專利名稱：供熱系統(tǒng)以及供熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱能領(lǐng)域的供熱系統(tǒng)以及供熱方法，特別是涉及一種采用化學(xué)反
應(yīng)來進行蓄熱供熱的供熱系統(tǒng)以及供熱方法。
背景技術(shù)：
請參閱圖1所示，是碳酸鉀質(zhì)量濃度40 % 、轉(zhuǎn)化率90 %時碳酸鉀水溶液與氣態(tài) 二氧化碳的反應(yīng)平衡曲線。從該曲線中可以看出，在A點，平衡溫度為2(TC、平衡壓力為 0. IMPa ;在B點平衡溫度為15(TC、平衡壓力為4MPa。 請參閱下述的化學(xué)方程式(1)，是二氧化碳、水、碳酸鉀和碳酸氫鉀之間的可逆反
應(yīng)的方程式。二氧化碳、水和碳酸鉀在高溫和高壓下反應(yīng)生成碳酸氫鉀同時釋放出大量的
熱量，而碳酸氫鉀在低溫低壓下反應(yīng)分解成二氧化碳、水和碳酸鉀同時吸收大量的熱量、亦
即釋放出大量的冷量。
4MPa, 150'C
K2CO3 +H2O + C02 、 、 2KHC03 + 609kJ/kg-CO2(i)
O.lMPa， 20。C 從上述反應(yīng)式可見，可以通過在低溫低壓下進行碳酸氫鉀的分解反應(yīng)即碳酸鉀的 再生反應(yīng)，而在高溫高壓下進行碳酸氫鉀的合成反應(yīng)即二氧化碳的吸收反應(yīng)，來向外部提 供低溫冷量和高溫?zé)崃俊?依據(jù)上述反應(yīng)的原理，本發(fā)明人提出了一種新的供熱系統(tǒng)，利用上述的化學(xué)過程 來提供低溫冷量和高溫?zé)崃俊?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種新的供熱系統(tǒng)以及供熱方法，所要解決的技術(shù) 問題是利用二氧化碳的吸收與吸收劑的再生反應(yīng)來提供人們生活生產(chǎn)所需的低溫冷量和 高溫?zé)崃浚瑥亩舆m于實用。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種供熱系統(tǒng)，其包括反應(yīng)器，用于進行二氧化碳和吸收劑生成含二氧化碳化合物的吸 收反應(yīng)或者含二氧化碳化合物分解成氣態(tài)二氧化碳和吸收劑的吸收劑再生反應(yīng)；壓縮換熱 機組，通過管道連接于上述的反應(yīng)器，該壓縮換熱機組包括至少一壓縮機，用于壓縮反應(yīng) 器產(chǎn)生的氣態(tài)二氧化碳；及至少一換熱器，連接于上述的壓縮機，用于對壓縮后的二氧化碳 進行冷卻；儲液罐，通過進口管道連接于上述的壓縮機組，用于容納來自壓縮機組的二氧化 碳，該儲液罐還通過出口管道連接于上述的反應(yīng)器。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。 優(yōu)選的，前述的供熱系統(tǒng)，其中所述的反應(yīng)器包括至少一個換熱器，用于向反應(yīng)器
提供熱量或者從反應(yīng)器帶走熱量。 優(yōu)選的，前述的供熱系統(tǒng)，其中所述的壓縮換熱機組包括多個壓縮機和多個換熱
3器，所述的壓縮機和換熱器為間隔串聯(lián)設(shè)置。 優(yōu)選的，前述的供熱系統(tǒng)，其中所述的吸收劑為碳酸鉀、一乙醇胺、二乙醇胺、氨基
乙酸、碳酸丙烯酯、聚乙二醇二甲醚、或者其中兩種或者兩種以上的混合物。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出
的一種供熱方法，其包括工作過程和再生過程，所述工作過程包括氣化步驟，將液態(tài)二氧
化碳?xì)饣?，同時將氣化潛熱作為冷量通過換熱器向外部輸出；吸收步驟，在第一壓力下將上
述的氣態(tài)二氧化碳與吸收劑混合，使其發(fā)生吸收反應(yīng)生成含二氧化碳化合物，同時釋放反
