[发明专利]基于中低焓能源的热电联产系统

说明书

技术领域

本发明属于热能利用，涉及一种热电联产系统。

背景技术

目前，存在大量的中低焓(60-120℃)能源，如中低温地热能、太阳能、低温余热等，主要以热利用为主；特别是与热泵的耦合利用模式，使能源利用效率得到较大提高。但不少应用场合所要求的供热温度水平明显低于供热热源的温度，热需求与热供给之间存在过大的传热温差，造成了可用能的耗散，能源利用的热力学第二定律效率低下；较高的热排放温度，不仅意味着能源的低效利用，而且造成了一定程度上的热污染；而且由于热泵机组需要消耗二次能源，相对运行成本较高，降低了整个系统的经济性，从推广和环保角度上，仍存在一定的缺陷。

利用中低焓能源进行热电联产具有重要的节能和环保意义，而充分体现能量的梯级利用原则，有效避免可用能耗散，高效、充分的利用中低焓能源，从而提高热电联产系统的经济性，是热电联产系统研制中一个意义重大、急待攻克的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种充分利用中低焓能源中的热能的热电联产系统，以提高低品位能源的经济性。

本发明是通过以下技术方案实现的：将供热子系统、发电子系统、热泵子系统通过一个中间换热器组合起来构成热电联产系统(如图所示)。具体组成结构为：由供热子系统提供给热用户的回水管串接水泵、供水流量调节阀以及发电子系统冷凝器的水侧后，分为二路：其中一路串接热泵子系统冷凝器的水侧接至供水管；另一路经串接第二个供水流量调节阀以及中间换热器的冷水侧后亦接至供水管，构成供热子系统的闭路循环。外界供热水管路串接发电子系统蒸发器的水侧、中间换热器的热水侧以及热泵子系统蒸发器的水侧，由此组成热、电联产系统。

发电子系统中所需的热能取自低品位热(水)源。本发明中所述的发电子系统，指的是中低焓能源双流发电系统，包括有机朗肯循环或卡林纳循环系统。发电子系统有两个水循环回路和一个做功工质回路。水循环包括一个热源水回路和一个供热水回路，采用低沸点工质推动汽轮机做功。热源热水进入发电子系统蒸发器，在蒸发器内工质吸热(进行做功循环发电)，热源热水温度由t1降为t2；热水进入中间换热器与系统供热回水进一步换热后温度降至t3进入热泵子系统。热源热水在热泵子系统蒸发器内再次放热(低沸点工质吸热蒸发，经压缩、冷凝，进行吸放热循环)至t4排放或回灌到地下。系统供热回水在发电子系统冷凝器内，由回水温度t5加热到中间温度t6，然后分别进入中间换热器冷水侧以及热泵子系统冷凝器，由温度t6加热到温度t7提供给供热子系统(热用户)。

附图说明

附图为本发明技术原理及系统各回路组成框图。

具体实施方式

以下通过具体实施例并参照附图对本发明做进一步的说明。基于中低焓能源的热电联产系统包括：供热子系统、发电子系统、热泵子系统、中间换热器、冷凝器、蒸发器、汽轮机、压缩机、工质泵、水泵以及水流量调节阀等。由供热子系统1提供给热用户的回水管4依次串接第一个水泵5-1、第一个供水流量调节阀6-1以及发电子系统冷凝器2-1的水侧后，分为二路：其中一路串接热泵子系统冷凝器3-1的水侧接至供水管7；从发电子系统冷凝器2-1的水侧分出的另一路经串接第二个供水流量调节阀6-2以及中间换热器8的冷水侧后亦接至供水管7，构成供热子系统1的闭路循环。外界供热水管路依次串接发电子系统蒸发器2-2的水侧、中间换热器8的热水侧以及热泵子系统蒸发器3-2的水侧。外界供热水管路与所述发电子系统蒸发器2-2的水侧之间串接第二个水泵5-2和热源水流量调节阀9。

热源热水由第二个水泵5-2、热源水流量调节阀9进入发电子系统蒸发器2-2的水侧，热水与蒸发器内的低沸点工质换热。即工质受热蒸发为过热蒸汽推动汽轮机10驱动发电机发电，循环工质经发电子系统冷凝器2-1、工质泵11等再进人蒸发器构成闭路循环。热源热水经由发电子系统蒸发器2-2后放热，温度由t1降为t2；进入中间换热器8与系统供热回水换热后降温至t3进入热泵子系统。热源热水在热泵子系统蒸发器3-2与该系统中的低沸点工质换热。工质经吸热蒸发，压缩机12压缩、热泵子系统冷凝器3-1放热、节流阀13节流再进入蒸发器构成闭路循环。热源热水降至t4进行排放或回灌。

下述实施例针对供热(水)温度50℃、供热回水温度35℃的应用要求，分别针对不同的热源温度水平给出。

实施实例一