專利名稱：吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)和吸收式冷功聯(lián)供方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱源利用領(lǐng)域，尤其涉及吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)和吸收式冷功聯(lián)供 方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，比如水泥、玻璃、鋼鐵等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)中，存在著各種形式和溫 度等級(jí)的余熱資源。如果將這些余熱直接排放到環(huán)境中去，會(huì)造成能源的巨大浪費(fèi)和環(huán)境 的污染。另外，自然界中也存在著大量豐富的太陽能、地?zé)岬瓤稍偕鸁嵩础膰夜?jié)能減排 角度，需要對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的余熱資源和可再生熱源進(jìn)行回收利用。根據(jù)余熱(在本文中也稱為熱源)的溫度等級(jí)，通常將熱源分為高溫、中溫、低溫三 類溫度高于650°C的熱源為高溫?zé)嵩?，溫度?50 650°C之間的熱源為中溫?zé)嵩矗瑴囟仍?250°C以下的熱源為低溫?zé)嵩?。?duì)于高溫、中溫?zé)嵩匆话悴捎糜酂徨仩t和汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電 進(jìn)行回收利用，而對(duì)于低于250°C的低溫?zé)嵩?，主要用來單?dú)供熱、單獨(dú)發(fā)電或者單獨(dú)制 冷。低溫?zé)嵩窗l(fā)電一般采用有機(jī)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle)技術(shù)和卡林納循 環(huán)(Kalina Cycle)技術(shù)。有機(jī)朗肯循環(huán)采用低沸點(diǎn)的有機(jī)工作介質(zhì)(簡稱工質(zhì))，比如R123 制冷劑、R113制冷劑、R245FA制冷劑或異戊烷等。圖1示出了有機(jī)朗肯循環(huán)的示意圖。其 工作循環(huán)如下有機(jī)工質(zhì)在蒸氣發(fā)生器101中吸收來自低溫?zé)嵩垂艿?02的熱量而產(chǎn)生飽 和或者過熱有機(jī)工質(zhì)蒸氣，然后該有機(jī)工質(zhì)蒸氣進(jìn)入透平機(jī)103 (或膨脹機(jī))做功，并通過 與透平機(jī)103連接的發(fā)電機(jī)104輸出發(fā)電量。之后有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入到冷凝器105中凝結(jié)放熱 形成液態(tài)，液體的有機(jī)工質(zhì)再經(jīng)過供給泵106升壓后進(jìn)入蒸氣發(fā)生器101，這樣完成一個(gè)完 整的循環(huán)?？旨{循環(huán)技術(shù)是以氨水混合物作為工質(zhì)的一種新型動(dòng)力循環(huán)，它使工質(zhì)的吸熱 溫度曲線和熱源的放熱溫度曲線達(dá)到很好的匹配，從而減少了不可逆損失。另外，也能顯著 提高能源利用效率，在聯(lián)合循環(huán)和熱源利用方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。圖2示出了卡林納循環(huán) 的示意圖。其中氨水工作溶液經(jīng)過供給泵201加壓并經(jīng)過預(yù)熱器202升溫之后，進(jìn)入蒸汽 發(fā)生器203中，由其中的低溫?zé)嵩垂艿?04加熱、蒸發(fā)并過熱后，產(chǎn)生過熱氨水蒸汽。隨后 該過熱氨水蒸汽進(jìn)入透平機(jī)205做功，并通過與透平機(jī)205連接的發(fā)電機(jī)206輸出發(fā)電量。 從透平機(jī)205中排出的工質(zhì)經(jīng)過蒸餾器207冷卻，然后被從分離器210分離出來的貧氨溶 液稀釋為基本溶液，進(jìn)入吸收器208中凝結(jié)；離開吸收器208的飽和液體經(jīng)凝結(jié)泵209加 壓，一部分經(jīng)過再熱器213和蒸餾器207加熱升溫后，進(jìn)入分離器210分離。在分離器210 中分離出富氨蒸汽和貧氨溶液。其中貧氨溶液經(jīng)再熱器213冷卻，再經(jīng)節(jié)流裝置211降壓， 以稀釋透平機(jī)205排出的工作溶液形成氨水基本溶液。分離器210分離出來的富氨蒸汽經(jīng) 預(yù)熱器202冷卻后，和另一部分氨水基本溶液混合為氨水工作溶液，然后被冷凝器212中的 冷卻水凝結(jié)為飽和液體，最后經(jīng)供給泵201加壓，完成一個(gè)循環(huán)過程。圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)中氨水吸收式制冷循環(huán)的示意圖。