專利名稱：整體式噴射型低溫余熱發(fā)電制冷裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制冷技術領域的裝置,具體是一種整體式噴射型低溫余熱發(fā)電 制冷裝置。
背景技術：
統(tǒng)計表明，低溫余熱總量約占工業(yè)產熱總量的50%左右。在實際應用中，由 于缺乏有效的回收利用方式，大部分低溫余熱被直接排放到環(huán)境中，這樣既浪費了 大量能源，又對周圍環(huán)境構成了嚴重的熱污染。有機物朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電技術 是一種有效的低溫余熱回收利用方法，它以低沸點有機物工質作為M的載體，將 低品位熱能轉化為電能。當熱源溫度低于2701C時，有機物朗肯循環(huán)工質選擇范圍 廣，針對性強，設備要求相對簡單，與常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)相比，具有更高的能 源利用率。
噴射式制冷技術在20世紀30年代受到了廣泛的青睞，然而伴隨著蒸汽壓縮式 制冷技術的出現，噴射式制冷技術的主導地位被,取代。近些年，噴射式制冷系 統(tǒng)憑借其設備簡單，維護方便，環(huán)?？煽?，適用于太陽能，地熱能，低溫余熱回收 靴點，重新成為了制冷技術領域中的一個研究熱點。分布式供能系統(tǒng)是指設在用
戶TO的，較小出力的，M:在能量梯級利用原則上的能源供給系統(tǒng)。相對于傳統(tǒng)
的大規(guī)模能源供給方式而言，分布式供能系統(tǒng)高效環(huán)保，形式靈活多樣，除了供電 之外，一jl^同時擁有m供熱的功能。近年來出現的電冷聯產分布式供能系統(tǒng)就 是其中的一種形式。
經，現有技術文獻檢索，Feng Xii等在《能源》雜志2000年第25巻233 —246頁上發(fā)表了一篇題目為"一種發(fā)電制冷循環(huán)"的文章， (Xu，F"GoswamU).Y.，and Bhagwat^S.S.^2000, "A Combined Power/Cooling Cycle, "Energy, 25*卩.233-246.)該系統(tǒng)將有機物朗肯循環(huán)發(fā)電技術與吸收式制冷技 術相結合，選擇二元溶液作為工質，將低品位熱能轉化為電能和冷量同時輸出，提
出了一套低品位熱能回收利用的新方案。但該技術存在一定的不足首先在制冷過 程中，工質沒有發(fā)生相變，主要依靠工質顯熱變化實現制冷，因此制冷量受到了一 定的限制；此外，選擇兩元工質作為能量的載體，使系統(tǒng)設備結構，運行操作更加 復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有技術中的不足，提出一種整體式噴射型低溫余熱發(fā)電制冷裝 置。本發(fā)明通過一種沸點適中、環(huán)保安全的工質將有機物朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)同噴射 式制冷循環(huán)有機的結合起來，同賺足用戶電量和冷量的需求，不僅有效的提高了 低溫余熱回收裝置的整體能量利用率，而且^h過程簡單易行，潔凈環(huán)保，安全可靠。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現的，本發(fā)明包括工質泵、余熱換熱器、透 平發(fā)電機、噴射器、冷凝器、儲液罐、三通閩、節(jié)流閥、蒸發(fā)器。工質泵出口與余 熱換熱器工質入口相連，余熱換熱器工質出口與透平發(fā)電機工質入口相連，透平發(fā) 電機工質出口與噴射器工作流體入口相連，噴射器工質出口與冷凝器工質入口相 連，冷凝器工質出口與儲液罐工質入口相連，儲液罐工質出口與三通閥工質入口相 連，三通閥的一個工質出口與工質泵入口相連，三通閥的另一個工質出口與節(jié)流閥 工質入口相連，節(jié)流閥工質出口與蒸發(fā)器工質入口相連，蒸發(fā)器工質出口與噴射器 引射流體入口相連。
