CN210013728U - 一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，涉及动力循环技术领域，具体为一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，包括超临界二氧化碳循环和吸收式热泵，所述超临界二氧化碳循环包括压缩机，压缩机出口分别连接低温回热器高压侧进口和吸收式热泵的吸收器低温侧进口，吸收式热泵的吸收器低温侧出口连接吸收式热泵的冷凝器低温侧进口。该集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，通过吸收式热泵将超临界二氧化碳循环释放的废热转变为高品位热量提供给超临界二氧化碳循环加以利用，从而提高系统的发电效率，并且采用简单回热模式，系统结构更加简单，控制更加简易，可实现高低品位的热源搭配使用，可降低热源的成本，便于热电联供。

Description

一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统

技术领域

本实用新型涉及动力循环技术领域，具体为一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统。

背景技术

近年来，超临界二氧化碳循环成为热点，并且被认为具有诸多潜在优势，二氧化碳的临界点为31℃/7.4MPa，在温度和压力超过临界点时的状态为超临界态，二氧化碳化学性质稳定、密度高、无毒性、低成本，循环系统简单、结构紧凑、效率高、可空冷，超临界二氧化碳循环可以与各种热源组合成发电系统，被认为在火力发电、核能发电、太阳能热发电、余热发电、地热发电、生物质发电等领域均具有良好的应用前景，在简单回热循环布置方式的基础上，可采用分流再压缩的方式构建复杂形式的超临界二氧化碳循环，从而提高循环效率，分流再压缩超临界二氧化碳循环在循环效率方面最具优势，但是工质进入热源的温度过高，这就造成热源向工质输入热量环节会发生损失，特别是显热热源，低温段热量难以得到有效利用。

在超临界二氧化碳循环中，压缩机出口工质具有大比热的特点，并且温度较低，可以利用低品位热源提供一部分热量，吸收式热泵可以采用中品位的热源作为驱动，吸收环境热量，产生更多的中低品位热量，具有增大热量的作用，吸收式热泵可用于超临界二氧化碳循环，有望解决分流再压缩循环的缺陷。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，解决了上述背景技术中提出的在超临界二氧化碳循环中，压缩机出口工质具有大比热的特点，并且温度较低，可以利用低品位热源提供一部分热量，吸收式热泵可以采用中品位的热源作为驱动，吸收环境热量，产生更多的中低品位热量，具有增大热量的作用，吸收式热泵可用于超临界二氧化碳循环，有望解决分流再压缩循环问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，包括超临界二氧化碳循环和吸收式热泵，所述超临界二氧化碳循环包括压缩机，压缩机出口分别连接低温回热器高压侧进口和吸收式热泵的吸收器低温侧进口，吸收式热泵的吸收器低温侧出口连接吸收式热泵的冷凝器低温侧进口，吸收式热泵的冷凝器低温侧出口连接辅助热源低温侧进口，低温回热器高压侧出口与辅助热源低温侧出口均连接高温回热器高压侧进口，高温回热器高压侧出口连接主热源低温侧进口，主热源低温侧出口连接透平进口，透平出口连接高温回热器低压侧进口，高温回热器低压侧出口连接低温回热器低压侧进口，低温回热器低压侧出口连接吸收式热泵的蒸发器高温侧进口，吸收式热泵的蒸发器高温侧出口连接预冷器高温侧进口，预冷器高温侧出口连接压缩机进口。

可选的，所述吸收式热泵的工质对为溴化锂水溶液包括发生器和发生器热源，其中水为制冷剂，溴化锂为吸收剂，发生器制冷剂出口连接冷凝器高温侧进口，冷凝器高温侧出口连接节流阀进口，节流阀出口连接蒸发器低温侧进口，蒸发器低温侧出口连接吸收器制冷剂进口。