應(yīng)熱，并將該反應(yīng)熱通過換熱器向外部輸出； 所述再生過程包括再生步驟，在第二壓力下從外部吸收熱量使吸收劑發(fā)生再生 反應(yīng)，釋放出氣態(tài)二氧化碳，同時將該熱量作為冷量通過換熱器向外部輸出；壓縮步驟，將 上述的氣態(tài)二氧化碳進行壓縮；換熱步驟，對上述壓縮后的二氧化碳進行冷卻，使二氧化碳 冷凝成液態(tài)二氧化碳。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。 優(yōu)選的，前述的供熱方法，其中所述的再生過程在用電低谷時段進行。 優(yōu)選的，前述的供熱方法，其中所述的吸收步驟中，所述的第一壓力為2-6MPa，吸
收反應(yīng)溫度為60-180°C ;其中所述的再生步驟中，所述的第二壓力為0. 05-0. lMPa，再生反
應(yīng)溫度為0-40°C。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明 供熱系統(tǒng)以及供熱至少具有下列優(yōu)點 1、蓄能密度大，本發(fā)明可以采用低谷電作為壓縮機的動力，并將經(jīng)過壓縮和換熱
后的二氧化碳儲存起來，由于本系統(tǒng)的作用，液態(tài)二氧化碳具有極高的蓄能密度，所以本發(fā)
明可以將低谷電能轉(zhuǎn)化為液態(tài)二氧化碳的化學(xué)能而進行儲存，進而加以高效的利用。 2、性能系數(shù)(C0P)高，本發(fā)明唯一需要外界提供的驅(qū)動力為壓縮機的驅(qū)動力，而
本發(fā)明可以通過反應(yīng)器和壓縮換熱機組的換熱器等多個部件向外供熱和供冷，基本沒有熱
量損耗，所以本系統(tǒng)具有極高的能量效率。 3、供熱溫度高，由于本發(fā)明在高壓下進行吸收反應(yīng)，所以可以在高溫下釋放反 應(yīng)熱，從而可以將該反應(yīng)熱以高溫輸出，一般地，本發(fā)明的供熱系統(tǒng)可以為用戶提供溫度 16(TC、壓力0. 5MPa的過熱蒸汽。 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。


圖1是碳酸鉀和氣態(tài)二氧化碳的反應(yīng)平衡曲線。
圖2是本發(fā)明實施例1的供熱系統(tǒng)的流程圖。
圖3是本發(fā)明實施例2的供熱系統(tǒng)的流程圖。
具體實施例方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的供熱系統(tǒng)以及供熱方法其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。 請參閱圖2所示，本發(fā)明較佳實施例的供熱系統(tǒng)，其主要包括反應(yīng)器IO，壓縮換 熱機組20和儲液罐30。 所述的反應(yīng)器IO，用于進行吸收劑的再生或者二氧化碳的吸收反應(yīng)。在該反應(yīng)器 內(nèi)設(shè)有一換熱器IOI，用于向反應(yīng)器內(nèi)提供熱量或者將反應(yīng)器內(nèi)的熱量帶出。反應(yīng)器10內(nèi) 進行再生反應(yīng)(吸熱反應(yīng))時，該換熱器用于向反應(yīng)器提供熱量，從而使該換熱器IOI內(nèi)的 熱媒(一般為水)溫度降低，溫度降低后的熱媒可以作為冷源提供給用戶，達(dá)到供冷的目 的。反應(yīng)器IO內(nèi)進行吸收反應(yīng)(放熱反應(yīng))時，換熱器IOI內(nèi)的熱媒吸收吸收反應(yīng)釋放的 熱量，溫度升高后的熱媒作為熱源提供給用戶，達(dá)到供熱的目的。 所述的壓縮換熱機組20，通過管道連接于上述的反應(yīng)器10。該壓縮換熱機組包 括至少一壓縮機21，用于壓縮反應(yīng)器10產(chǎn)生的氣態(tài)二氧化碳；及至少一換熱器22，連接 于上述的壓縮機21，用于對壓縮后的二氧化碳進行換熱，并將該二氧化碳釋放的熱量向外 界供應(yīng)，所以該換熱器22也是本系統(tǒng)的一個供熱源。所述的壓縮機21通過管道連接于反 應(yīng)器IO，并在該管道上設(shè)有閥門11。 所述儲液罐30，通過進口管道連接于上述的壓縮機組20(主要是連接于換熱器 22)，用于儲存來自壓縮機組20的二氧化碳，較佳的所述的二氧化碳為液態(tài)。該儲液罐30 還通過出口管道連接于上述的反應(yīng)器30。在儲液罐30內(nèi)還可以設(shè)有換熱器301，用于向罐 內(nèi)的二氧化碳供給汽化熱。在儲液罐的出口管道上還設(shè)有閥門12，該閥門12與所述的閥門 11不同時開放。當(dāng)反應(yīng)器10內(nèi)進行吸收劑的再生反應(yīng)時，閥門11開放，閥門12關(guān)閉。當(dāng) 反應(yīng)器10內(nèi)進行二氧化碳的吸收反應(yīng)時，閥門11關(guān)閉，閥門12開放，儲液罐30向反應(yīng)器 IO提供二氧化碳。 本實施例的供熱系統(tǒng)采用低谷電作為壓縮機的動力，并將經(jīng)過壓縮和冷卻液化后