從吸收器301中流出的氨水飽和液態(tài)基本溶液，通過供給泵302升壓并在換熱器303中預(yù)熱后，進(jìn)入精餾器304中進(jìn) 行分離。精餾器304分離出富氨蒸汽和貧氨溶液。其中富氨蒸汽在冷凝器305中凝結(jié)成飽 和液體，該飽和液體的一部分回流到精餾器304中，另外一部分經(jīng)過節(jié)流裝置306節(jié)流降壓 之后，進(jìn)入蒸發(fā)器307中蒸發(fā)以產(chǎn)生制冷量。從蒸發(fā)器307中流出的富氨飽和蒸汽和精餾 器304中分離的經(jīng)節(jié)流裝置308降壓之后的貧氨溶液進(jìn)入吸收器301中吸收冷凝，形成氨 水基本溶液，該氨水基本溶液提供給供給泵302，以此不斷循環(huán)。為了實(shí)現(xiàn)同時(shí)發(fā)電和制冷的目的，現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)一步提出了一種吸收式冷電聯(lián)供 循環(huán)系統(tǒng)，如圖4所示。該吸收式冷電聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)包括精餾器401、冷凝器402、蒸汽發(fā)生 器403、過熱器404、透平機(jī)405、發(fā)電機(jī)406、節(jié)流裝置407、預(yù)熱器408、循環(huán)泵409、吸收器 410、蒸發(fā)器411、熱源管道412、冷量輸出管道413、吸收器冷卻水管道414、冷凝器冷卻管道 415和熱源。精餾器401與冷凝器402和蒸汽發(fā)生器403連接，蒸汽發(fā)生器403依次與過熱 器404、透平機(jī)405連接，透平機(jī)405與發(fā)電機(jī)406連接，冷凝器402依次與節(jié)流裝置407、 蒸發(fā)器411連接，吸收器410連接透平機(jī)405和蒸發(fā)器411，吸收器410連接循環(huán)泵409，循 環(huán)泵409依次連接預(yù)熱器408、精餾器401，形成工質(zhì)循環(huán)通路。熱源沿著熱源管道412依 次通過過熱器404、蒸汽發(fā)生器403和預(yù)熱器408，提供熱量。所述蒸發(fā)器411通過冷量輸 出管道413輸出冷量。吸收器410具有冷卻水管道414，冷凝器402具有冷卻水管道415， 通過冷卻水冷卻氨水。上述現(xiàn)有技術(shù)的工作循環(huán)過程為精餾器401將氨水混合物的基本溶液分離成富 氨蒸汽和貧氨溶液，貧氨溶液經(jīng)過蒸汽發(fā)生器403、過熱器404，形成高壓的過熱貧氨蒸汽， 進(jìn)入透平機(jī)405做功，并由發(fā)電機(jī)406輸出電能。富氨蒸汽經(jīng)過冷凝器402和節(jié)流裝置407 形成低干度的濕飽和蒸汽，進(jìn)入蒸發(fā)器411中吸收熱量以輸出冷量。飽和富氨蒸汽和貧氨 蒸汽在吸收器410中冷卻形成氨水基本溶液，該基本溶液為飽和溶液。飽和溶液經(jīng)過循環(huán) 泵409，壓力得到提高，然后在預(yù)熱器408中預(yù)熱后進(jìn)入精餾器401，在精餾器401中又分離 出高濃度的富氨蒸汽和低濃度的貧氨溶液。這樣完成一個(gè)工作循環(huán)。上述現(xiàn)有的吸收式冷電聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)是將精餾器分離出來的濃度較低的貧氨溶 液在蒸汽發(fā)生器中加熱蒸發(fā)，然后通過過熱器過熱，由于是通過吸收熱源熱量而產(chǎn)生的過 熱氨水蒸汽，因此，需要熱源的溫度較高，對(duì)于溫度較低的熱源，例如上述的低溫?zé)嵩?，就?能使用該系統(tǒng)。另外經(jīng)過精餾器分離出來的純度較高的氨水蒸汽，依次經(jīng)過冷凝器和節(jié)流 裝置，浪費(fèi)了氨水蒸汽的壓力能。因此，需要一種新的吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)和吸收式冷功聯(lián)供方法以解決上述 問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明首先提供了一種吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系 統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)采用非共沸溶液作為工作介質(zhì)，所述循環(huán)系統(tǒng)包括順次連接成環(huán)路的蒸 汽發(fā)生器、第一級(jí)氣液分離器、透平機(jī)、第二級(jí)氣液分離器、冷凝器、節(jié)流裝置、制冷蒸發(fā)器、 吸收器、循環(huán)泵和回?zé)崞?，所述蒸汽發(fā)生器中設(shè)置有熱源管道，熱源通入所述熱源管道中， 所述透平機(jī)用于輸出機(jī)械功率，所述制冷蒸發(fā)器用于輸出制冷量，其中，在所述第一級(jí)氣液 分離器和所述蒸汽發(fā)生器之間設(shè)置有第一通路，用于將所述第一級(jí)氣液分離器分離出的液態(tài)工作介質(zhì)回收至所述蒸汽發(fā)生器，在所述第二級(jí)氣液分離器和所述吸收器之間設(shè)置有第 二通路，用于將所述第二級(jí)氣液分離器分離出的液態(tài)工作介質(zhì)回收至所述吸收器，所述循 環(huán)系統(tǒng)還包括從所述蒸汽發(fā)生器經(jīng)由所述回?zé)崞髦了鑫掌鞯姆聪蛲?