可选的，所述吸收器溶液出口连接溶液泵进口，溶液泵出口连接溶液换热器低温侧进口，溶液换热器低温侧出口连接发生器溶液进口，发生器溶液出口连接溶液换热器高温侧进口，溶液换热器高温侧出口连接减压阀进口，减压阀出口连接吸收器溶液进口。

可选的，所述压缩机和透平与发电机之间同轴布置。

本实用新型提供了一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，具备以下

有益效果：

1、采用简单回热模式的超临界二氧化碳循环，系统结构更加简单，控制更加简易；

2、可实现高低品位的热源搭配使用，可降低热源的成本，特别是对于成本很高的热源(如：太阳能聚光集热装置)，采用低品位的热源可大幅降低投资；

3、便于热电联供，吸收式热泵负荷调节范围大，输出的热量适合对外供热，运行于热电联供模式时，系统的热效率可达到95％以上。

附图说明

图1为本实用新型集成吸收式热泵的闭式循环发电系统流程示意图。

图中：1、压缩机；2、低温回热器；3、高温回热器；41、主热源；42、辅助热源；43、发生器热源；5、透平；6、发电机；7、预冷器；8、发生器； 9、冷凝器；10、节流阀；11、蒸发器；12、吸收器；13、溶液泵；14、溶液换热器；15、减压阀；100、超临界二氧化碳循环；200、吸收式热泵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，包括超临界二氧化碳循环100和吸收式热泵200，超临界二氧化碳循环100包括压缩机1，压缩机1出口分别连接低温回热器2高压侧进口和吸收式热泵200的吸收器低温侧进口，吸收式热泵200的吸收器低温侧出口连接吸收式热泵200的冷凝器低温侧进口，吸收式热泵的冷凝器低温侧出口连接辅助热源42低温侧进口，低温回热器2高压侧出口与辅助热源42低温侧出口均连接高温回热器3高压侧进口，高温回热器3高压侧出口连接主热源41低温侧进口，主热源41低温侧出口连接透平5进口，透平5出口连接高温回热器3低压侧进口，高温回热器3低压侧出口连接低温回热器2低压侧进口，低温回热器2低压侧出口连接吸收式热泵200的蒸发器11高温侧进口，吸收式热泵200的蒸发器11高温侧出口连接预冷器7高温侧进口，预冷器7高温侧出口连接压缩机1进口；

吸收式热泵200的工质对为溴化锂水溶液包括发生器8和发生器热源43，其中水为制冷剂，溴化锂为吸收剂，发生器8制冷剂出口连接冷凝器9高温侧进口，冷凝器9高温侧出口连接节流阀10进口，节流阀10出口连接蒸发器11低温侧进口，蒸发器11低温侧出口连接吸收器12制冷剂进口；

吸收器12溶液出口连接溶液泵13进口，溶液泵13出口连接溶液换热器 14低温侧进口，溶液换热器14低温侧出口连接发生器8溶液进口，发生器8 溶液出口连接溶液换热器14高温侧进口，溶液换热器14高温侧出口连接减压阀15进口，减压阀15出口连接吸收器12溶液进口，压缩机1和透平5与发电机6之间同轴布置；

综上，该集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，以应用于聚光太阳能热发电为例，采用塔式聚光集热系统作为主热源41，通过传热介质(如：熔盐) 提供高于560℃的热量，采用槽式聚光集热系统作为发生器热源43和辅助热源42，通过传热介质(如：导热油)提供高于380℃的热量；

在超临界二氧化碳循环100中，二氧化碳工质先进入压缩机1增压至 20MPa，主压缩机1出口的二氧化碳工质分两路：一路经低温回热器2吸收透平5排出工质的低温段热量，另一路经吸收式热泵200的吸收器12、冷凝器 9吸收热量升温至150℃，再经辅助热源42加热至200℃；然后两路汇合进入高温回热器3吸收透平5排出工质的高温段热量，高温回热器3出来的工质经主热源41吸收热量升温至550℃，再进入透平5膨胀做功，透平5推动发电机6，透平5排出的工质依次经高温回热器3、低温回热器2回收部分余热，然后经吸收式热泵200的蒸发器11回收低品位废热，再经预冷器7冷却，最后回到压缩机1进口；

