CN112983672B - 余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余热回收系统，用于对主机排气进行余热回收，余热回收系统包括：供热单元、制热单元、发电单元和制冷单元；其中，供热单元与主机流体连接，主机排气进入供热单元；制热单元、发电单元和制冷单元分别与供热单元流体连接；并且，供热单元吸收主机排气的热能，以分别向制热单元、发电单元及制冷单元提供热源。

Description

余热回收系统

技术领域

本发明涉及船舶发动机节能环保技术领域，尤其涉及一种余热回收系统。

背景技术

随着全球经济的快速发展，邮轮旅游是国际旅游市场上增长速度快，发展潜力大的高端旅游市场，邮轮的舒适环境以及对热、电、冷等多种形式能量的需求对动力系统提出了更高的要求；同时新船能效设计指示EEDI的确定和实施，也使船舶的节能减排的工作迫在眉睫。因此更加高效且能提供多种能量形式的余热回收系统对邮轮等设计和运营具有积极的推动作用，并对全球的节能减排做出重要贡献。

主机是船舶动力的供给源，同时也是降低船舶EEDI指数、实现节能减排的关键。主机的排气仍具有较高的温度，蕴藏着大量余热，目前应用于船舶主机余热回收发电技术主要有动力涡轮发电技术、有机朗肯循环发电技术等。其中动力涡轮发电技术在不影响主机运行的前提下，充分回收涡轮增压器旁通废气能量，由于需要主机的排气量大于涡轮增压器的进气量要求时才能进行发电作业，因此动力涡轮的应用受到了一定限制。有机朗肯循环发电技术则可灵活地实现余热的回收发电，并且柴油机变工况运行对其影响较小，但是多次换热过程限制了其效率的提高，其系统热效率较低。

此外船舶除了对电力的需求外，往往具有热、冷的需求，以满足船内生活热水、空调制冷的要求。

发明内容

本发明提供一种余热回收系统，采用制热单元、发电单元及制冷单元分别与供热单元流体连接，供热单元与主机流体连接，供热单元吸收主机排气的热能，以分别向制热单元、发电单元及制冷单元提供热源，实现对主机进行热、电、冷的联合供应；并通过在制热单元与供热单元之间设置第一阀门、在发电单元与供热单元之间设置第二阀门、在制冷单元与供热单元之间设置第三阀门，实现分别对制热单元、发电单元以及制冷单元进行热源分配，以满足主机对不同能源形式的需求。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种余热回收系统，用于对主机排气进行余热回收，所述余热回收系统包括：供热单元、制热单元、发电单元和制冷单元；其中，所述供热单元与所述主机流体连接，所述主机排气进入所述供热单元；所述制热单元、所述发电单元和所述制冷单元分别与所述供热单元流体连接；并且，所述供热单元吸收所述主机排气的热能，以分别向所述制热单元、所述发电单元及所述制冷单元提供热源；

所述供热单元具有气路和水路；其中，所述主机排气进入所述气路，以对所述水路进行热交换；所述水路吸收所述主机排气的热能，以产生作为所述热源的热流体；

所述余热回收系统包括热源输送流线，所述供热单元通过所述热源输送流线分别向所述制热单元、所述发电单元及所述制冷单元提供所述热流体；

所述余热回收系统还包括回流流线，所述热流体通过所述热源输送流线分别向所述制热单元、所述发电单元和所述制冷单元提供热能后，通过所述回流流线返回所述供热单元的所述水路。

在一些实施例中，所述余热回收系统还包括旁路流线和换热单元，所述换热单元的热侧与所述供热单元的所述水路通过所述热源输送流线、所述旁路流线及所述回流流线形成流体回路。

在一些实施例中，所述制热单元包括：第一换热器，所述第一换热器的热侧与所述供热单元的所述水路通过所述热源输送流线及所述回流流线形成流体回路；以及，蓄水箱，所述蓄水箱与所述第一换热器的冷侧形成流体回路；其中，在所述第一换热器的冷侧出口与所述蓄水箱之间设有制热出水管。

在一些实施例中，所述制热单元还包括供水源，所述供水源与所述蓄水箱流体连接，以向所述蓄水箱供水。

在一些实施例中，所述发电单元为有机朗肯发电机组，并且，所述发电单元包括第一蒸发器；其中，所述热流体通过所述热源输送流线向所述第一蒸发器提供热能后，通过所述回流流线返回所述供热单元的所述水路。

在一些实施例中，所述发电单元还包括：透平膨胀发电机组，所述透平膨胀发电机组的进气口与所述第一蒸发器的冷侧出口连通，以将从所述第一蒸发器的冷侧出口排出的蒸汽的热能转换为电能；以及，第一冷凝器，所述第一冷凝器的输入口与所述透平膨胀发电机组的排气口连通。