，在所述反向?路上，所述回?zé)崞骱退鑫掌髦g連接有第一減壓裝置，在所述第二通路上連接有第二 減壓裝置。優(yōu)選地，在所述環(huán)路上，在所述回?zé)崞骱退稣羝l(fā)生器之間連接有第一混合器， 所述第一通路是從所述第一級(jí)氣液分離器經(jīng)由所述第一混合器至所述蒸汽發(fā)生器。優(yōu)選地，在所述第一減壓裝置和所述吸收器之間連接有第二混合器，所述第二通 路是從所述第二級(jí)氣液分離器經(jīng)由所述第二減壓裝置和所述第二混合器至所述吸收器。優(yōu)選地，所述第一減壓裝置和所述第二減壓裝置為減壓閥。優(yōu)選地，所述節(jié)流裝置為節(jié)流閥。優(yōu)選地，所述透平機(jī)驅(qū)動(dòng)與其連接的發(fā)電機(jī)輸出電量。優(yōu)選地，所述非共沸溶液為氨水溶液。優(yōu)選地，所述熱源的溫度在80°C至250°C之間。本發(fā)明還提供一種吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)采用氨水溶液作為工 作介質(zhì)，其特征在于，所述循環(huán)系統(tǒng)包括順次連接成環(huán)路的蒸汽發(fā)生器、第一級(jí)氣液分離 器、透平機(jī)、第二級(jí)氣液分離器、冷凝器、節(jié)流裝置、制冷蒸發(fā)器、吸收器、循環(huán)泵和回?zé)崞鳎?在所述回?zé)崞骱退稣羝l(fā)生器之間連接有第一混合器，以形成從所述第一級(jí)氣液分離器 經(jīng)由所述第一混合器至所述蒸汽發(fā)生器的第一通路，所述循環(huán)系統(tǒng)還包括從所述蒸汽發(fā)生 器經(jīng)由所述回?zé)崞髦了鑫掌鞯姆聪蛲?，在所述反向通路上，所述回?zé)崞骱退鑫?器之間連接有第二混合器，以形成從所述第二級(jí)氣液分離器經(jīng)由所述第二混合器至所述吸 收器的第二通路，在所述回?zé)崞骱退龅诙旌掀髦g連接有第一減壓裝置，并且在所述 第二級(jí)氣液分離器和所述第二混合器之間連接有第二減壓裝置，其中，所述蒸汽發(fā)生器中 設(shè)置有熱源管道，熱源通入所述熱源管道中，所述透平機(jī)用于輸出功率，以驅(qū)動(dòng)與其連接的 發(fā)電機(jī)輸出電量，所述制冷蒸發(fā)器用于輸出制冷量。優(yōu)選地，所述熱源的溫度在80°C至250°C之間。優(yōu)選地，所述節(jié)流裝置為節(jié)流閥，所述第一減壓裝置和所述第二減壓裝置為減壓閥。本發(fā)明提供一種采用上述循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行吸收式冷功聯(lián)供方法，所述方法包括以 下步驟a.使所述氨水溶液在所述蒸汽發(fā)生器中吸收所述熱源的熱量并產(chǎn)生氨水濕蒸汽； b.將所述氨水濕蒸汽提供給所述第一級(jí)氣液分離器，并由所述第一級(jí)氣液分離器分離出 第一富氨蒸汽和第一液態(tài)貧氨溶液；c.將所述第一富氨蒸汽提供給所述透平機(jī)，并由所述 透平機(jī)膨脹做功，輸出機(jī)械功率，以驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)輸出電量，并將所述第一液態(tài)貧氨溶液 經(jīng)由所述第一通路提供給所述蒸汽發(fā)生器；d.將所述透平機(jī)排出的富氨濕蒸汽提供給所 述第二級(jí)氣液分離器，并由所述第二級(jí)氣液分離器分離出第二富氨蒸汽和第二液態(tài)貧氨溶 液；e.將所述第二富氨蒸汽經(jīng)所述冷凝器冷凝和所述節(jié)流裝置減壓后提供給所述制冷蒸 發(fā)器，以輸出制冷量，并將所述第二液態(tài)貧氨溶液經(jīng)由所述第二通路提供給所述吸收器； f.將所述制冷蒸發(fā)器排出的富氨蒸汽提供給所述吸收器；g.將所述蒸汽發(fā)生器中未蒸發(fā) 的貧氨溶液經(jīng)由所述反向通路提供給所述吸收器；以及h.將所述吸收器中形成的氨水基本溶液通過所述循環(huán)泵增壓和所述回?zé)崞黝A(yù)熱后經(jīng)由所述第一混合器提供給所述蒸汽發(fā) 生器。優(yōu)選地，所述熱源的溫度在80°C至250°C之間。根據(jù)本發(fā)明的吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)，其采用非共沸溶液(例如，氨水溶液)作 為循環(huán)工質(zhì)，采用兩級(jí)氣液分離裝置將熱源同時(shí)轉(zhuǎn)化為功和制冷量，可以充分利用現(xiàn)有技 術(shù)不能利用或者很難利用的低溫?zé)嵩?比如80°C -250°C)，有效地回收了低溫?zé)嵩础４送猓?根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)系統(tǒng)和方法還充分利用了循環(huán)工質(zhì)的壓力能，因此，提高了熱源的利用率。在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式