与此同时，在吸收式热泵200中，发生器热源43加热发生器8的工质对，使制冷剂蒸发，同时，剩下的浓溶液经溶液换热器14冷却后进入减压阀15，再进入吸收器12；制冷剂蒸汽进入冷凝器9液化并释放热量传给二氧化碳工质，制冷剂再经节流阀10节流膨胀进入低压的蒸发器11中，制冷剂吸收二氧化碳工质的低品位废热后气化，再进入吸收器12被溶液吸收，吸收过程释放热量传给二氧化碳工质，吸收器12中的溶液再由溶液泵13输入溶液换热器14预热，最后回到发生器8中。

上述过程中，槽式聚光集热系统作为发生器热源43，驱动吸收式热泵200 工作，将低温回热器2高温侧排出的一部分废热转变为高品位的热量用于压缩机1出口二氧化碳工质的加热，这样使系统的发电效率提高。同时，槽式聚光集热系统的造价较低，可使整个太阳能热发电系统的发电成本更优。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，包括超临界二氧化碳循环(100)和吸收式热泵(200)，其特征在于：所述超临界二氧化碳循环(100)包括压缩机(1)，压缩机(1)出口分别连接低温回热器(2)高压侧进口和吸收式热泵(200)的吸收器低温侧进口，吸收式热泵(200)的吸收器低温侧出口连接吸收式热泵(200)的冷凝器低温侧进口，吸收式热泵(200)的冷凝器低温侧出口连接辅助热源(42)低温侧进口，低温回热器(2)高压侧出口与辅助热源(42)低温侧出口均连接高温回热器(3)高压侧进口，高温回热器(3)高压侧出口连接主热源(41)低温侧进口，主热源(41)低温侧出口连接透平(5)进口，透平(5)出口连接高温回热器(3)低压侧进口，高温回热器(3)低压侧出口连接低温回热器(2)低压侧进口，低温回热器(2)低压侧出口连接吸收式热泵(200)的蒸发器(11)高温侧进口，吸收式热泵(200)的蒸发器(11)高温侧出口连接预冷器(7)高温侧进口，预冷器(7)高温侧出口连接压缩机(1)进口。

2.根据权利要求1所述的一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，其特征在于：所述吸收式热泵(200)的工质对为溴化锂水溶液包括发生器(8)和发生器热源(43)，其中水为制冷剂，溴化锂为吸收剂，发生器(8)制冷剂出口连接冷凝器(9)高温侧进口，冷凝器(9)高温侧出口连接节流阀(10)进口，节流阀(10)出口连接蒸发器(11)低温侧进口，蒸发器(11)低温侧出口连接吸收器(12)制冷剂进口，吸收器(12)溶液出口连接溶液泵(13)进口，溶液泵(13)出口连接溶液换热器(14)低温侧进口，溶液换热器(14)低温侧出口连接发生器(8)溶液进口，发生器(8)溶液出口连接溶液换热器(14)高温侧进口，溶液换热器(14)高温侧出口连接减压阀(15)进口，减压阀(15)出口连接吸收器(12)溶液进口。

3.根据权利要求1所述的一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，其特征在于：所述吸收器(12)溶液出口连接溶液泵(13)进口，溶液泵(13) 出口连接溶液换热器(14)低温侧进口，溶液换热器(14)低温侧出口连接发生器(8)溶液进口，发生器(8)溶液出口连接溶液换热器(14)高温侧进口，溶液换热器(14)高温侧出口连接减压阀(15)进口，减压阀(15)出口连接吸收器(12)溶液进口。

4.根据权利要求1所述的一种集成吸收式热泵的闭式循环发电系统，其特征在于：所述压缩机(1)和透平(5)与发电机(6)之间同轴布置。

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