[发明专利]整体式喷射型低温余热发电制冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷技术领域的装置，具体是一种整体式喷射型低温余热发电制冷装置。

背景技术

统计表明，低温余热总量约占工业产热总量的50％左右。在实际应用中，由于缺乏有效的回收利用方式，大部分低温余热被直接排放到环境中，这样既浪费了大量能源，又对周围环境构成了严重的热污染。有机物朗肯循环低温余热发电技术是一种有效的低温余热回收利用方法，它以低沸点有机物工质作为能量的载体，将低品位热能转化为电能。当热源温度低于270℃时，有机物朗肯循环工质选择范围广，针对性强，设备要求相对简单，与常规的水蒸气朗肯循环相比，具有更高的能源利用率。

喷射式制冷技术在20世纪30年代受到了广泛的青睐，然而伴随着蒸汽压缩式制冷技术的出现，喷射式制冷技术的主导地位被渐渐取代。近些年，喷射式制冷系统凭借其设备简单，维护方便，环保可靠，适用于太阳能，地热能，低温余热回收等优点，重新成为了制冷技术领域中的一个研究热点。分布式供能系统是指设在用户附近的，较小出力的，建立在能量梯级利用原则上的能源供给系统。相对于传统的大规模能源供给方式而言，分布式供能系统高效环保，形式灵活多样，除了供电之外，一般还同时拥有供冷供热的功能。近年来出现的电冷联产分布式供能系统就是其中的一种形式。

经过对现有技术文献检索，Feng Xu等在《能源》杂志2000年第25卷233-246页上发表了一篇题目为“一种发电制冷循环”的文章，(Xu，F.，Goswami，D.Y.，and Bhagwat，S.S.，2000，“A Combined Power/CoolingCycle，”Energy，25，pp.233-246.)该系统将有机物朗肯循环发电技术与吸收式制冷技术相结合，选择二元溶液作为工质，将低品位热能转化为电能和冷量同时输出，提出了一套低品位热能回收利用的新方案。但该技术存在一定的不足：首先在制冷过程中，工质没有发生相变，主要依靠工质显热变化实现制冷，因此制冷量受到了一定的限制；此外，选择两元工质作为能量的载体，使系统设备结构，运行操作更加复杂。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提出一种整体式喷射型低温余热发电制冷装置。本发明通过一种沸点适中、环保安全的工质将有机物朗肯循环发电系统同喷射式制冷循环有机的结合起来，同时满足用户电量和冷量的需求，不仅有效的提高了低温余热回收装置的整体能量利用率，而且整个过程简单易行，洁净环保，安全可靠。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：工质泵、余热换热器、透平发电机、喷射器、冷凝器、储液罐、三通阀、节流阀、蒸发器。工质泵出口与余热换热器工质入口相连，余热换热器工质出口与透平发电机工质入口相连，透平发电机工质出口与喷射器工作流体入口相连，喷射器工质出口与冷凝器工质入口相连，冷凝器工质出口与储液罐工质入口相连，储液罐工质出口与三通阀工质入口相连，三通阀的一个工质出口与工质泵入口相连，三通阀的另一个工质出口与节流阀工质入口相连，节流阀工质出口与蒸发器工质入口相连，蒸发器工质出口与喷射器引射流体入口相连。

在装置工作过程中，液态饱和低沸点有机物工质经由工质泵提高压力，在余热回收换热器中利用低温余热加热至过热状态。高温高压气体进而推动透平旋转，并带动发电机组向外输出电功。从透平出口排出的工质气体作为压力相对较高的工作流体流入喷射器，将蒸发器出口侧的低温低压气体引射至喷射器中，二者在喷射器中经过混合扩压，进入冷凝器。在冷凝器中，有机物工质在地下水，湖水，河水或海水的冷却下，由气态变为液态。液态工质进入到储液罐中，储液罐工质出口连接有三通阀，一部分液态工质经由三通阀的一个出口进入工质泵，在工质泵中加压重新回到余热回收换热器中，完成发电循环，另一部分液态工质经由三通阀的另一个出口进入节流阀，在节流阀中降温降压，重新回到蒸发器中，完成制冷循环。在整个循环过程中，低品位热能不断被回收利用，同时，系统不断向用户输出电能和冷量，从而实现利用低温余热发电制冷。

根据工质在理想绝热膨胀过程中的特性，工质可以分为干性和湿性两类。饱和湿性工质在透平膨胀过程中进入两相区，对透平叶片的使用寿命产生较大的负面影响。而饱和干性工质在透平膨胀过程中容易保持在过热区。因此，为了避免工质在膨胀过程中进入两相区，本发明选择安全环保的干性工质。如：R245fa、R600、R600a、R141b、R123、R142b等。