部分中進(jìn) 一步詳細(xì)說明。本發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特 征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的有機(jī)朗肯循環(huán)的示意圖； 圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的卡林納循環(huán)的示意圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)中的氨水吸收式制冷循環(huán)的示意圖； 圖4是現(xiàn)有技術(shù)中一種吸收式冷電聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)的示意圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)的示意圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行吸收式冷功聯(lián)供方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然 而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以 實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn) 行描述。為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明的施行并 不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而 除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。本發(fā)明公開了一種吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)(以下簡稱循環(huán)系統(tǒng))，需要注意的是 以下附圖中的箭頭方向示出了工質(zhì)在其中的流動(dòng)方向。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)500的示意圖。循環(huán) 系統(tǒng)500采用非共沸溶液作為工作介質(zhì)。非共沸點(diǎn)溶液可以為氨水溶液、乙胺的水溶液、甲 胺的水溶液、或者硫氰酸鈉與氨的混合溶液等。非共沸點(diǎn)溶液還可以為溴化鋰的水溶液、氯 化鋰的水溶液、碘化鋰的水溶液、或氯化鈣的水溶液等。非共沸點(diǎn)溶液還可以為甲醇與溴化 鋰的混合溶液、甲醇與溴化鋅的混合溶液、或者甲醇、溴化鋰和溴化鋅的混合溶液等。此外， 非共沸點(diǎn)溶液還可以為R21、R22與四乙醇二甲基乙醚等有機(jī)物組成的混合溶液。循環(huán)系統(tǒng)500包括順次連接成環(huán)路的蒸汽發(fā)生器501、第一級(jí)氣液分離器502、透 平機(jī)503、第二級(jí)氣液分離器505、冷凝器506、節(jié)流裝置507、制冷蒸發(fā)器508、吸收器509、循環(huán)泵510和回?zé)崞?11。其中，所述順次連接的方向是工質(zhì)在上述環(huán)路中的流動(dòng)方向。蒸汽發(fā)生器501中設(shè)置有熱源管道516，熱源通入熱源管道516中，工作介質(zhì)在蒸 汽發(fā)生器501中被加熱后產(chǎn)生蒸汽，由于只需要產(chǎn)生蒸汽，因此可以使用各種熱源，尤其是 80°C -250°C的低溫?zé)嵩础５谝患?jí)氣液分離器502與蒸汽發(fā)生器501連接，蒸汽發(fā)生器501 產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入第一級(jí)氣液分離器502中進(jìn)行氣液分離。透平機(jī)503與第一級(jí)氣液分離器 502連接，透平機(jī)503利用從第一級(jí)氣液分離器502接收的汽態(tài)工作介質(zhì)膨脹做功，輸出機(jī) 械功率，以驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置。例如，可以用來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，或者用于工業(yè)拖動(dòng)，例如拖動(dòng)風(fēng) 機(jī)、壓縮機(jī)、泵等。其中該機(jī)械裝置可以為任何需要機(jī)械功率的裝置，例如，發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓 縮機(jī)、泵等。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，透平機(jī)503可以和發(fā)電機(jī)504同軸連接，以驅(qū)動(dòng)發(fā)電 機(jī)504輸出電量。