[实用新型]一种集成热化学过程的热电冷多联产系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种集成热化学过程的 热电冷多联产系统。

背景技术

我国的社会经济持续快速发展，能源需求量也随之逐年增大，在煤炭、 石油和天然气等化石燃料被大量消耗，同时也造成了严重的环境污染，这 将阻碍未来经济社会的可持续发展。另外由于我国人口众多，人均资源相 对匮乏，能源、资源及环境问题尤为突出。

中国的一次能源生产总量从2000年的13.5亿吨标准煤增长至2013 年的34亿吨标准煤，年一次能源消耗量也由2000年的14.6亿吨标准煤增 长至2013年的37.5亿吨标准煤。其中水电、核电和风电等清洁能源的生 产量和消耗量为3.71亿吨标准煤和3.68亿吨标准煤，仅占总量的10.91％ 和9.81％。中国经济自进入新一轮快速增长周期以来，煤、电、油等能源 出现短缺，经济社会发展受到能源瓶颈的严重制约，未来中国石油对海外 资源过度依赖和国际能源市场不可预测性所产生的能源安全问题，也给中 国经济社会的可持续发展敲响了警钟。

为应对未来高速增长的能源需求量和亟待解决的环境污染问题，需采 用先进和完善的能源应用理论对现有的能源利用技术加以改进，以提高能 源利用效率并实现能源的清洁利用。

在日常生活和工业生产中，所需要的能量利用形式通常不只局限于电 力，还包括不同温度的热能和冷能，如各种工业用蒸汽、供暖用热、生活 热水和空调用冷等。传统能源系统一般采取集中分产的生产方式，对于发 电系统而言，通常直接利用化石燃料燃烧后所释放的热量来生产高温工质， 用以驱动动力循环做功，但其中很大一部分热量直接传递给低温热源并未 得到高效合理利用。对于传统供热系统而言，虽然锅炉将大部分化石燃料 的化学能转化为有用的热能，并提供给热用户，但燃烧产生的高温烟气直 接用来加热较低温度的蒸汽或热水，做功能力损失很大。而在制冷方面， 电厂为满足夏季电驱动空调的正常运转，需加大电力生产量，由此也造成 了极大的热能损失。

对于不同的能源类型和不同的转换目标，能源的转换形式也不尽相同。 其中化石燃料的化学能向热和功的转换作为能量转换的重要形式，不仅要 在“数量”上尽可能多地有效转换化学能，同时还需要考虑在能量品质转 换层面的特性。只有综合考虑能量的数量和品质两方面的属性，才能够科 学地判定能量是否得到了充分利用。实际上凡是以一定方向和一定限度进 行的能量转换过程，能量品质将发生下降。而能的梯级利用原理就是针对 如何减少这种品质“贬低”的能量利用指导原则，该理论也指出能量品质 存在高低差异，只有逐级地利用或转化能量，并尽量缩小两级之间的差异， 才能够实现能量的有效利用。基于此，结合燃气轮机发电机组的做功过程， 充分利用高温烟气的余热驱动吸收式制冷机组，在一定程度上实现了烟气 余热的高效利用，同时解决了发电过程低温热源损失较大和制冷过程耗电 较大等不足。

动力发电循环和制冷循环是相互串联的独立能量转换过程，而在实 际应用过程中，用户对电能和冷能的需求是实时变化的，且变化幅度也不 相同。对于串联的能源转换结构，所输出的电能和冷能互成一定比例，同 时在变工况调整过程中，这种不同类型的能量输出比例也几乎保持不变， 这也对该系统变工况运行调节提出了更高挑战。另一方面，高温烟气余热 虽然被制冷循环加以回收，也基本实现了能量品位的对口利用，但如何进 一步提高烟气余热的利用效率和拓展烟气余热的应用领域，也将成为能源 应用领域的重要研究课题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种集成热化学过程的热 电冷多联产系统，在实现热电冷多产品输出的同时也能提高烟气余热的回 收利用效率，同时还能够适应多变的用户用能需求。

(二)技术方案