在一些实施例中，所述制冷单元为吸收式制冷单元，并且，所述制冷单元包括发生器，所述热流体通过所述热源输送流线向所述发生器提供热能后，通过所述回流流线返回所述供热单元的所述水路。

在一些实施例中，所述发生器用于容置第一工质，所述第一工质与所述热流体进行热交换以产生第一蒸汽和第二工质。

在一些实施例中，所述第一工质为低浓度溴化氢溶液，所述第二工质为高浓度溴化氢溶液，所述第一蒸汽为高温水蒸气。

在一些实施例中，所述制冷单元还包括第二冷凝器、第二蒸发器及吸收器；其中，所述第二冷凝器接收所述第一蒸汽并对所述第一蒸汽冷却凝结，以形成冷凝水，并输送所述冷凝水至所述第二蒸发器；所述第二蒸发器汽化所述冷凝水以产生第二蒸汽；所述吸收器接收所述第二工质及所述第二蒸汽，用于使所述第二工质与所述第二蒸汽混合吸收以形成所述第一工质并回流至所述发生器内。

在一些实施例中，所述第二蒸汽为低温水蒸气。

本发明提供的所述余热回收系统，用于对主机的排气进行余热回收，采用制热单元、发电单元及制冷单元分别与供热单元流体连接，实现对所述主机进行热、电、冷的联合供应；通过在所述制热单元与所述供热单元之间设置第一热源分配阀门组件、在所述发电单元与所述供热单元之间设置第二热源分配阀门组件、在所述制冷单元与所述供热单元之间设置第三热源分配阀门组件，实现分别对所述制热单元、所述发电单元以及所述制冷单元进行热源分配，以满足所述主机对不同能源形式的需求。

所述供热单元吸收所述主机排气的热能，以分别向所述制热单元、所述发电单元及所述制冷单元提供热源，使所述余热回收系统具有更加稳定灵活的运行工况，并防止了所述供热单元内设备损坏造成的直接影响；并且，所述制冷单元还采用了溴化锂制冷原理，在同等温度条件下，溴化锂水溶液的浓度越大，相应地吸收水分的能力越强，溴化锂作为吸收剂，水作为制冷剂，可以达到更好的制冷效果；以及，所述制热单元的第一换热器直接与热源输送流线提供的热流体换热，可达到最高的热效率，使所述余热回收系统的整体效率得到进一步提高；以及，所述发电单元结构简单，通过选用不同的工质，可在更广的热源温度范围内实现高效发电，系统的适用范围更广。因此，本发明中所述余热回收系统通过所述供热单元对所述主机排气进行余热回收，以获得所需特定要求的热源，并通过所述制热单元、所述发电单元及所述制冷单元分别完成制热、制电及制冷的效果。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本发明余热回收系统的结构示意图。