另外，在第一級(jí)氣液分離器502和蒸汽發(fā)生器501之間還設(shè)置有第一通 路，用于將第一級(jí)氣液分離器502分離出的液態(tài)工作介質(zhì)回收至蒸汽發(fā)生器501?？梢岳斫?的是，第一通路不限于圖中所示的情形，該第一通路還可以為從第一級(jí)氣液分離器502直 接連接至蒸汽發(fā)生器501的通路。第二級(jí)氣液分離器505與透平機(jī)503連接，用于對(duì)從透平機(jī)503出來的工作介質(zhì) 進(jìn)行進(jìn)一步的氣液分離。其中，第二級(jí)氣液分離器505分離出的液態(tài)工作介質(zhì)可以通過設(shè) 置在第二級(jí)氣液分離器505和吸收器509之間的第二通路，被回收至吸收器509。第二級(jí)氣 液分離器505分離出汽態(tài)工作介質(zhì)經(jīng)冷凝器506冷凝，節(jié)流裝置507降壓后，在制冷蒸發(fā)器 508中進(jìn)行蒸發(fā)吸熱，并通過冷量輸出管道518對(duì)外輸出制冷量。其中，節(jié)流裝置507可以 為本領(lǐng)域常用的裝置，例如，節(jié)流閥等。從制冷蒸發(fā)器508出來的工作介質(zhì)進(jìn)入吸收器509 中被吸收器冷卻管道519冷凝，然后進(jìn)入循環(huán)泵510中升壓，回?zé)崞?11中預(yù)熱后進(jìn)入蒸汽 發(fā)生器501中。循環(huán)系統(tǒng)500還包括從蒸汽發(fā)生器501經(jīng)由回?zé)崞?11至吸收器509的反向通 路，用于將在蒸汽發(fā)生器501中沒有被熱源管道516蒸發(fā)的工作介質(zhì)經(jīng)過回?zé)崞?11提供 給吸收器509。該反向通路可以實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)回收形成循環(huán)的目的，另外，由于熱源管道的 加熱，流經(jīng)該反向通路的工作介質(zhì)的溫度較高，經(jīng)過回?zé)崞?11進(jìn)行熱交換后，可以對(duì)由循 環(huán)泵510提供的工作介質(zhì)進(jìn)行預(yù)熱，因此提高能源的利用率。在反向通路上，回?zé)崞?11和吸收器509之間連接有第一減壓裝置513。在第二通 路上連接有第二減壓裝置514。第一減壓裝置513和第二減壓裝置514可以為常用的減壓 裝置，例如減壓閥。第一減壓裝置513和第二減壓裝置514可以調(diào)節(jié)通過第二通路和反向 通路流入吸收器509的工作介質(zhì)的壓力，進(jìn)而保證來自兩條通路的工作介質(zhì)有效混合。這 樣工作介質(zhì)在根據(jù)本發(fā)明的吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)500中完成了一個(gè)工作循環(huán)。此外， 上述部件已為本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知，因此對(duì)上述部件本身的結(jié)構(gòu)不再詳細(xì)描述。優(yōu)選地，在環(huán)路上，在回?zé)崞?11和蒸汽發(fā)生器501之間連接有第一混合器512，并 使第一級(jí)氣液分離器502分離出的液態(tài)工作介質(zhì)經(jīng)由第一混合器512流入蒸汽發(fā)生器501。 即第一通路是從第一級(jí)氣液分離器502經(jīng)由第一混合器512至蒸汽發(fā)生器501。第一混合 器512可以使來自第一級(jí)氣液分離器502的液態(tài)工作介質(zhì)和來自回?zé)崞鞯墓ぷ鹘橘|(zhì)在其內(nèi) 均勻混合。優(yōu)選地，在第一減壓裝置513和吸收器509之間連接有第二混合器515，并使第二 級(jí)氣液分離器505分離出的液態(tài)工作介質(zhì)經(jīng)由第二減壓閥514和第二混合器515流入吸收器509。即第二通路是從第二級(jí)氣液分離器505經(jīng)由第二減壓裝置514和第二混合器515 至吸收器509。第二混合器515可以使來自第二級(jí)氣液分離器505的液態(tài)工作介質(zhì)和來自 回?zé)崞鞯奈凑舭l(fā)的工作介質(zhì)在其內(nèi)均勻混合。由于氨水溶液的吸熱溫度曲線和熱源的放熱溫度曲線達(dá)到很好的匹配，并且氨水 溶液成本較低，優(yōu)選地采用氨水溶液作為工作介質(zhì)。下面將以氨水溶液作為工作介質(zhì)來說 明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的循環(huán)系統(tǒng)。氨水溶液在蒸汽發(fā)生器501中被加熱后產(chǎn)生氨水濕蒸汽，由于只需要產(chǎn)生蒸汽， 因此可以使用各種熱源，尤其是80°C-25(TC的低溫?zé)嵩?。第一?jí)氣液分離器502與蒸汽發(fā) 生器501連接，蒸汽發(fā)生器501產(chǎn)生的氨水濕蒸汽進(jìn)入第一級(jí)氣液分離器502中進(jìn)行氣液 分離。經(jīng)過第一級(jí)氣液分離器502分離后，氨水濕蒸汽分離為第一液態(tài)貧氨溶液和第一富 氨蒸汽。