功的水蒸气(发生器1内的溶液吸收低品位热源的热量后升温并分离出的水蒸气)量,并且,冷凝器11的冷凝温度也不会影响透平组件的透平背压,蒸发器13的蒸发温度同样不会影响透平背压以及吸收器6出口的饱和溶液浓度,因此,本发明实施例提供的发电制冷联合系统,既能提供制冷量,还能保证发电量不会因为额外的制冷而显著减小。
可以理解的是,由于两个发电循环和制冷循环的独立性较强,不会因为调节制冷循环的制冷参数而显著影响发电循环的性能,因此,可以根据需求更方便地调节发电量和制冷量。如,不同冷凝温度下冷凝器11出口的制冷工质饱和压力不同,相应的通过第一节流阀9和分离器10的溶液压力不同,分离器10出口的溶液饱和浓度发生变化,从而决定分离器10分离的制冷工质质量流量,进而改变制冷循环的制冷量,即本发电制冷联合系统中制冷循环可以通过调节冷凝器11的冷凝温度来调节制冷量且不会影响到发电循环;调节蒸发器13的蒸发温度也可以调节制冷量并满足不同的制冷需求。
本发明具体实施方案为:低品位热源的热量在发生器1中传递给溴化锂水溶液,使得溴化锂水溶液温度升高,饱和浓度升高,部分水蒸气从溴化锂水溶液中分离出来;从发生器1中分离出来的水蒸气在高压透平2中膨胀作功将水蒸气的热能转换为高压透平2的机械能;高压透平2中膨胀降温后的水蒸气进入再热器14再热升温从而提高水蒸气的作功能力,随后进入低压透平3进一步膨胀作功,将水蒸气的热能进一步转换为低压透平3的机械能;高压透平2和低压透平3的机械能传递给同轴连接的发电机4和压气机5用来将机械能转换为电能以及压缩蒸发器13流出的水蒸气;同时发生器1流出的高浓度溴化锂水溶液通过第一节流阀9节流降压后饱和浓度进一步升高,随后进入分离器10进一步分离出额外的水蒸气和浓度更高的溴化锂水溶液;分离器10分离出的水蒸气通过冷凝器11被冷凝成饱和液体,随后通过第二节流阀12进一步节流降压降温;流出第二节流阀12的制冷工质进入蒸发器13蒸发吸热,利用水的蒸发潜热制冷使得供给冷能用户的流体温度降低;流出蒸发器13的饱和气体通过压气机5压缩升压;同时离开分离器10的溴化锂水溶液进入再热器14将部分热量传递给作功工质,随后在溶液换热器8中进一步释放热量;流出溶液换热器8的溴化锂水溶液通过第三节流阀15节流降压,随后流入吸收器6吸收低压透平3膨胀作功后的水蒸气以及压气机5压缩升压后的水蒸气,并在吸收器6中被冷却形成低浓度的饱和溴化锂水溶液;离开吸收器6的低浓度溴化锂水溶液被泵7压缩增压后在溶液换热器8中吸收热量,最后流回发生器1,形成一个完整的溴化锂吸收式发电制冷联合循环。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种发电制冷联合系统,其特征在于,包括:
发生器(1),所述发生器(1)用于吸收低品位热源,所述发生器(1)内的溶液在吸收所述低品位热源的热量后升温并分离出水蒸气;
透平组件,所述透平组件的入口与所述发生器(1)的水蒸气出口相连;
发电机(4),所述发电机(4)被所述透平组件输出的机械能带动运行,所述发电机(4)产生的电能用于提供给电能用户(30);
吸收器(6),所述透平组件的出口与所述吸收器(6)的水蒸气入口相连;
泵(7),所述吸收器(6)的溶液出口与所述泵(7)的入口相连,所述泵(7)的出口与所述发生器(1)的溶液入口相连,所述泵(7)用来驱动所述发电制冷联合系统中的工质流动;
第一节流阀(9),所述发生器(1)的溶液出口与所述第一节流阀(9)的入口相连;
分离器(10),所述第一节流阀(9)的出口与所述分离器(10)的入口相连;
冷凝器(11),所述分离器(10)的水蒸气出口与所述冷凝器(11)的热侧工质入口相连;
第二节流阀(12),所述冷凝器(11)的热侧工质出口与所述第二节流阀(12)的入口相连;
蒸发器(13),所述第二节流阀(12)的出口与所述蒸发器(13)的制冷工质入口相连,所述蒸发器(13)的制冷工质出口与所述吸收器(6)的水蒸气入口相连,所述蒸发器(13)用于对供给冷能用户(20)的流体降温;
第三节流阀(15),所述分离器(10)的溶液出口与第三节流阀(15)的入口相连,所述第三节流阀(15)的出口与所述吸收器(6)的溶液入口相连。
2.如权利要求1所述的发电制冷联合系统,其特征在于,还包括设置于所述蒸发器(13)的制冷工质出口与所述吸收器(6)的水蒸气入口之间的压气机(5),所述蒸发器(13)的制冷工质出口与所述压气机(5)的入口相连,所述压气机(5)的出口与所述吸收器(6)的水蒸气入口相连。
3.如权利要求2所述的发电制冷联合系统,其特征在于,所述压气机(5)被所述透平组件输出的机械能带动运行。