图2为图1中供热单元的放大结构示意图。

图3为图1中制热单元的放大结构示意图。

图4为图1中发电单元的放大结构示意图。

图5为图1中制冷单元的放大结构示意图。

图6为图1中换热单元的放大结构示意图。

附图标号为：

100、供热单元； 200、制热单元；

300、发电单元； 400、制冷单元；

500、换热单元； 600、主机；

601、涡轮增压机； 602、发动机；

110、回流流线； 120、热源输送流线；

130、气路； 140、水路；

101、锅炉； 1011、第一入口；

1012、第一出口； 1013、第二入口；

1014、第二出口； 102、排气阀门组件；

103、旁通阀门组件； 104、第一泵体；

201、第一换热器； 203、蓄水箱；

202、第二泵体； 204、第一调节阀；

205、第二调节阀； 810、第一热源分配管路；

210、第一供液管路； 220、第一回液管路；

230、用户回液管路； 240、制热出水管；

302、第一蒸发器； 303、透平膨胀发电机组；

304、第一冷凝器； 820、第二热源分配管路；

702、第二热源分配阀门组件； 310、第一管路；

320、第二管路； 330、第三管路；

301、泵组； 401、发生器；

402、第二冷凝器； 403、第二蒸发器；

404、吸收器； 405、溶液热交换器；

406、冷却塔； 407、第一调节阀；

408、第四泵； 409、第一泵；

409’、第二泵； 409”、第三泵；

410、第二调节阀； 420、调节管路；

430、第一供给管路； 440、第二供给管路；

450、第一自循环管路； 460、第二自循环管路；

470、第二输出管路； 480、第二输入管路；

703、第三热源分配阀门组件； 830、第三热源分配管路；

501、第三换热器； 704、旁通分配阀门组件；

840、旁通流线； 150、旁通气路；

2011、第一换热器的热侧入口； 2012、第一换热器的热侧出口；

2013、第一换热器的冷侧入口； 2014、第一换热器的冷侧出口；

2031、蓄水箱的进口； 2032、蓄水箱的出口；

3021、第一蒸发器的热侧入口； 3022、第一蒸发器的热侧出口；

3023、第一蒸发器的冷侧出口； 3024、第一蒸发器的冷侧入口；

3031、透平膨胀发电机组的进气口； 3032、透平膨胀发电机组的排气口；

3033、透平膨胀发电机组的电力输出端； 3041、第一冷凝器的输入口；

3042、第一冷凝器的输出口； 4011、发生器的热源输入端；

4012、发生器的热源输出端； 4013、发生器的第一输出端；

4014、发生器的第二输出端； 4015、发生器的第一输入端；

4021、第二冷凝器的第一输入端； 4022、第二冷凝器的第一输出端；

4031、第二蒸发器的第一输入端； 4032、第二蒸发器的第一输出端；

4041、吸收器的第一输入端； 4042、吸收器的第二输入端；

4043、吸收器的第一输出端； 206、供水源；

305、电力供应端； 411、冷媒水供应端；

502、冷却端； 701、第一热源分配阀门组件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的余热回收系统具体实施方式作详细说明。

请参阅图1。本发明提供一种余热回收系统，用于对主机600的排气余热进行回收。在本实施例中，所述余热回收系统包括：供热单元100、制热单元200、发电单元300、制冷单元400、换热单元500。

如图1所示，所述供热单元100与所述主机600流体连接，所述主机600排气进入所述供热单元100，所述制热单元200、所述发电单元300和所述制冷单元400分别与所述供热单元100流体连接；所述供热单元100吸收所述主机600排气的热能，以分别向所述制热单元200、所述发电单元300及所述制冷单元400提供热源。

需要说明的是，为了实现所述供热单元100的所述热源分别对所述制热单元200、所述发电单元300、所述制冷单元400以及所述换热单元500的按需分配，在所述制热单元200、所述发电单元300、所述制冷单元400以及所述换热单元500上分别设置有热源控制辅助单元。所述余热回收系统通过所述热源控制辅助单元对进入所述制热单元200、所述发电单元300、所述制冷单元400以及所述换热单元500的热源进行分配调节。

以下，结合图1和图2详细描述所述供热单元100的结构。

如图1和图2所示，所述供热单元100具有气路130和水路140；其中，所述主机600排气进入所述气路130，以对所述水路140进行热交换；所述水路140吸收所述主机600排气的热能，以产生作为所述热源的热流体。以及，所述供热单元100还具有旁通气路150，所述主机600排气进入所述旁通气路150，所述旁通气路150用以对所述主机600排气进行分流。

如图1和图2所示，所述余热回收系统包括热源输送流线120，所述供热单元100通过所述热源输送流线120分别向所述制热单元200、所述发电单元300及所述制冷单元400提供所述热流体。

如图1和图2所示，所述余热回收系统还包括回流流线110，所述热流体通过所述热源输送流线120分别向所述制热单元200、所述发电单元300和所述制冷单元400提供热能后，通过所述回流流线110返回所述供热单元100的所述水路140。其中，所述水路140流体连接于所述回流流线110及所述热源输送流线120。

如图1和图2所示，所述供热单元100包括一个锅炉101，所述水路140设置于所述锅炉101的内部。具体地，所述锅炉101具有第一入口1011、第一出口1012、第二入口1013以及第二出口1014。所述锅炉101的所述第一入口1011、所述第二出口1014位于所述回流流线110一侧，所述锅炉101的所述第一出口1012、所述第二入口1013位于所述热源输送流线120一侧。更进一步地，所述锅炉101在一端侧壁上设置所述第一入口1011，所述锅炉101在另一端侧壁上设置有所述第一出口1012，所述锅炉101在靠近所述第一入口1011的顶壁上设置有所述第二出口1014，以及所述锅炉101在靠近所述第一出口1012的底壁上设置有所述第二入口1013。

具体地，所述锅炉101的所述第二入口1013通过所述气路130与所述主机600连通，所述锅炉101的所述第二出口1014通过所述旁通气路150与所述主机600连通；所述回流流线110穿过所述锅炉101的所述第一入口1011分别与所述制热单元200、所述发电单元300、所述制冷单元400以及所述换热单元500流体连接，以及所述热源输送流线120穿过所述锅炉101的所述第一出口1012分别与所述制热单元200、所述发电单元300、所述制冷单元400流体连接。

为了实现所述供热单元100能够获得所述热源，尤其为了获得高温高压的所述热流体作为热源，并且为了实现所述热流体的温度、流量可调。具体地，为了实现控制所述主机600从所述第二入口1013向所述锅炉101提供所述主机600的排气，以及为了实现控制为所述水路140提供所述热流体，所述供热单元100还包括排气阀门组件102、旁通阀门组件103以及第一泵体104。