透平機(jī)503與第一級(jí)氣液分離器502連接，透平機(jī)503利用從第一級(jí)氣液分離器 502接收的第一富氨蒸汽做功，輸出功率以驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，透平機(jī) 503可以和發(fā)電機(jī)504同軸連接，以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)504輸出電量。另外，在第一級(jí)氣液分離器 502和蒸汽發(fā)生器501之間還設(shè)置有第一通路，用于將第一級(jí)氣液分離器502分離出的第一 液態(tài)貧氨溶液回收至蒸汽發(fā)生器501?？梢岳斫獾氖?，第一通路不限于圖中所示的情形，該 第一通路還可以為從第一級(jí)氣液分離器502直接連接至蒸汽發(fā)生器501的通路。 第二級(jí)氣液分離器505與透平機(jī)503連接，透平機(jī)503做功之后，第一富氨蒸汽形 成富氨濕蒸汽。從透平機(jī)503出來的富氨濕蒸汽進(jìn)入第二級(jí)氣液分離器505進(jìn)一步分離出 第二液態(tài)貧氨溶液和第二富氨蒸汽。其中，第二液態(tài)貧氨溶液可以通過設(shè)置在第二級(jí)氣液 分離器505和吸收器509之間的第二通路，被回收至吸收器509。冷凝器506與第二級(jí)氣液分離器505連接，冷凝器506中設(shè)置有冷凝器冷卻管道 517，用于對(duì)接近純的第二富氨蒸汽進(jìn)行冷凝，以形成液態(tài)的接近純的氨溶液。節(jié)流裝置507 與冷凝器506連接，用于對(duì)該氨溶液進(jìn)行節(jié)流降壓，而形成低干度的氨濕蒸汽。其中，節(jié)流 裝置507可以為本領(lǐng)域常用的裝置，例如，節(jié)流閥等。氨濕蒸汽進(jìn)入與節(jié)流裝置507連接的 制冷蒸發(fā)器508中進(jìn)行蒸發(fā)吸熱，并通過冷量輸出管道518對(duì)外輸出制冷量。從制冷蒸發(fā) 器508出來的富氨蒸汽進(jìn)入吸收器509中被吸收器冷卻管道519冷凝，然后進(jìn)入循環(huán)泵510 中升壓，回?zé)崞?11中預(yù)熱后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器501中。循環(huán)系統(tǒng)500還包括從蒸汽發(fā)生器501經(jīng)由回?zé)崞?11至吸收器509的反向通路， 用于將在蒸汽發(fā)生器501沒有被熱源管道516蒸發(fā)的氨水溶液經(jīng)過回?zé)崞?11提供給吸收 器 509。在反向通路上，回?zé)崞?11和吸收器509之間連接有第一減壓裝置513。在第二通 路上連接有第二減壓裝置514。第一減壓裝置513和第二減壓裝置514可以為常用的減壓 裝置，例如減壓閥。第一減壓裝置513和第二減壓裝置514可以調(diào)節(jié)通過第二通路和反向 通路流入吸收器509的工作介質(zhì)的壓力，進(jìn)而保證來自兩條通路的工作介質(zhì)有效混合。這 樣氨水溶液在根據(jù)本發(fā)明的吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)500中完成了一個(gè)工作循環(huán)。在環(huán)路上，在回?zé)崞?11和蒸汽發(fā)生器501之間連接有第一混合器512，并使第一 級(jí)氣液分離器502分離出的第一液態(tài)貧氨溶液經(jīng)由第一混合器512流入蒸汽發(fā)生器501。 即第一通路是從第一級(jí)氣液分離器502經(jīng)由第一混合器512至蒸汽發(fā)生器501。在第一減 壓裝置513和吸收器509之間連接有第二混合器515，并使第二級(jí)氣液分離器505分離出的第二液態(tài)貧氨溶液經(jīng)由第二減壓閥514和第二混合器515流入吸收器509。即第二通路是 從第二級(jí)氣液分離器505經(jīng)由第二減壓裝置514和第二混合器515至吸收器509。從第二 混合器515出來的貧氨溶液和從制冷蒸發(fā)器508出來的富氨蒸汽一同進(jìn)入吸收器509中被 吸收器冷卻管道519冷卻，以形成液態(tài)氨水基本溶液。然后，氨水基本溶液進(jìn)入循環(huán)泵510 中升壓，回?zé)崞?11預(yù)熱后，進(jìn)入第一混合器512。在第一混合器512中，該氨水基本溶液和 從第一級(jí)氣液分離器502中分離出的第一液態(tài)貧氨溶液混合后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器501中。本發(fā)明進(jìn)一步公開了上述優(yōu)選實(shí)施方式的循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行吸收式冷功聯(lián)供方法 600，如圖6所示，該方法600包括以下步驟
