利用内燃机尾气集成热化学过程的互补型分布式能源系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源利用技术领域，尤其涉及利用内燃机尾气集成热化学过程的互补型分布式能源系统。
【背景技术】
[0002]我国的社会经济持续快速发展，能源需求量也随之逐年增大，在煤炭、石油和天然气等化石燃料被大量消耗，同时也造成了严重的环境污染，这将阻碍未来经济社会的可持续发展。另外由于我国人口众多，人均资源相对匮乏，能源、资源及环境问题尤为突出。
[0003]中国的一次能源生产总量从2000年的13.5亿吨标准煤增长至2013年的34亿吨标准煤，年一次能源消耗量也由2000年的14.6亿吨标准煤增长至2013年的37.5亿吨标准煤。其中水电、核电和风电等清洁能源的生产量和消耗量为3.71亿吨标准煤和3.68亿吨标准煤，仅占总量的10.91%和9.81%。中国经济自进入新一轮快速增长周期以来，煤、电、油等能源出现短缺，经济社会发展受到能源瓶颈的严重制约，未来中国石油对海外资源过度依赖和国际能源市场不可预测性所产生的能源安全问题，也给中国经济社会的可持续发展敲响了警钟。
[0004]为应对未来高速增长的能源需求量和亟待解决的环境污染问题，需采用先进和完善的能源应用理论对现有的能源利用技术加以改进，以提高能源利用效率并实现能源的清洁利用。相对化石能源而言，生物质和太阳能等可再生能源虽然资源量巨大，且利用过程清洁环保无CO2等污染物排放，但存在资源密度较低、随机性较强等特性，这对于可再生能源的高效利用提出了更高挑战。对于此类问题，与化石能源的互补利用方式将作为重要的技术手段，利用化石能源利用过程的稳定性来提高可再生能源的利用性能，同时利用可再生能源替代部分化石能源，也达到了节能减排的目的。通过逐步提升可再生能源所占的份额，最终达到对化石能源的完全替代，这种技术路线在当前具有较高的可操作性，也得到了各界的认可。
[0005]在日常生活和工业生产中，所需要的能量利用形式通常不只局限于电力，还包括不同温度的热能和冷能，如各种工业用蒸汽、供暖用热、生活热水和空调用冷等。传统能源系统一般采取集中分产的生产方式，对于发电系统而言，通常直接利用化石燃料燃烧后所释放的热量来生产高温工质，用以驱动动力循环做功，但其中很大一部分热量直接传递给低温热源并未得到高效合理利用。对于传统供热系统而言，虽然锅炉将大部分化石燃料的化学能转化为有用的热能，并提供给热用户，但燃烧产生的高温烟气直接用来加热较低温度的蒸汽或热水，做功能力损失很大。而在制冷方面，电厂为满足夏季电驱动空调的正常运转，需加大电力生产量，由此也造成了极大的热能损失。
[0006]依据能的梯级利用原理，按照逐级地转化能量和尽量缩小两级之间的差异等思路，以内燃机发电机组做功过程和核心，构建了利用高温烟气驱动余热驱动吸收式制冷过程的分布式供能系统，改变了传统集中式单产的能源生产方式，能源的利用效率也得到了大幅提升。另一方面，高温烟气余热虽然被制冷循环加以回收，也基本实现了能量品位的对口利用，但如何进一步提高烟气余热的利用效率和拓展烟气余热的应用领域，也将成为能源应用领域的重要研究课题。
【发明内容】
[0007](一)要解决的技术问题
[0008]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供利用内燃机尾气集成热化学过程的互补型分布式能源系统，在实现热电冷多产品输出的同时，通过热化学反应等手段实现烟气余热的高效回收利用。
[0009](二)技术方案