如图1和图2所示，所述排气阀门组件102设置于所述第二入口1013的上游，所述排气阀门组件102用于控制所述主机600向所述锅炉101内排气。所述旁通阀门组件103设置于所述第二入口1013与所述第二出口1014之间，所述旁通阀门组件103用于控制所述主机600向所述锅炉101的外部排气。此外，所述主机600包括一涡轮增压机601和一发动机602，所述排气阀门组件102以及所述旁通阀门组件103设置于所述涡轮增压机601的下游。所述第一泵体104设置于所述水路140的上游，用于控制向所述水路140提供所述热流体，所述第一泵体104在较低温度环境下工作，能够提高所述供热单元100的可靠性。

需要进行说明的是，通过所述供热单元100使所述主机600的所述排气与所述回流流线110提供的所述热流体进行换热，以使所述热源输送流线120获得所述热流体作为热源，所述热流体具有一定温度、压力，使所述余热回收系统具有更加稳定灵活的运行工况。所述排气阀门组件102包括多个并联设置的阀门以构成阀组，所述旁通阀门组件103包括多个并联设置的阀门以构成阀组，以降低阀件故障导致的停机风险，从而防止所述锅炉101等设备损坏对所述余热回收系统的直接影响。

此外，所述供热单元100还包括一蓄水池(未图示)，所述蓄水池设置于所述第一泵体104的上游，所述蓄水池用于容置所述热流体，所述第一泵体104用于将所述蓄水池容置的所述热流体向所述水路140补充。

在所述供热单元100内，利用所述主机600排气进入所述气路130，以对所述水路140进行热交换，所述水路140吸收所述主机600排气的热能，以产生作为所述热源的热流体，获得的所述热流体输出至所述热源输送流线120，使所述余热回收系统具有更加稳定灵活的运行工况。

以下结合图1和图3详细描述所述制热单元200的结构。

如图1和图3所示，所述制热单元200包括第一换热器201、蓄水箱203、供水源206、第一热源分配管路810、第一供液管路210、第一回液管路220、用户回液管路230、制热出水管240。

如图1和图3所示，所述第一换热器201的热侧与所述供热单元100的所述水路140通过所述热源输送流线120及所述回流流线110形成流体回路；所述蓄水箱203与所述第一换热器201的冷侧形成流体回路；在所述第一换热器的冷侧出口2014与所述蓄水箱203之间设有所述制热出水管240。

如图1和图3所示，所述制热单元200通过所述第一热源分配管路810与所述回流流线110以及所述热源输送流线120流体连接。

为了实现最大的制热效率，所述第一换热器201设置于所述第一热源分配管路810上，所述第一换热器201通过所述第一热源分配管路810与所述回流流线110以及所述热源输送流线120流体连接。具体地，所述第一换热器的热侧入口2011设置于所述第一热源分配管路810的上游，所述第一换热器的热侧出口2012设置于所述第一热源分配管路810的下游。具体地，所述第一换热器的热侧入口2011与所述热源输送流线120流体连接，所述第一换热器的热侧出口2012与所述回流流线110流体连接。

为了实现控制所述供热单元100的所述热源输送流线120向所述制热单元200提供所述热流体作为热源，所述热源控制辅助单元包括第一热源分配阀门组件701，所述第一源热分配阀门组件701设置于所述第一热源分配管路810上且位于所述第一热换器201的上游，即，所述第一热源分配阀门组件701设置于所述第一换热器的热侧入口2011与所述热源输送流线120之间。所述制热单元200通过所述第一换热器201直接与所述热源输送流线120提供的所述热流体即所述热源进行换热，可以达到最高的效率，使所述余热回收系统的整体回收效率得到进一步的提高。

如图1和图3所示，所述第一换热器的冷侧入口2013通过所述第一供液管路210与所述蓄水箱的出口2032流体连接，所述第一换热器的冷侧出口2014通过所述第一回液管路220与所述蓄水箱的进口2031流体连接；所述第一换热器的冷侧入口2013通过所述用户回液管路230与所述供水源206流体连接，所述第一换热器的冷侧出口2014通过所述制热出水管240与所述供水源206流体连接。

所述蓄水箱203用于缓冲及储备水，以及用于保证所述制热单元200内具备充足的水。所述第一换热器201用于将所述锅炉101产生的高温高压的热水与水热交换以产生低压热水，并用于将所述低压热水从所述第一换热器的冷侧出口2014输出，所述低压热水还经由所述制热出水管240输出至所述供水源206，所述低压热水作为生活用水供所述供水源206直接使用。

此外，所述蓄水箱203配备有补水口(未图示)，所述补水口可为所述制热单元200补充水。

为了实现所述制热单元200处于正常工作模式，所述热源控制辅助单元包括第二泵体202、第一调节阀204以及第二调节阀205。

如图1和图3所示，所述第二泵体202设置于所述第一换热器的冷侧入口2013与所述蓄水箱的出口2032之间且位于所述第一换热器的冷侧入口2013的上游，以及所述第二泵体202还设置于所述第一供液管路210上。所述第二泵体202作为动力源，将所述蓄水箱203容置的水加压输送至所述第一换热器的冷侧入口2013，使得所述第一换热器的冷侧出口2014输出所述低压热水，所述第二泵体202使所述低压热水在所述制热单元200中循环，以及将所述第二泵体202设置于所述第一换热器的冷侧入口2013的上游，使所述第二泵体202在温度较低的环境中运行，有利于所述第二泵体202的长期运行。