步驟601，使氨水溶液在蒸汽發(fā)生器中吸收熱源(尤其是80°C-250°C的低溫?zé)嵩?的熱 量并產(chǎn)生氨水濕蒸汽。步驟602，將該氨水濕蒸汽提供給第一級(jí)氣液分離器，并由第一級(jí)氣 液分離器分離出第一富氨蒸汽和第一液態(tài)貧氨溶液；步驟603，將該第一富氨蒸汽提供給 透平機(jī)，并由透平機(jī)膨脹做功，輸出機(jī)械功率，以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出電量，并將該第一液態(tài)貧 氨溶液經(jīng)由所述第一通路提供給蒸汽發(fā)生器，以回收氨水溶液；步驟604，將該透平機(jī)排出 的富氨濕蒸汽提供給第二級(jí)氣液分離器，由第二級(jí)氣液分離器分離出第二富氨蒸汽和第二 液態(tài)貧氨溶液；步驟605，將第二富氨蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝和節(jié)流裝置減壓后提供給制冷蒸 發(fā)器，以輸出制冷量，并將第二液態(tài)貧氨溶液經(jīng)由第二通路提供給吸收器；步驟606，將制 冷蒸發(fā)器排出的富氨蒸汽提供給吸收器；步驟607，將蒸汽發(fā)生器中未蒸發(fā)的貧氨溶液經(jīng) 由反向通路提供給吸收器；步驟608，將吸收器中形成的氨水基本溶液通過循環(huán)泵增壓和 回?zé)崞黝A(yù)熱后經(jīng)由第一混合器提供給蒸汽發(fā)生器。還需要理解的是，當(dāng)提到“順次連接”或者“連接”多個(gè)裝置時(shí)，此“順次連接”或者 “連接”可以是直接將相鄰的裝置連接在一起，或者是在相鄰的裝置之間還可以連接有其它裝置。根據(jù)本發(fā)明的吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)以及方法，其采用非共沸溶液(例如，氨水 溶液)作為循環(huán)工質(zhì)，采用兩級(jí)氣液分離裝置將熱源同時(shí)轉(zhuǎn)化為功和制冷量，可以充分利用 現(xiàn)有技術(shù)不能利用或者很難利用的低溫?zé)嵩?比如80°C -250°C)，有效地回收了低溫?zé)嵩础?此外，根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)系統(tǒng)和方法還充分利用了循環(huán)工質(zhì)的壓力能，因此，提高了熱源的 利用率。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于 舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的 變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由 附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)采用非共沸溶液作為工作介質(zhì)，其特 征在于，所述循環(huán)系統(tǒng)包括順次連接成環(huán)路的蒸汽發(fā)生器、第一級(jí)氣液分離器、透平機(jī)、第 二級(jí)氣液分離器、冷凝器、節(jié)流裝置、制冷蒸發(fā)器、吸收器、循環(huán)泵和回?zé)崞?，所述蒸汽發(fā)生 器中設(shè)置有熱源管道，熱源通入所述熱源管道中，所述透平機(jī)用于輸出機(jī)械功率，所述制冷 蒸發(fā)器用于輸出制冷量，其中，在所述第一級(jí)氣液分離器和所述蒸汽發(fā)生器之間設(shè)置有第 一通路，用于將所述第一級(jí)氣液分離器分離出的液態(tài)工作介質(zhì)回收至所述蒸汽發(fā)生器，在 所述第二級(jí)氣液分離器和所述吸收器之間設(shè)置有第二通路，用于將所述第二級(jí)氣液分離器 分離出的液態(tài)工作介質(zhì)回收至所述吸收器，所述循環(huán)系統(tǒng)還包括從所述蒸汽發(fā)生器經(jīng)由所 述回?zé)崞髦了鑫掌鞯姆聪蛲罚谒龇聪蛲飞?，所述回?zé)崞骱退鑫掌髦g連 接有第一減壓裝置，在所述第二通路上連接有第二減壓裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，在所述環(huán)路上，在所述回?zé)崞骱退?蒸汽發(fā)生器之間連接有第一混合器，所述第一通路是從所述第一級(jí)氣液分離器經(jīng)由所述第 一混合器至所述蒸汽發(fā)生器。
3.按照權(quán)利要求2所述的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一減壓裝置和所述吸收器 之間連接有第二混合器，所述第二通路是從所述第二級(jí)氣液分離器經(jīng)由所述第二減壓裝置 和所述第二混合器至所述吸收器。
4.按照權(quán)利要求3所述的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一減壓裝置和所述第二減壓 裝置為減壓閥。
5.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)流裝置為節(jié)流閥。
6.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述透平機(jī)驅(qū)動(dòng)與其連接的發(fā)電機(jī) 輸出電量。
7.按照權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述非共沸溶液為氨水 溶液。
