专利名称：热电联和系统的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种热电联和系统(cogeneration system)。
背景技术：
JP-A-2010-229885描述了一种寻求有效地使用通过燃烧燃料产生的能量的热电联和系统。在该热电联和系统中，发电机由燃料在里面燃烧的发动机的旋转动力(机械能)驱动，并且输出电能。此外，水被燃烧废热(热能)加热，并且加热的水从热水供应装置被供应，使得通过燃烧获得的能量被有效地使用。
然而，该热电联和系统仅仅使用通过燃烧获得的能量的一部分，S卩，燃料的势能(potential energy)没有被充分使用。例如，在上述系统中没有考虑被供应给发动机之前的燃料。被供应给发动机之前的燃料的势能没有被有效地使用。此外，在上述系统中没有考虑燃烧之后排放的气体。当发动机在低操作效率下被启动以限制废气中所含有的污染物被排放到大气中时，热电联和系统的效率变低。当在燃料与氧气之间产生化学反应时获得热能。然而，燃料的势能不仅意味着理论上由燃料燃烧产生的热量的量，而且意味着在燃烧之前燃料的内部能量。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种燃料的势能被有效使用的热电联和系统。根据本公开的一个示例，热电联和系统包括燃料蒸发器、内燃机、电能发生器、冷能回收部分、废热回收部分和气体净化器。燃料蒸发器蒸发液体燃料。内燃机通过燃烧被燃料蒸发器蒸发的燃料来输出机械能。电能发生器将机械能转换成电能。冷能回收部分回收当燃料蒸发器蒸发燃料时生成的冷能。废热回收部分回收当发动机燃烧燃料时从发动机排出的热量。气体净化器净化当发动机燃烧燃料时从发动机排出的气体中所含有的氮氧化物，并且当燃料供应给气体净化器时燃料通过与氮氧化物反应来减少氮氧化物。因此，可以有效地使用燃料的势能。
本公开的上述及其它目的、特征和优点将从参照附图的以下详细说明变得更加清楚，其中附图为显示根据一个实施例的热电联和系统的方框图。
具体实施例方式(实施例)如图所示，热电联和系统10具有作为储存具有高压力的加压液体燃料的液体燃料存储部分的高压罐11。储存在罐11中的燃料具有可燃性并且在随后要被提到的发电机部分14的发动机14a中燃烧。燃料可以在高压条件下在诸如大约15°C _25°C的常温下容易地被液化，从而可以降低制造成本。例如，燃料可以是具有可燃性并且在压力等于或小于I. 5MPa的条件下在常温下被液化的氨(nh3)。因为氨是含有氢的化合物，因此可以通过重整氨生成具有可燃性的氢气体。可选地，燃料可以是诸如甲醚的乙醇物质。此外，含有氢的燃料在分子中可以进一步包括硫(S)、氧(O)、氮(N)、和卤素中的至少一种原子，并且可以在分子之间获得氢键。热电联和系统10包括燃料蒸发器13、蓄热部分15和气体净化器17。燃料蒸发器13通过第一流量控制阀12a连接到罐11的燃料出口端口，并且蒸发燃料。蓄热部分15和气体净化器17通过第二流量控制阀12b连接到罐11的燃料出口端口。蓄热部分15具有·发热剂并且储存热量，其中所述发热剂可逆地具有与燃料的化学反应。气体净化器17净化从燃料在里面燃烧的发动机14a排出的气体中所含有的氮氧化物。第一流量控制阀12a和第二流量控制阀12b中的每一个都具有布置在燃料通道中的阀体。当通过第一阀12a的阀体控制燃料通道的开度时，流入到燃料蒸发器13中的燃料的量被控制，同时从罐11流出的液体燃料被减压。此外，通过第二阀12b控制流入到蓄热部分15和气体净化器17中的燃料的量。流量控制阀12a、12b能够完全关闭燃料通道以禁止燃料从罐11流出来。通过从系统控制器(未示出)输出的控制信号控制流量控制阀12a、12b。燃料蒸发器13由具有第一蒸发部13a和第二蒸发部13b的热交换器形成。从罐11流出的液体燃料在第一蒸发部13a中被蒸发。在第二蒸发部13b中，液体燃料或由从第一蒸发部13a流出的液体燃料和气态燃料构成的两相燃料被蒸发。