[发明专利]一种低品位热驱动的冷电联供系统及其应用方法

说明书

本发明公开了一种低品位热驱动的冷电联供系统及其应用方法。系统包括发生塔、冷凝器、液氨储罐、三通阀、氨节流阀、蒸发器、吸收器、溶液泵、溶液节流阀、溶液换热器、阳极室、阴极室、精馏器，使用氨+硝酸锂+水三元工质，将吸收式供冷系统与电池发电系统有机耦合，液氨储罐出来的高压液氨通过三通阀分为两路，一路进入蒸发器提供冷量，另一路进入原电池的阳极室电解液，与不断溶解的铜离子形成络合物，推动电池装置发电。发电完成后阳极室电解液在精馏器中被加热释放出氨气，该股氨气与蒸发器出来的氨气一起进入吸收器，被硝酸锂水溶液吸收。所述系统既可实现单独供电或单独供冷，也可冷电联供，驱动能源可以利用工业废水、工艺废热、太阳能热水等低品位热源。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，具体来说，涉及一种利用低品位热量同时实现供冷、供电的系统。

背景技术

随着煤炭、石油、天然气等化石能源的持续消耗, 能源与环境问题逐渐突出，如何保持能源与环境的可持续发展是人类面对的重大课题，人们在开辟新能源的同时也更加重视提高现有能源的利用率。我国是能源大国，能源利用率不高，大量余热以各种形式被排放到大气中，这不仅造成了环境的热污染，也造成了能源的浪费，因此如何提高能源的利用率以及回收余热、废热是我国亟待解决的问题。

氨水吸收式制冷系统是一种可以利用低温余热资源或太阳能、地热能等低温可再生能源驱动的制冷技术，所采用的工质是自然界存在的物质氨和水，它们价格低廉，是理想的环境友好型工质对，其制冷温度范围可实现10～-60℃，且氨水吸收式制冷机组容易小型化，除氨溶液泵外无其他运转设备，因此可靠性强，噪声和震动小，广泛用于冷库、石油冶炼及其他化工过程中。传统的氨水吸收式制冷系统一般包括四个主要设备，分别为精馏塔、冷凝器、蒸发器、吸收器，通过低温余热驱动发生过程和精馏过程，将浓溶液分离成高纯度的氨气和低浓度的稀氨水溶液，氨气在冷凝器中冷凝为液氨，液氨经过过冷、节流降压后进入蒸发器蒸发制冷，蒸发后的氨气进入吸收器被来自精馏塔塔釜的稀溶液吸收，最终转变成浓溶液，预热后返回精馏塔，完成一个循环。

传统的氨水吸收式制冷系统只能实现制冷，过往的研究也主要集中在提高系统性能上，但是如果只采用传统基本吸收式制冷循环，那么无论采用何种工质、部件结构如何优化，其始终面临不能利用低温热源以及高温热源驱动时效率低的问题，因此，本发明提出了一种低品位热驱动的冷电联供系统，利用低温余热驱动发生塔和铜氨电池发电装置中的精馏器，并使用氨、硝酸锂和水三元工质，实现供冷与供电的耦合，实现冷、电联供。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供了一种低品位热驱动的冷电联供系统及其应用方法，改变传统的氨水吸收式制冷系统，使用氨、硝酸锂、水三元工质，有机耦合铜氨电池发电装置，利用分流三通阀、合流三通阀切换通道，使得系统能不断供电，系统中的精馏器和发生塔可以充分利用工业废水、工艺废热、太阳能热水等低品位热源，既可以单独供冷或单独供电，也可以冷、电联供，切实做到节能减排。

一种低品位热驱动的冷电联供系统，该系统包括：发生塔、冷凝器、液氨储罐、第一分流三通阀、第一氨节流阀、蒸发器、吸收器、溶液泵、溶液节流阀、溶液换热器、第二氨节流阀、第二分流三通阀、阳极室、阴极室、合流三通阀、工质泵、精馏器、第三分流三通阀，其中，吸收器的出口与溶液泵相连接，溶液泵与溶液换热器相连接，溶液换热器分别与发生塔入口和底部出口相连接，溶液换热器与溶液节流阀相连接，溶液节流阀与吸收器的入口相连接；发生塔的顶部出口依次与冷凝器、液氨储罐、第一分流三通阀相连接，第一分流三通阀分两路，一路依次与第一氨节流阀、蒸发器相连接，蒸发器的出口与吸收器的进口相连接，另一路与第二氨节流阀、第二分流三通阀、阳极室、阴极室、合流三通阀、工质泵、精馏器连接，精馏器的顶部出口与吸收器的入口相连接，精馏器的底部出口与第三分流三通阀相连接、第三分流三通阀与阳极室、阴极室连接。

所述的第一分流三通阀用于分流液氨储罐流出的液氨，第二分流三通阀用于分流第二氨节流阀节流降压的液氨，第三分流三通阀用于分流精馏器精馏后的溶液。