如图1和图3所示，所述第一调节阀204设置于所述第一换热器的冷侧出口2014与所述蓄水箱的进口2031之间；以及，所述第二调节阀205设置于所述第一换热器的冷侧出口2014与所述供水源206之间，所述第二调节阀205设置于所述制热出水管240上；在本实施例中，所述第一调节阀204以及所述第二调节阀205均设置于所述第一换热器的冷侧出口2014的下游，用于对所述第一换热器的冷侧出口2014输出的所述低压热水的流量进行调节分配。

在本实施例中，所述低压热水的温度不超过100℃并用作生活用水。所述制热单元200热效率高，使所述余热回收系统的整体余热回收效率得到进一步提高。

以下结合图1和图4详细描述所述发电单元300的结构。

如图1和图4所示，所述发电单元300为有机朗肯发电机组，并且所述发电单元300包括第一蒸发器302、透平膨胀发电机组303、第一冷凝器304以及电力供应端305。

如图1和图4所示，所述热流体通过所述热源输送流线120向所述第一蒸发器302提供热能后，通过所述回流流线110返回所述供热单元100的所述水路140。

具体地，所述透平膨胀发电机组的进气口3031与所述第一蒸发器的冷侧出口3023连通，以将从所述蒸发器的冷侧出口3023排出的蒸汽的热能转换为电能；以及，所述第一冷凝器的输入口3041与所述透平膨胀发电机组的排气口3032连通。

如图1和图4所示，所述发电单元300通过所述第二热源分配管路820与所述供热单元100的所述回流流线110以及所述热源输送流线120流体连接。所述第一蒸发器302设置于所述第二热源分配管路820上，所述第一蒸发器302通过所述第二热源分配管路820与所述回流流线110以及所述热源输送流线120流体连接。

具体地，所述第一蒸发器的热侧入口3021设置于所述第二热源分配管路820的上游，所述第一蒸发器的热侧出口3022设置于所述第二热源分配管路820的下游。即，所述第一蒸发热器的热侧入口3021与所述热源输送流线120流体连接，所述第一蒸发热器的热侧出口3022与所述回流流线110流体连接。

为了实现控制所述供热单元100的所述热源输送流线120向所述发电单元300提供所述热流体作为热源，所述热源控制辅助单元包括第二热源分配阀门组件702，在所述第二热源分配管路820上且位于所述第一蒸发器的热侧入口3021与所述热源输送流线120之间设置第二源热分配阀门组件702。

为了实现所述发电单元300完成闭循环，所述第一蒸发器302、所述透平膨胀发电机组303、所述冷凝器304依次首尾流体连接。

具体地，如图1和图4所示，所述第一蒸发器的冷侧入口3024通过第一管路310与所述第一冷凝器的输出口3042流体连接，所述第一蒸发器的冷侧出口3023通过第二管路320与所述透平膨胀发电机组的进气口3031流体连接，所述透平膨胀发电机组的排气口3032通过第三管路330与所述第一冷凝器的输入口3041流体连接，所述透平膨胀发电机组的电力输出端3033与所述电力供应端305电连接。

具体地，在所述发电单元300的一个完整的循环中，所述第一蒸发器302用于将所述第一管路310提供的有机工质与所述热流体进行热交换，以产生高压过热蒸气，并用于从所述第一蒸发器的冷侧出口3023通过所述第二管路320向所述透平膨胀发电机组303输送所述高压过热蒸汽；所述透平膨胀发电机组303依靠所述高压过热蒸汽在透平中旋转即膨胀作功以产生电能，并释放低压过热蒸汽，所述电能供所述电力供应端305使用，以及所述低压过热蒸汽通过所述第三管路330输送至所述第一冷凝器的输入口3041；所述第一冷凝器304用于将低压过热蒸汽冷却为液态的所述有机工质后再输出至所述第一蒸发器的冷侧入口3024。

此外，在所述第一管路310上，在所述第一蒸发器的冷侧入口3024与所述第一冷凝器的输出口3042之间还设置有蓄水池(未图示)，所述蓄水池用于容置液态的所述有机工质，以增大所述发电单元300内液态的所述有机工质的容积，提高所述发电单元300的可靠性。

优选地，所述透平膨胀发电机组303包括透平机(未标号)，所述透平膨胀发电机组303的透平机可以为高进气压力的透平机，所述透平机可采用向心透平、轴流透平、螺杆膨胀机以及离心透平中的任一种。此外，所述透平膨胀发电机组303还包括发电(未标号)，所述发电机与所述透平机连接。