在裝置工作過程中，液態(tài)飽和低沸點有機物工質經由工質泵提高壓力，在余熱 回收換熱器中利用低溫余熱加熱至過熱狀態(tài)。高溫高壓氣體進而推動透平旋轉，并 帶動發(fā)電機組向外輸出電功。從透平出口排出的工質氣體作為壓力相對較高的工作 流,入噴射器，將蒸發(fā)器出口側的低溫低壓氣體引射至噴射器中，二者在噴射器 中經過混合擴壓，進入冷凝器。在冷凝器中，有機物工質在地下水，湖水，河水或 海水的冷卻下，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)。液態(tài)工質進入到儲液罐中，儲液罐工質出口連接 有三通閥， 一部分液態(tài)工質經由Hffl閥的一個出口進入工質泵，在工質泵中加壓重 新回到余熱回收換熱器中，完成發(fā)電循環(huán)，另一部分液態(tài)工質經由三通閥的另一個 出口進入節(jié)流閥，在節(jié)流閥中降溫降壓，重新回到蒸發(fā)器中，完成制冷循環(huán)。在整 個循環(huán)過程中，低品位熱能不斷被回收利用，同時，系統(tǒng)不斷向用戶輸出電能和冷 量，從而實現利用低溫余熱發(fā)電制冷。
根據工質在理想絕熱膨脹過程中的特性，工質可以分為干性和濕性兩類。飽和 濕性工質在透平膨脹過程中進入兩相區(qū)，對透平葉片的,壽命產生較大的負面影 響。而飽和干性工質在透平膨脹過程中容易保持在過熱區(qū)。因此，為了避免工質在 膨,程中進入兩相區(qū)，本發(fā)明選擇安全環(huán)保的干性工質。如:R245fa、R600、R600a、 R141b、 R123、 R142b等。
本發(fā)明通雌擇一種工作溫度壓力適中，環(huán)保安全的干工質將有機物朗飾環(huán) 與噴射式制冷循環(huán)有機的結合起來，以太陽能，地熱能，生物質能，或各種低溫余 熱作為系統(tǒng)的熱源。以201C左右的地下水，河水，湖水，或海水作為系統(tǒng)的冷卻 水。在利用有機物朗肯循環(huán)發(fā)電的同時，進入蒸發(fā)器的低溫低壓工質從外界吸收熱 量，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，利用工質的氣化潛熱實現制冷。本發(fā)明具有高效，環(huán)保，部 件簡單，操作性強等特點，通過對透平，噴射器的合理設計，既滿足了有機物朗肯 循環(huán)和噴射式制冷循環(huán)對工質物性參數方面的要求，又同時解決了用戶對電能和冷 量的要求，M能量梯級利用的原則，從而極大的提高了能源綜合利用率。


圖l為本發(fā)明的結構示意圖
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發(fā)明技術方案為 M下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的，范圍 不限于下述的實施例。
如圖1所示，本實施例包括工質泵1、余熱換熱器2、透平發(fā)電機3、噴射 器4、冷凝器5、儲液罐6、 HS閥7、節(jié)流閥8、蒸發(fā)器9。工質泵l出口與余熱 換熱器2工質入口相連，余熱換熱器2工質出口與透平發(fā)電機3工質入口相連，透 平發(fā)電機3工質出口與噴射器4工作流體入口相連，噴射器4工質出口與冷凝器5 工質入口相連，冷凝器5工質出口與儲液罐6工質入口相連，儲液罐6工質出口與 三通閥7工質入口相連，三通閥7的一個工質出口與工質泵1入口相連，Hffl閥7 的另一個工質出口與節(jié)流閥8工質入口相連,節(jié)流閥8工質出口與蒸發(fā)器9工質入 口相連，蒸發(fā)器9工質出口與噴射器4引射流體入口相連。
本實施例中，所述的整體式噴射型低溫余熱發(fā)電制冷裝置，其工質為R245fa。
根據整體式噴射型低溫余熱發(fā)電制冷裝置要求，下例以余熱溫度150r ，余熱換熱器蒸發(fā)壓力1. 26MPa，透平膨脹比2. 5，透平出口壓力0. 5MPa，冷凝器冷凝 溫度301C，冷凝壓力0.18MPa，蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度8'C，蒸發(fā)器蒸發(fā)壓力0.076MPa， 環(huán)境溫度25'C， mP水溫度20"C作為工作參數，選用有機物工質R245fa作為循環(huán) 工質，說明循環(huán)流程。
