[发明专利]基于Kalina循环及溴化锂制冷的地热能冷热电联产系统

说明书

本发明公开了一种基于Kalina循环及溴化锂制冷的地热能冷热电联产系统，包括地热能循环系统、Kalina循环发电系统、溴化锂吸收式制冷系统及末端用热系统，利用地热能热源的Kalina循环发电系统分别与溴化锂吸收式制冷系统及末端用热系统连接构成整体冷热电联产系统，将Kalina循环和溴化锂制冷相结合实现了电力供应、冬季供暖、夏季供冷的冷热电联产。使用地热能进行驱动，可以将地热能通过多种途径转化为冷、热、电等能源地热能利用率高；实现能源自给，不使用外供高质量电能，高效绿色环保节能，绿色环保；采用的垂直降膜换热器，提高了换热效果，降低了设备成本，系统效率高。

技术领域

本发明属于可再生能源的冷热电联产技术领域，具体涉及一种基于Kalina循环及溴化锂制冷的地热能冷热电联产系统。

背景技术

地热能是一种清洁的可再生能源，相对于其他可再生能源，地热能的最大优势体现在它的稳定性和连续性。地热能热发电在经济性、技术性及环保性等众多方面具有较大优势。地热能在未来能源结构中发挥的最重要作用就是供应稳定、连续的基础负荷，将在国家未来可再生能源结构中占据重要位置。但是，由于盲目追求经济效益，忽略地热资源的合理开发，使得80℃以上的中低温地热资源浪费严重。而在一些经济落后的偏远地区，地热资源得不到开发，随处可见宝贵的地热水白白流失。上述现象的存在主要是因为技术手段的缺乏，这也正是本文开展中低温地热发电技术研究的初衷。

Kalina循环是由Alex Kalina博士在1983年提出的一种双工质发电技术，立刻引起了国内外学者的关注，大量的研究工作集中在Kalina循环和ORC循环的比较分析上。ORC循环系统蒸发器和冷凝器两大换热部件存在较大传热温差，这主要受限于有机工质在蒸发和冷凝过程均为等温等压过程，使得热源、冷源与有机工质的传热匹配性差，造成较大的热损失。而与ORC循环不同，Kalina循环采用氨水溶液作为工质，换热过程为变温过程，使得热源、冷源和氨水溶液的匹配性更好，从而使系统性能得到提升。

溴化锂吸收式制冷循环不需要压缩机为循环提供动力，也就相应的减少了系统电能的输入，而为循环所需的驱动热能由太阳能提供，并且温度对口，符合能量梯级利用原则。

利用冷热电联产系统可以优化我国的能源结构，节约了能源又保护了环境，具有极高的经济与社会效益，是可持续发展在能源领域的必然选择。但是传统的冷热电联产系统还存在着一些问题。目前的冷热电联产系统多是以燃气轮机与蒸汽朗肯循环及吸收式制冷结合进行冷热电三联供，虽然燃料的燃烧可以得到高品位的能量，但是系统的排热温度仍较高，并不能物尽其用。与此同时，化石燃料的燃烧也对环境造成了一定程度的污染。而利用有机朗肯循环发电则能很好的避免这一问题。中低温热源在生活中常见且易于得到，虽然其品位不高，但是储量巨大，可以作为联产系统的热源。同时由于利用了有机工质，有机朗肯循环对于热源的最低温度的要求降低了很多，通过选用合适的工质，可以将有机朗肯循环很好的与中低温热源比如太阳能相匹配，再结合吸收式制冷，则可以高效的提供冷量、热量和电量，物尽其用的同时又节能环保。

然而现有的余热利用发电技术面临的主要问题是设备要求高，需要消耗大量的高品位能源，且发电效率较低。例如公告号为CN106930827A中国发明专利申请公开说明书公开了一种提供利用燃气轮机余热的有机朗肯循环发电装置,将导热油循环系统和以高温有机介质为工质的有机朗肯循环进行组合。可实现多种场合的应用，但存在耗能较大，对设备要求较高等的问题，必须进行加以改进才能降低能耗。如公告号为CN103953403A中国发明专利申请公开说明书公开了一种回收烟气余热的跨临界与亚临界耦合有机朗肯循环系统，适用于多个不同的温区，但系统整体效率较低。

因此，需要提出一种更加适用的基于Kalina循环及溴化锂制冷的地热能冷热电联产系统，以解决上述问题。

发明内容