的二氧化碳儲存起來，由于本系統(tǒng)的作用，液態(tài)二氧化碳具有極高的蓄能密度，所以本發(fā)明
可以將低谷電能轉(zhuǎn)化為液態(tài)二氧化碳的化學(xué)能而進行儲存，進而加以高效的利用。 優(yōu)選的，本實施例所述的吸收劑為碳酸鉀，所以上述的供熱系統(tǒng)中，在反應(yīng)器10
內(nèi)進行的是碳酸鉀的再生反應(yīng)或者碳酸鉀吸收二氧化碳的吸收反應(yīng)。 請參閱圖3所示，是本發(fā)明的供熱系統(tǒng)的實施例2的流程圖。在本實施例中，所述 的壓縮換熱機組20比上述的實施例1具有增加的壓縮機23和換熱器24，所述的壓縮機23 連接于換熱器22，所述的換熱器24連接于壓縮機23。各個壓縮機和換熱器采用間隔串聯(lián) 設(shè)置，從而構(gòu)成多級壓縮系統(tǒng)。本實施例采用多個壓縮機和換熱器串聯(lián)的目的在于，可以降 低單個壓縮機的負(fù)荷，通過多個壓縮機的多級壓縮可以使被壓縮的二氧化碳更容易更高效 地達(dá)到較高的壓力。所述的儲液罐30連接于最后的一個換熱器24。 較佳的，在本實施例中，在所述的反應(yīng)器10中還可以設(shè)有兩個換熱器，分別為吸 熱換熱器IOI，用于向反應(yīng)器提供熱量同時對外部提供冷量；以及供熱換熱器102，用于將 反應(yīng)器的熱量向外輸出。在反應(yīng)器10中采用兩個換熱器的好處在于，每個換熱器可以輸入 不同的循環(huán)介質(zhì)，將向反應(yīng)器供熱(也是向用戶供冷)和從反應(yīng)器向外供熱區(qū)分開來，便于 實際應(yīng)用。 本發(fā)明的實施例3還提出一種供熱方法，采用上述實施例所述的供熱系統(tǒng)。該供 熱方法包括工作過程和再生過程。所述工作過程包括氣化步驟，將液態(tài)二氧化碳?xì)饣?br> 5同時將氣化潛熱作為冷量向外部(也就是用戶)輸出；吸收步驟，在第一壓力下(2-6MPa) 將上述的氣態(tài)二氧化碳與吸收劑(碳酸鉀)混合，使其發(fā)生吸收反應(yīng)生成含二氧化碳化合 物(碳酸氫鉀)，同時釋放反應(yīng)熱，并將該反應(yīng)熱向外部輸出。由于該吸收反應(yīng)的壓力較高 (2-6MPa)，反應(yīng)在較高溫度下進行，較佳的反應(yīng)溫度為60-18(TC，所以該吸收步驟向外輸出 的熱量具有較高的溫度。 所述再生過程，是指吸收劑的再生過程，該過程包括再生步驟，在第二壓力下 (0. 05-0. IMPa)從外部吸收熱量使碳酸鉀發(fā)生再生反應(yīng)，釋放出氣態(tài)二氧化碳，同時將該熱 量作為冷量向外部輸出，由于該再生反應(yīng)的壓力較低，反應(yīng)可在較低溫度下進行，較佳的反
應(yīng)溫度為0-4(TC，所以該再生步驟向外輸出的冷量具有較低的溫度；壓縮步驟，將上述的 氣態(tài)二氧化碳進行壓縮，二氧化碳被壓縮后壓力和溫度升高；換熱步驟，對上述壓縮后的二 氧化碳進行換熱冷卻，降低二氧化碳的溫度使其冷凝成液態(tài)二氧化碳，同時，將二氧化碳釋 放的熱量向外部提供。液態(tài)二氧化碳被存儲起來，以備工作過程所用。上述壓縮步驟和換 熱步驟可以多級進行。 本實施例中的含二氧化碳化合物為碳酸氫鉀，所述的吸收劑為碳酸鉀。本發(fā)明的
吸收劑還可以是碳酸鉀以外的二氧化碳吸收劑，包括一乙醇胺、二乙醇胺等，也可以是碳酸
鉀和其他吸收劑的混合物。所述的再生過程在用電低谷時段進行。上述的再生步驟是在反