1. 約301C的飽和液態(tài)有機物工質R245fa由工質泵1提高壓力至1. 26MPa，送 入余熱換熱器2中加熱。
2. 液態(tài)工質R245fa在余熱換熱器2中被15(TC左右的低溫余熱加熱至約105 "C，過熱度5'C，壓力1.26MPa。
3. 從余熱換熱器2出來的氣體工質進A^平發(fā)電機3,推動透平發(fā)電機3旋轉 做功并輸出電力。工質經M平發(fā)電機3膨脹后，壓力降低至約0.5MPa,由R245fa 物性知，經過透平發(fā)電機3膨脹后的工質仍為過熱氣體。
4. 由透平發(fā)電機3排出的R245fa過熱蒸汽作為工作流體進入噴射器4，將蒸 發(fā)器9出口側的R245fa蒸汽，引射至噴射器4中，工作流體與引鄉(xiāng)條噴射器 混合室中混合，進而,擴壓器恢復壓力至0.18MPa，溫度約601C。
5 .從噴射器4流出的R245fa工質氣體進入到冷凝器5中，由約20*€的地下 水，湖水或海水，至飽和液體，冷凝壓力約0.18MPa，溫度約30。C。
6. 從冷凝器5出來的冷凝液進入儲液罐6，儲液罐6與三通閥7相連。
7. —部分冷凝液經由Hil閥7的一個工質出口進入工質泵1,在工質泵1中加 壓重新回到余熱回收換熱器2中，完成發(fā)電循環(huán)，另一部分冷凝液經由三通閥7 的另一個工質出口進入節(jié)流閥8節(jié)流降壓，壓力降至約0.076MPa, MS降至約8 。C。
8. 從節(jié)流閥8流出的R245fa液體aA到蒸發(fā)器9中蒸發(fā)，同時向外界提, 水，蒸發(fā)壓力約0. 076MPa,蒸發(fā)溫度約8'C。
9. 從蒸發(fā)器9流出的R245fa蒸汽作為引射流體進入到噴射器4中，從而完成 整個循環(huán)過程，實現系統(tǒng)電能和冷量的輸出。
在透平效率85%,換熱器效率80%,泵效率80%的,下，假設系統(tǒng)從150T 的低溫熱源中回收熱量240KJ，通過該整體式噴射型低溫余熱發(fā)電制冷裝置可以向 用戶提供電量15KJ，制冷量32KJ。
權利要求
1、一種整體式噴射型低溫余熱發(fā)電制冷裝置，包括工質泵、余熱換熱器、透平發(fā)電機、噴射器、冷凝器、儲液罐、三通閥、節(jié)流閥、蒸發(fā)器，其特征在于，工質泵出口與余熱換熱器工質入口相連，余熱換熱器工質出口與透平發(fā)電機工質入口相連，透平發(fā)電機工質出口與噴射器工作流體入口相連，噴射器工質出口與冷凝器工質入口相連，冷凝器工質出口與儲液罐工質入口相連，儲液罐工質出口與三通閥工質入口相連，三通閥的一個工質出口與工質泵入口相連，三通閥的另一個工質出口與節(jié)流閥工質入口相連，節(jié)流閥工質出口與蒸發(fā)器工質入口相連，蒸發(fā)器工質出口與噴射器引射流體入口相連。
2、根據權利要求1所述的整體式噴射型低溫余熱發(fā)電制冷裝置，其特征是， 所述工質選擇干性工質，為R245fa、 R600、 R600a、 R141b、 R123、 R142b中一 種。
全文摘要
一種整體式噴射型低溫余熱發(fā)電制冷裝置，本發(fā)明包括工質泵、余熱換熱器、透平發(fā)電機、噴射器、冷凝器、儲液罐、三通閥、節(jié)流閥、蒸發(fā)器。這些部件依次連接，以太陽能、地熱能、生物質能或各種低溫余熱作為系統(tǒng)熱源，以地下水、湖水、河水或海水作為冷源，選擇環(huán)保性能優(yōu)良的低沸點有機物作為工質，組成封閉循環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明通過噴射器將有機物朗肯循環(huán)與噴射式制冷循環(huán)結合起來，在低品位熱能不斷被回收利用的同時，不斷向用戶輸出電能和冷量，從而實現利用低溫余熱發(fā)電制冷。本發(fā)明符合能量梯級利用的原則，從而極大的提高了能源綜合利用率。
文檔編號F25B9/08GK101187509SQ20071017188
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月6日 優(yōu)先權日2007年12月6日
發(fā)明者凌基薇, 巍 張, 張園鎖, 戴立明, 翁一武, 彬 鄭 申請人:上海交通大學