为了实现所述发电单元300处于正常工作模式，所述热源控制辅助单元包括泵组301；所述泵组301设置于所述第一蒸发器的冷侧入口3024与所述第一冷凝器的输出口3042之间，所述泵组301设置于所述第一管路310上，所述泵组301用于将液态的所述有机工质进行加压后输送至所述第一蒸发器的冷侧入口3024。

此外，为了控制进入所述透平膨胀发电机组303内的所述高压过热蒸汽的压力以及流量，在所述透平膨胀发电机组303的上游以及所述透平旁通管路(未图示)上还分别设置有调节阀(未图示)。

在本申请中，所述发电单元300内的有机工质根据所述热源输送流线120提供的热流体的种类进行选取，以达到最佳的效率。在本申请中，所述发电单元300的所述有机工质优选为R245fa，R134a、R22中任一种。

在本申请中，所述发电单元300的结构简单，通过选用不同的所述有机工质，可在更广的热源温度范围内实现高效发电，系统的适用范围更广。

以下结合图1和图5详细描述所述制冷单元400的结构。

如图5所示，所述制冷单元400为吸收式制冷单元，并且，所述制冷单元400包括发生器401、第二冷凝器402、第二蒸发器403、吸收器404、溶液热交换器405以及冷却塔406。

如图1和图5所示，所述热流体通过所述热源输送流线120向所述发生器401提供热能后，通过所述回流流线110返回所述供热单元100的所述水路140。

如图5所示，所述发生器401与所述供热单元100的所述回流流线110以及所述热源输送流线120流体连接，以使所述回流流线110、所述水路140、所述热源输送流线120以及所述发生器401首尾依次流体连接以构成一个闭式循环。

具体地，所述第二冷凝器402接收所述第一蒸汽并对所述第一蒸汽冷却凝结，以形成冷凝水，并输送所述冷凝水至所述第二蒸发器403；所述第二蒸发器403汽化所述冷凝水以产生第二蒸汽；所述吸收器404接收所述第二工质及所述第二蒸汽，用于使所述第二工质与所述第二蒸汽混合吸收以形成所述第一工质并回流至所述发生器401内。

更具体地，所述制冷单元400通过所述第三热源分配管路830与所述回流流线110及所述热源输送流线120流体连接。所述发生器401设置于所述第三热源分配管路830上，所述发生器401的热源输入端4011与所述热源输送流线120流体连接，所述发生器401的热源输出端4012与所述回流流线110流体连接。

为了实现控制所述热源输送流线120向所述制冷单元400提供所述热流体作为热源，在所述第三热源分配管路830上且位于所述发生器401与所述热源输送流线120之间设置有第三源热分配阀门组件703，所述第三源热分配阀门组件703的启闭开度用于控制所述热源输送流线120向所述发生器401提供所述热流体，以驱动所述制冷单元400进入工作模式。

如图5所示，所述制冷单元400内，所述发生器401、所述第二冷凝器402、所述第二蒸发器403以及所述吸收器404首尾依次流体连接以构成闭循环，所述制冷单元400在所述闭循环中工作。

具体地，所述发生器401的第一输出端4013与所述第二冷凝器402的第一输入端4021流体连接；所述第二冷凝器402的第一输出端4022通过调节管路420与所述第二蒸发器403的第一输入端4031流体连接；所述第二蒸发器403的第一输出端4032与所述吸收器404的第一输入端4041流体连接。并且，所述发生器401的第二输出端4014通过第一供给管路430与所述吸收器404的第二输入端4042流体连接。以及，所述吸收器404的第一输出端4043通过第二供给管路440与所述发生器401的第一输入端4015流体连接。

如图5所示，所述制冷单元400还包括第一供给管路430、第二供给管路440以及所述溶液热交换器405。具体地，所述发生器401的第二输出端4014通过第一供给管路430与所述吸收器404的第二输入端4042连接，所述吸收器404的第一输出端4043通过第二供给管路440与所述发生器401的第一输入端4015连接。所述溶液热交换器405设置于所述第一供给管路430及所述第二供给管路440上，具体地，所述溶液热交换器405与所述发生器401的第二输出端4014流体连接，所述溶液热交换器405与所述吸收器404的第二输入端4042流体连接，所述溶液热交换器405与所述吸收器404的第一输出端4043流体连接，所述溶液热交换器405与所述发生器401的第一输入端4015流体连接。所述溶液热交换器405用于调节经由所述第一供给管路430及所述第二供给管路440内的溶液温度。

此外，所述第二冷凝器402通过所述第二输出管路470与所述吸收器404流体连接，所述吸收器404通过所述第二输入管路480与所述第二冷凝器402连通，并且在所述第二输出管路480上设置有所述冷却塔406并位于所述第二冷凝器402与所述吸收器404之间。所述冷却塔406用于容置冷却水。