應(yīng)器中，碳酸氫鉀吸收熱量發(fā)生分解反應(yīng)，生產(chǎn)水、碳酸鉀和氣態(tài)二氧化碳。 上述實施例3所述的工作過程和再生過程是交替進行的，兩個工作過程不同時進行。 本發(fā)明通過在高壓高溫下進行二氧化碳的吸收反應(yīng)，而在低壓低溫下進行吸收劑 的再生反應(yīng)，可高效利用電力尤其是低谷電，為用戶提供高溫?zé)崃亢偷蜏乩淞?，具有極高的 能量效率，非常適合工業(yè)或者民用。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì) 對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種供熱系統(tǒng)，其特征在于其包括反應(yīng)器，用于進行二氧化碳和吸收劑生成含二氧化碳化合物的二氧化碳吸收反應(yīng)或者含二氧化碳化合物分解成氣態(tài)二氧化碳和吸收劑的吸收劑再生反應(yīng)；壓縮換熱機組，通過管道連接于上述的反應(yīng)器，該壓縮換熱機組包括至少一壓縮機，用于壓縮反應(yīng)器產(chǎn)生的氣態(tài)二氧化碳；及至少一換熱器，連接于上述的壓縮機，用于對壓縮后的二氧化碳進行冷卻；儲液罐，通過進口管道連接于上述的壓縮機組，用于容納來自壓縮機組的二氧化碳，該儲液罐還通過出口管道連接于上述的反應(yīng)器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供熱系統(tǒng)，其特征在于其中所述的反應(yīng)器包括至少一個換熱 器，用于向反應(yīng)器提供熱量或者從反應(yīng)器帶走熱量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供熱系統(tǒng)，其特征在于其中所述的壓縮換熱機組包括多個壓 縮機和多個換熱器，所述的壓縮機和換熱器為間隔串聯(lián)設(shè)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供熱系統(tǒng)，其特征在于其中所述的吸收劑為碳酸鉀、一乙醇 胺、二乙醇胺、氨基乙酸、碳酸丙烯酯、聚乙二醇二甲醚、或者其中兩種或者兩種以上的混合 物。
5. —種供熱方法，其特征在于其包括工作過程和再生過程，所述工作過程包括 氣化步驟，將液態(tài)二氧化碳?xì)饣?，同時將氣化潛熱作為冷量通過換熱器向外部輸出； 吸收步驟，在第一壓力下將上述的氣態(tài)二氧化碳吸收劑混合，使其發(fā)生吸收反應(yīng)生成含二氧化碳化合物，同時釋放反應(yīng)熱，并將該反應(yīng)熱通過換熱器向外部輸出； 所述再生過程包括再生步驟，在第二壓力下從外部吸收熱量使吸收劑發(fā)生再生反應(yīng)，釋放出氣態(tài)二氧化 碳，同時將該熱量作為冷量通過換熱器向外部輸出； 壓縮步驟，將上述的氣態(tài)二氧化碳進行壓縮；換熱步驟，對上述壓縮后的二氧化碳進行冷卻，使二氧化碳冷凝成液態(tài)二氧化碳。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的供熱方法，其特征在于其中所述的再生過程在用電低谷時段 進行。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種供熱系統(tǒng)以及供熱方法。該供熱系統(tǒng)包括反應(yīng)器，用于進行二氧化碳的吸收反應(yīng)或者吸收劑的再生反應(yīng)；壓縮換熱機組，通過管道連接于上述的反應(yīng)器，該壓縮換熱機組包括至少一壓縮機，用于壓縮反應(yīng)器產(chǎn)生的二氧化碳；及至少一換熱器，連接于上述的壓縮機，用于對壓縮后的二氧化碳進行冷卻；儲液罐，通過進口管道連接于上述的壓縮機組，用于容納來自壓縮機組的二氧化碳，該儲液罐還通過出口管道連接于上述的反應(yīng)器。所述的供熱方法采用上述供熱系統(tǒng)進行，包括再生、壓縮、冷卻以及吸收等步驟。本發(fā)明的供熱系統(tǒng)具有蓄能密度大、性能系數(shù)(COP)高、以及供熱溫度高等優(yōu)點。
文檔編號F24J1/00GK101749783SQ20081022786
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者蘇慶泉 申請人:蘇慶泉