4.如权利要求3所述的发电制冷联合系统,其特征在于,所述透平组件、所述发电机(4)及所述压气机(5)同轴相连。
5.如权利要求1-4任一项所述的发电制冷联合系统,其特征在于,所述透平组件包括高压透平(2)及低压透平(3);
所述发生器(1)的水蒸气出口与所述高压透平(2)的入口相连;所述低压透平(3)的出口与所述吸收器(6)的水蒸气入口相连;
所述发电制冷联合系统还包括再热器(14),所述高压透平(2)的出口与所述再热器(14)的冷侧工质入口相连,所述再热器(14)的冷侧工质出口与所述低压透平(3)的入口相连,所述分离器(10)的溶液出口与所述再热器(14)的热侧工质入口相连,所述再热器(14)的热侧工质出口与所述第三节流阀(15)的入口相连。
6.如权利要求5所述的发电制冷联合系统,其特征在于,所述高压透平(2)、所述低压透平(3)与所述发电机(4)同轴相连。
7.如权利要求5所述的发电制冷联合系统,其特征在于,还包括溶液换热器(8);
所述泵(7)的出口与溶液换热器(8)的冷侧工质入口相连,所述溶液换热器(8)的冷侧工质出口与所述发生器(1)的溶液入口相连,所述再热器(14)的热侧工质出口与所述溶液换热器(8)的热侧工质入口相连,所述溶液换热器(8)的热侧工质出口与所述第三节流阀(15)的入口相连。
8.如权利要求1所述的发电制冷联合系统,其特征在于,所述发生器(1)为用于回收利用低品位余热的低品位余热发生器;
所述低品位余热发生器内的溶液为溴化锂水溶液,所述溴化锂水溶液在吸收低品位热源的热量后升温并分离出水蒸气。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113819671A (zh) * 2021-10-21 2021-12-21 湖南大学 一种二氧化碳基发电制冷联合系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004053124A (ja) * 2002-07-19 2004-02-19 Ebara Corp 発電及び吸収冷温水装置
CN101737997A (zh) * 2009-11-30 2010-06-16 浙江大学 带膨胀压缩机的单效吸收式制冷装置
CN107859539A (zh) * 2017-11-30 2018-03-30 华北电力大学(保定) 一种集成碳捕集的二氧化碳双布雷顿循环发电系统
CN111306015A (zh) * 2020-02-24 2020-06-19 陕西科技大学 太阳能-地热能混合热源冷热电联供系统及其工作方法
CN112483207A (zh) * 2020-12-10 2021-03-12 湖南大学 超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004053124A (ja) * 2002-07-19 2004-02-19 Ebara Corp 発電及び吸収冷温水装置
CN101737997A (zh) * 2009-11-30 2010-06-16 浙江大学 带膨胀压缩机的单效吸收式制冷装置
CN107859539A (zh) * 2017-11-30 2018-03-30 华北电力大学(保定) 一种集成碳捕集的二氧化碳双布雷顿循环发电系统
CN111306015A (zh) * 2020-02-24 2020-06-19 陕西科技大学 太阳能-地热能混合热源冷热电联供系统及其工作方法
CN112483207A (zh) * 2020-12-10 2021-03-12 湖南大学 超临界二氧化碳循环和双效吸收式动力循环联合发电系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐永峰: "氨水吸收式功冷并供循环的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库(工程科技Ⅱ辑)》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113819671A (zh) * 2021-10-21 2021-12-21 湖南大学 一种二氧化碳基发电制冷联合系统
CN113819671B (zh) * 2021-10-21 2022-12-27 湖南大学 一种基于二氧化碳的发电制冷联合系统

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