[0010]根据本发明的一个方面，提供了利用内燃机尾气集成热化学过程的互补型分布式能源系统，该系统包括:内燃机发电子系统、热化学余热利用子系统、吸收式制冷子系统和低温烟气余热利用子系统，其中，内燃机发电子系统;所述热化学余热利用子系统，其连接至所述内燃机发电子系统，所述热化学余热利用子系统接收所述内燃机发电子系统产生的高温烟气，利用所述高温烟气的余热，通过吸热型热化学反应生成气体燃料;所述吸收式制冷子系统，其连接至所述热化学余热利用子系统，该吸收式制冷子系统接收所述热化学余热利用子系统产生的中温烟气，利用所述中温烟气的余热产生低温冷能;所述低温烟气余热利用子系统，其连接至所述吸收式制冷子系统，该低温烟气余热利用子系统接收所述吸收式制冷子系统产生的低温烟气，利用所述低温烟气的余热生产采暖热水、生活热水和工业用蒸汽，最后将低温废气排空。
[0011]所述内燃机发电子系统，其包括内燃机I和发电机2，所述内燃机I具有进料口、进气口和烟气出口，所述内燃机I的功率输出轴与所述发电机2的功率输入轴连接，组成内燃发电机组，内燃机I的烟气出口连接至热化学余热利用子系统。
[0012]所述热化学余热利用子系统包括:热化学反应器3;所述热化学反应器3具有烟气入口、进料口、烟气出口和气体燃料出口，所述热化学反应器3的烟气入口连接至内燃机发电子系统，该热化学反应器3的烟气出口连接至所述吸收式制冷子系统。
[0013]所述吸收式制冷子系统，其包括发生器4、吸收器5、蒸发器6、冷凝器7、第二循环栗14、第一节流阀15、第二节流阀16和换热器17、循环水冷却塔8和第一循环栗9;其中，所述发生器4的烟气入口通入热化学余热利用子系统产生的中温烟气，烟气出口连接至低温烟气余热利用子系统，所述发生器4的水溶液出口连接所述第一节流阀15，所述第一节流阀15的出口连接所述吸收器5的水溶液入口，所述吸收器5的水溶液出口连接所述第二循环栗14，所述第二循环栗14的出口连接所述发生器4的水溶液入口，所述第一节流阀15的出口和所述第二循环栗14的出口之间连接有所述换热器17;所述发生器4的水蒸汽出口连接所述冷凝器7的水蒸汽入口，所述冷凝器7的中温水出口连接所述第二节流阀16，所述第二节流阀16的出口连接所述蒸发器6的中温水入口，所述蒸发器6的水蒸汽出口连接所述吸收器5的水蒸汽入口 ；所述循环水冷却塔8的出水口连接所述第一循环栗9，所述第一循环栗9的出口连接所述冷凝器7的冷却水入口，所述冷凝器7的冷却水出口连接所述吸收器5的冷却水入口，所述吸收器5的冷却水出口连接所述循环水冷却塔8的入水口 ；所述蒸发器6的冷媒水出口与风机盘管10的冷媒水入口连接，所述风机盘管10的冷媒水出口连接所述蒸发器6的冷媒水入口。
[0014]所述低温烟气余热利用子系统包括:低温烟气热回收器12;所述低温烟气热回收器12的烟气入口通入所述吸收式制冷子系统产生的低温烟气，其热水出口与所述风机盘管10的热水入口连接，其缸套水入口连接三通分流阀的第一出口，其烟气出口连接烟囱13。
[0015]所述内燃机I的进料口和进气口分别通入燃料24和空气25，燃料24和空气25在所述内燃机I内经燃烧后推动功率输出轴旋转做功，功率输出轴带动所述发电机2的功率输入轴旋转，将旋转机械功传递至所述发电机2，所述发电机2将旋转机械功转换为电能输出。
[0016]所述热化学反应器3接收所述内燃机发电子系统的内燃机I排出的高温烟气21，其进料口通入原料36，所述高温烟气21驱动所述热化学反应器3内发生吸热型热化学反应，在所述高温烟气21的余热作用下反应产生气体燃料，所述高温烟气21经过吸热型热化学反应后温度降低，成为中温烟气22，并从所述热化学反应器3的烟气出口排出。
[0017]所述发生器4接收所述热化学余热利用子系统的热化学反应器3排出的中温烟气22，所述发生器4中的工作介质水溶液被中温烟气22加热，其中的水被汽化为水蒸气，而工作介质水溶液浓度升高，并进入所述吸收器5中；上述汽化后水蒸气由所述发生器4进入所述冷凝器7中，凝结为中温水，而后进入所述蒸发器6，在所述蒸发器6中急速膨胀被汽化为水蒸气，水蒸气进入所述吸收器5，被所述吸收器5中的工作介质水溶液吸收，