具体地，在所述制冷单元400的一个完整的工作循环中，所述发生器401用于接收所述热源输送流线120提供的所述热流体作为热源，所述发生器401用于容置第一工质，所述第一工质与所述热流体进行热交换以产生第一蒸汽和第二工质，并用于将所述第一蒸汽输送至所述第二冷凝器402，以及用于将所述第二工质输送至所述吸收器404。所述第二冷凝器402用于对所述第一蒸汽冷却凝结，以形成冷凝水，并且所述冷凝水进入所述第二蒸发器403中。所述第二蒸发器403汽化所述冷凝水以产生第二蒸汽，具体地，所述第二蒸发器403用于将所述第二冷凝器402提供的所述冷凝水急速膨胀汽化，以产生所述第二蒸汽，在汽化过程中吸收所述第二蒸发器403内容置的冷媒水的热量而达到降温制冷效果，所述第二蒸汽流入所述吸收器404。所述吸收器404用于接收所述第二工质及所述第二蒸汽，用于使所述第二工质与所述第二蒸汽混合吸收以形成所述第一工质，所述第一工质通过所述第二供给管路440并经由所述溶液热交换器405送回所述发生器401。

为了实现所述制冷单元400处于正常工作模式，所述热源控制辅助单元还包括第一调节阀407、第二调节阀410、第一泵409、第二泵409’、第三泵409”以及第四泵408。

如图1和图5所示，所述第一调节阀407设置于所述调节管路420上，用于控制所述第二冷凝器402向所述第二蒸发器403提供所述冷凝水。

如图1和图5所示，所述第二调节阀410设置于所述第一供给管路430上，用于控制所述发生器401向所述吸收器404提供所述第二工质，以通过所述溶液热交换器405对进入所述发生器401中的所述第一工质进行预热。

如图1和图5所示，所述第一泵409设置于所述第二供给管路440上且位于所述吸收器404与所述溶液热交换器405之间，用于控制所述吸收器404向所述发生器401输出所述第一工质。

如图1和图5所示，所述第四泵408设置于所述第二输出管路470上，用于控制所述冷却塔406内容置的冷却水输送至所述吸收器404以及所述第二冷凝器402。

如图1和图5所示，所述第二泵409’通过第一自循环管路450回流连接至所述第二蒸发器403，用于将所述第二蒸发器403内的冷媒水输送至气态空间，以强化所述冷凝水在所述第二蒸发器403内的汽化程度。

如图1和图5所示，所述第三泵409”通过第二自循环管路460将吸收器的第二输入端4042和发生器的第二输出端4014流出的流体混合并回流连接至所述吸收器404的气态空间中，以加速所述吸收器404对所述第二蒸发器403产生的所述第二蒸汽的吸收。

具体地，优选地，所述第一工质为低浓度溴化氢溶液，所述第二工质为高浓度溴化氢溶液，所述第一蒸汽为高温水蒸气；所述第二蒸汽为低温水蒸气。

在本实施例中，所述制冷单元400采用溴化锂制冷原理，在同等温度条件下，溴化锂溶液浓度越大，吸收水分的能力越强。其中溴化锂作为吸收剂，水作为制冷剂，可达到更好的制冷效果。

以下结合图1和图6详细描述所述换热单元500的结构。

如图1和图6所示，所述换热单元500包括第三换热器501和旁通流线840，所述换热单元500的热侧与所述供热单元100的所述水路140通过所述热源输送流线120、所述旁路流线840及所述回流流线110形成流体回路，用于使冷却水对所述热流体进行热交换。

为了实现控制所述供热单元100的所述热源输送流线120向所述换热单元500提供所述热流体作为热源，所述热源控制辅助单元包括旁通分配阀门组件704，所述旁通分配阀门组件704设置于所述旁通管路840上且位于所述第三换热器501的上游。所述旁通分配阀门组件704保证在所述热源输送流线120输出的所述热源过量或所述热源无需回收状态下，防止所述热流体过热。