8.按照權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱源的溫度在80°C 至250°C之間。
9.一種吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)采用氨水溶液作為工作介質(zhì)，其特征 在于，所述循環(huán)系統(tǒng)包括順次連接成環(huán)路的蒸汽發(fā)生器、第一級(jí)氣液分離器、透平機(jī)、第二 級(jí)氣液分離器、冷凝器、節(jié)流裝置、制冷蒸發(fā)器、吸收器、循環(huán)泵和回?zé)崞?，在所述回?zé)崞骱?所述蒸汽發(fā)生器之間連接有第一混合器，以形成從所述第一級(jí)氣液分離器經(jīng)由所述第一混 合器至所述蒸汽發(fā)生器的第一通路，所述循環(huán)系統(tǒng)還包括從所述蒸汽發(fā)生器經(jīng)由所述回?zé)?器至所述吸收器的反向通路，在所述反向通路上，所述回?zé)崞骱退鑫掌髦g連接有第 二混合器，以形成從所述第二級(jí)氣液分離器經(jīng)由所述第二混合器至所述吸收器的第二通 路，在所述回?zé)崞骱退龅诙旌掀髦g連接有第一減壓裝置，并且在所述第二級(jí)氣液分 離器和所述第二混合器之間連接有第二減壓裝置，其中，所述蒸汽發(fā)生器中設(shè)置有熱源管 道，熱源通入所述熱源管道中，所述透平機(jī)用于輸出功率，以驅(qū)動(dòng)與其連接的發(fā)電機(jī)輸出電 量，所述制冷蒸發(fā)器用于輸出制冷量。
10.按照權(quán)利要求9所述的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱源的溫度在80°C至250°C之間。
11.按照權(quán)利要求9所述的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)流裝置為節(jié)流閥，所述第一減壓裝置和所述第二減壓裝置為減壓閥。
12. —種采用權(quán)利要求9所述的循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行吸收式冷功聯(lián)供方法，所述方法包括以 下步驟a.使所述氨水溶液在所述蒸汽發(fā)生器中吸收所述熱源的熱量并產(chǎn)生氨水濕蒸汽；b.將所述氨水濕蒸汽提供給所述第一級(jí)氣液分離器，并由所述第一級(jí)氣液分離器分離 出第一富氨蒸汽和第一液態(tài)貧氨溶液；c.將所述第一富氨蒸汽提供給所述透平機(jī)，并由所述透平機(jī)膨脹做功，輸出機(jī)械功率， 以驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)輸出電量，并將所述第一液態(tài)貧氨溶液經(jīng)由所述第一通路提供給所述蒸 汽發(fā)生器；d.將所述透平機(jī)排出的富氨濕蒸汽提供給所述第二級(jí)氣液分離器，并由所述第二級(jí)氣 液分離器分離出第二富氨蒸汽和第二液態(tài)貧氨溶液；e.將所述第二富氨蒸汽經(jīng)所述冷凝器冷凝和所述節(jié)流裝置減壓后提供給所述制冷蒸 發(fā)器，以輸出制冷量，并將所述第二液態(tài)貧氨溶液經(jīng)由所述第二通路提供給所述吸收器；f.將所述制冷蒸發(fā)器排出的富氨蒸汽提供給所述吸收器；g.將所述蒸汽發(fā)生器中未蒸發(fā)的貧氨溶液經(jīng)由所述反向通路提供給所述吸收器；以及h.將所述吸收器中形成的氨水基本溶液通過所述循環(huán)泵增壓和所述回?zé)崞黝A(yù)熱后經(jīng) 由所述第一混合器提供給所述蒸汽發(fā)生器。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述熱源的溫度在80°C至250°C之間。
全文摘要
本發(fā)明公開一種吸收式冷功聯(lián)供循環(huán)系統(tǒng)和吸收式冷功聯(lián)供方法，該循環(huán)系統(tǒng)包括順次連接成環(huán)路的蒸汽發(fā)生器、第一級(jí)氣液分離器、透平機(jī)、第二級(jí)氣液分離器、冷凝器、節(jié)流裝置、制冷蒸發(fā)器、吸收器、循環(huán)泵和回?zé)崞鳎羝l(fā)生器中設(shè)置有熱源管道，熱源通入熱源管道中，透平機(jī)用于輸出功率，制冷蒸發(fā)器用于輸出制冷量，在第一級(jí)氣液分離器和蒸汽發(fā)生器之間設(shè)置有第一通路，在第二級(jí)氣液分離器和吸收器之間設(shè)置有第二通路，循環(huán)系統(tǒng)還包括從蒸汽發(fā)生器經(jīng)回?zé)崞髦廖掌鞯姆聪蛲罚诜聪蛲飞?，回?zé)崞骱臀掌髦g連接有第一減壓裝置，在第二通路上連接有第二減壓裝置。該循環(huán)系統(tǒng)可以有效地將各種熱源同時(shí)轉(zhuǎn)化為功率和制冷量，并提高熱源的利用率。
文檔編號(hào)F25B27/00GK102003827SQ201010544119
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者史曉云, 向松, 邢玉民, 韓少華 申請(qǐng)人:西安思安新能源有限公司