[发明专利]一种低品位热源驱动非共沸混合工质热电联供系统及方法

说明书

本发明公开了一种低品位热源驱动非共沸混合工质热电联供系统及方法，低品位热源输入通道经过热器与蒸汽发生器连接，用于将热量传给工质侧，蒸汽发生器的一端经分离器分两路，一路依次经过热器、透平与供热器的一端连接，透平同轴连接有发电机，用于将饱和蒸汽经低温热源加热后形成过热蒸汽后进入透平膨胀做功驱动发电机为用户供电，另一路依次经蒸发器与供热器的一端连接，供热器与供热输出管道连接，用于将饱和溶液在与透平乏汽混合后为用户提供热量；供热器的另一端经过增压泵与蒸汽发生器的另一端连接形成工质侧循环通路。本发明实现了为用户同时供电和供热的目标，热电联供系统的循环热效率远高于只能用于供电的系统的循环热效率。

技术领域

本发明属于低品位热源高效转换技术领域，具体涉及一种低品位热源驱动非共沸混合工质热电联供系统及方法。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，对能源的需求和消耗日渐增加，广泛的工业活动产生的低温余热以及太阳能、地热能等低品位热源由于回收难度大、回收成本高等原因没有被充分有效地利用，造成大量的能源浪费。采用先进技术将低品位热源高效转换为电能或者热能加以利用对降低能源消耗、推进社会可持续发展具有重要意义。

回收低品位热源的热力系统目前主要分为三种：水蒸汽动力循环系统、有机朗肯循环系统和Kalina循环系统。采用水蒸汽动力循环系统回收低品位热源时，由于水蒸汽的临界温度较高，系统的热回收效率较低。有些系统如有机朗肯循环利用有机工质回收较低温度的低品位余热，但是由于有机工质具有价格昂贵、易泄露、含毒性的特点，系统的经济性能不高，并且危害人体健康及环境安全。少量系统采用非共沸混合工质进行低品位热源回收利用，这种工质的吸热温度曲线与热源的放热温度曲线匹配度好，减少了循环的不可逆损失，改善系统的热力性能。Kalina循环系统即采用氨水这种非共沸混合工质，工质价格低廉易得，经济成本较低，近年来受到广大学者的关注。

现有的余热回收技术虽然可以实现低品位热源的回收利用，但是其循环热效率非常低。热电联供系统的循环热效率远高于发电系统的循环热效率，目前的热电联供系统的工作流体绝大多数为水蒸汽或者有机工质，这两种工质相比非共沸混合工质在低品位热源回收利用领域不具备优势。非共沸混合工质动力循环系统得到了一定程度的研究，但是并没有利用非共沸工质同时进行发电和供热的研究。因此本专利提出了一种低品位热源驱动非共沸混合工质热电联供系统及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种低品位热源驱动非共沸混合工质热电联供系统及方法，达到了同时为用户提供电能和热能，并显著提高热源能量转换效率的目的，进一步提出用喷射器替代原有热电联供系统中的压缩机，避免压缩机耗电提高循环热效率并且达到同时供电和供热的目的。

本发明采用以下技术方案：

一种低品位热源驱动的非共沸混合工质热电联供系统，包括蒸汽发生器、分离器、过热器、透平、蒸发器、供热器、增压泵、低品位热源输入通道和供热输出管道，低品位热源输入通道经过热器与蒸汽发生器连接，用于将热量传给工质侧，蒸汽发生器的一端经分离器分两路，一路依次经过热器、透平与供热器的一端连接，透平同轴连接有发电机，用于将饱和蒸汽经低温热源加热后形成过热蒸汽后进入透平膨胀做功驱动发电机为用户供电，另一路依次经蒸发器与供热器的一端连接，供热器与供热输出管道连接，用于将饱和溶液在与透平乏汽混合后为用户提供热量；供热器的另一端经过增压泵与蒸汽发生器的另一端连接形成工质侧循环通路。

具体的，蒸发器与供热器之间设置有第一节流阀，第一节流阀和透平与供热器的一端并行连接。

进一步的，供热器的另一端分两路，一路与增压泵连接，另一路依次经过第二节流阀和蒸发器与压缩机的一端连接，压缩机的另一端和第一节流阀以及透平与供热器的一端并行连接。

进一步的，压缩机同轴连接有第二电动机，增压泵同轴连接有第一电动机。