本发明提供的所述余热回收系统，用于对主机600的排气进行余热回收，采用制热单元200、发电单元300及制冷单元400分别与供热单元100流体连接，实现对所述主机600进行热、电、冷的联合供应；通过在所述制热单元200与所述供热单元100之间设置第一热源分配阀门组件701、在所述发电单元300与所述供热单元100之间设置第二热源分配阀门组件702、在所述制冷单元400与所述供热单元100之间设置第三热源分配阀门组件703，实现分别对所述制热单元200、所述发电单元300以及所述制冷单元400进行热源分配，以满足所述主机600对不同能源形式的需求。所述供热单元100吸收所述主机600排气的热能，以分别向所述制热单元200、所述发电单元300及所述制冷单元400提供热源，使所述余热回收系统具有更加稳定灵活的运行工况，并防止了所述供热单元100内设备损坏造成的直接影响；并且，所述制冷单元400还采用了溴化锂制冷原理，在同等温度条件下，溴化锂水溶液的浓度越大，相应地吸收水分的能力越强，溴化锂作为吸收剂，水作为制冷剂，可以达到更好的制冷效果；以及，所述制热单元200的第一换热器201直接与热源输送流线120提供的热流体换热，可达到最高的热效率，使所述余热回收系统的整体效率得到进一步提高；以及，所述发电单元300结构简单，通过选用不同的工质，可在更广的热源温度范围内实现高效发电，系统的适用范围更广。因此，本发明中所述余热回收系统通过所述供热单元100对所述主机600排气进行余热回收，以获得所需特定要求的热源，并通过所述制热单元200、所述发电单元300及所述制冷单元400分别完成制热、制电及制冷的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种余热回收系统，用于对主机排气进行余热回收，其特征在于，所述余热回收系统包括：供热单元、制热单元、发电单元和制冷单元；其中，

所述供热单元与所述主机流体连接，所述主机排气进入所述供热单元；

所述制热单元、所述发电单元和所述制冷单元分别与所述供热单元流体连接；并且，

所述供热单元吸收所述主机排气的热能，以分别向所述制热单元、所述发电单元及所述制冷单元提供热源；

所述供热单元具有气路和水路；其中，

所述主机排气进入所述气路，以对所述水路进行热交换；

所述水路吸收所述主机排气的热能，以产生作为所述热源的热流体；

所述余热回收系统包括热源输送流线，所述供热单元通过所述热源输送流线分别向所述制热单元、所述发电单元及所述制冷单元提供所述热流体；

所述余热回收系统还包括回流流线，所述热流体通过所述热源输送流线分别向所述制热单元、所述发电单元和所述制冷单元提供热能后，通过所述回流流线返回所述供热单元的所述水路；

所述制热单元、所述发电单元以及所述制冷单元上分别设置有热源控制辅助单元；所述余热回收系统通过所述热源控制辅助单元对进入所述制热单元、所述发电单元以及所述制冷单元的热源进行分配调节。

2.如权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热回收系统还包括旁路流线和换热单元，所述换热单元的热侧与所述供热单元的所述水路通过所述热源输送流线、所述旁路流线及所述回流流线形成流体回路。

3.如权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述制热单元包括：

第一换热器，所述第一换热器的热侧与所述供热单元的所述水路通过所述热源输送流线及所述回流流线形成流体回路；以及，

蓄水箱，所述蓄水箱与所述第一换热器的冷侧形成流体回路；其中，

在所述第一换热器的冷侧出口与所述蓄水箱之间设有制热出水管。

4.如权利要求3所述的余热回收系统，其特征在于，所述制热单元还包括供水源，所述供水源与所述蓄水箱流体连接，以向所述蓄水箱供水。

5.如权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述发电单元为有机朗肯发电机组，并且，所述发电单元包括第一蒸发器；其中，所述热流体通过所述热源输送流线向所述第一蒸发器提供热能后，通过所述回流流线返回所述供热单元的所述水路。

6.如权利要求5所述的余热回收系统，其特征在于，所述发电单元还包括：

透平膨胀发电机组，所述透平膨胀发电机组的进气口与所述第一蒸发器的冷侧出口连通，以将从所述第一蒸发器的冷侧出口排出的蒸汽的热能转换为电能；以及，

第一冷凝器，所述第一冷凝器的输入口与所述透平膨胀发电机组的排气口连通。

7.如权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述制冷单元为吸收式制冷单元，并且，所述制冷单元包括发生器，所述热流体通过所述热源输送流线向所述发生器提供热能后，通过所述回流流线返回所述供热单元的所述水路。

8.如权利要求7所述的余热回收系统，其特征在于，所述发生器用于容置第一工质，所述第一工质与所述热流体进行热交换以产生第一蒸汽和第二工质。

9.如权利要求8所述的余热回收系统，其特征在于，所述第一工质为低浓度溴化氢溶液，所述第二工质为高浓度溴化氢溶液，所述第一蒸汽为高温水蒸气。

10.如权利要求9所述的余热回收系统，其特征在于，所述制冷单元还包括第二冷凝器、第二蒸发器及吸收器；其中，

所述第二冷凝器接收所述第一蒸汽并对所述第一蒸汽冷却凝结，以形成冷凝水，并输送所述冷凝水至所述第二蒸发器；

所述第二蒸发器汽化所述冷凝水以产生第二蒸汽；

所述吸收器接收所述第二工质及所述第二蒸汽，用于使所述第二工质与所述第二蒸汽混合吸收以形成所述第一工质并回流至所述发生器内。

11.如权利要求10所述的余热回收系统，其特征在于，所述第二蒸汽为低温水蒸气。

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