[发明专利]一种冷凝解耦与梯级蒸发耦合冷热电联产系统

说明书

本发明公开了一种冷凝解耦与梯级蒸发耦合冷热电联产系统，包括第一蒸发器、第一膨胀机、第二膨胀机、冷凝器、第一流量计、第一工质泵、第二蒸发器、第二流量计、第二工质泵、第三流量计、测功机、换热器、第四流量计、第五流量计、节流阀、第三蒸发器、压缩机、第六流量计、第七流量计、空压机、空气冷却器、第三膨胀机。本系统将ORC发电系统、蒸气压缩制冷系统、冷凝与环境解耦冷却系统和供热系统四个子系统相结合。ORC发电系统、蒸气压缩制冷系统、冷凝与环境解耦冷却系统通过共用冷凝器耦合在一起，且蒸气压缩制冷系统与ORC发电系统可以共用同一种有机工质，实现了冷凝解耦、梯级蒸发与非共沸混合工质变温相变三者相耦合。

技术领域

本发明属于热能工程领域，具体是一种冷凝解耦与梯级蒸发耦合冷热电联产系统。

背景技术

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)是利用有机物工质作为热力循环的一种方式，以地热能、太阳能或其它低品位热源对有机工质进行加热产生蒸气，从而推动汽轮发电机组发电。有机朗肯循环的热源流体入口温度通常在80℃以上，蒸发器是ORC中产生不可逆损失最大的部件，尤其是在热源流体进出口焓降较高的情况下，蒸发器的不可逆损失将会进一步增大。因此合理的设置多级蒸发器，使热源流体与各级蒸发器进行连接，使液态工质在各级蒸发器中被加热为不同压力的饱和或过热蒸气，由此实现热源与工质之间良好的温度匹配。

溴化锂吸收式制冷循环不需要压缩机为循环提供动力，也就相应地减少了系统电能的输入，并且排出的余热作为ORC低压蒸发器的辅助热源提高了ORC的蒸发负荷，并增大了净发电功率。

利用冷热电联产系统可以节约能源、保护环境，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，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，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。

利用有机朗肯循环发电则能很好的避免传统冷热电联产系统的问题。中低温热源在生活中常见且易于得到，虽然其品味不高，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。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种冷凝解耦与梯级蒸发耦合冷热电联产系统。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种冷凝解耦与梯级蒸发耦合冷热电联产系统，其特征在于该系统包括第一蒸发器、第一膨胀机、第二膨胀机、冷凝器、第一流量计、第一工质泵、第二蒸发器、第二流量计、第二工质泵、第三流量计、测功机、换热器、第四流量计、第五流量计、节流阀、第三蒸发器、压缩机、第六流量计、第七流量计、空压机、空气冷却器、第三膨胀机；

所述第一蒸发器的热源入口与外界热源连通，热源出口通过第三流量计与第二蒸发器的热源入口连通，工质出口与第一膨胀机的入口连通；第一膨胀机的出口与第二膨胀机的入口连通；第二膨胀机的出口与冷凝器的工质入口连通；冷凝器的进风口与第三膨胀机的出口连通，出风口用于送风；冷凝器的工质出口分别通过第一流量计与第一工质泵的入口连通以及通过第五流量计与节流阀的入口连通；

第一工质泵的出口与第二蒸发器的工质入口连通；第二蒸发器的工质第一出口与第二膨胀机的入口连通；第二蒸发器的工质第二出口通过第二流量计与第二工质泵的入口连通，第二工质泵的出口与第一蒸发器的工质入口连通；第二蒸发器的热源出口与换热器的热源入口连通，换热器的热源出口将换热后的热源排到外界；换热器的供热入口通过第四流量计与外界水源连通，供热出口用于提供热量；