更具体地，在第一蒸发部13a中，在从罐11流出的液体燃料与循环通过随后要被提及的冷却回路20的第一热介质之间交换热量。在第二蒸发部13b中，在从第一蒸发部13a流出的液体或两相燃料与循环通过随后要被提及的冷却剂回路30的发动机14a的冷却水30 (冷却剂)之间交换热量。发动机14a的循环通过冷却剂回路30的冷却水的温度被设定成高于循环通过冷却回路20的第一热介质的温度。当从罐11流出的燃料依次流入第一蒸发部13a和第二蒸发部13b中时，在第一蒸发部13a中确保燃料与第一热介质之间的温差，并且在第二蒸发部13b中确保燃料与冷却水之间的温差。因此，燃料被有效地蒸发。此外，控制第一蒸发部13a和第二蒸发部13b的热交换性能，使得从燃料蒸发器13流出的燃料变成当发电机部分14具有正常操作时确定地具有过热度的气态燃料。例如，在起动发动机14a时，冷却水的温度可能没有充分高于第一热介质的温度。在这种情况下，从燃料蒸发器13流出的燃料可能不能变成气态燃料，这是因为燃料的温度较低。然而，根据本实施例，因为热量从蓄热部分15被供应给第二蒸发部13b，因此从燃料蒸发器13流出的燃料变成确定地具有过热度的气态燃料。蓄热部分15具有容纳发热剂的反应容器，所述发热剂具有与燃料的化学反应。发热剂可以例如由诸如氯化锶(SrCl2)的金属卤化物形成。
卤化锶具有与对应于燃料的氨的可逆化学反应，并且在可逆化学反应中生成卤化锶的氨加成化合物和热量，如以下化学式(I)所示，例如，其中氨化的卤化锶具有8摩尔氨(SrC2 8NH3)。进一步地，当氨化的卤化锶吸收热量时，氨和卤化锶被再生。
权利要求
1.一种热电联和系统，包括 燃料蒸发器(13)，所述燃料蒸发器蒸发液体燃料； 内燃机(14a)，所述内燃机通过燃烧被所述燃料蒸发器(13)蒸发的燃料来输出机械倉泛; 电能发生器(14b)，所述电能发生器将所述机械能转换成电能； 冷能回收部分(20)，所述冷能回收部分回收当所述燃料蒸发器蒸发所述燃料时生成的冷能； 废热回收部分(30)，所述废热回收部分回收当所述发动机燃烧所述燃料时从所述发动机排出的热量；和 气体净化器(17)，所述气体净化器净化当所述发动机燃烧所述燃料时从所述发动机排出的气体中所含有的氮氧化物，其中当将所述燃料供应给所述气体净化器时，所述燃料通过与所述氮氧化物反应来减少所述氮氧化物。
2.根据权利要求I所述的热电联和系统，还包括 重整所述燃料的重整器(16)，其中 所述燃料是含有氢的化合物； 所述重整器通过重整所述燃料生成氢；以及 由所述重整器生成的所述氢被供应给所述内燃机。
3.根据权利要求I或2所述的热电联和系统，还包括 蓄热部分(15)，所述蓄热部分包括与所述燃料起化学反应并发出热量的发热剂，所述发热剂具有与所述燃料的可逆反应，其中 当所述燃料被供应给所述蓄热部分时，所述燃料生成反应热； 所述反应热被供应给所述内燃机和所述燃料蒸发器中的至少一个；以及 当从所述发动机排出的热量被供应给所述蓄热部分时，所述发热剂被再生。
4.根据权利要求I或2所述的热电联和系统，其中，所述燃料是氨。
全文摘要
本发明公开了一种热电联和系统，该热电联和系统包括燃料蒸发器(13)；内燃机(14a)，所述内燃机通过燃烧被燃料蒸发器(13)蒸发的燃料来输出机械能；电能发生器(14b)，所述电能发生器将机械能转换成电能；冷能回收部分(20)，所述冷能回收部分回收当燃料蒸发器蒸发燃料时生成的冷能；废热回收部分(30)，所述废热回收部分回收从发动机排出的热量；和气体净化器(17)，所述气体净化器净化从发动机排出的气体中所含有的氮氧化物。当将燃料供应给气体净化器时，燃料通过与氮氧化物反应来减少氮氧化物。
文档编号F02M21/02GK102797560SQ20121015989
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月22日 优先权日2011年5月25日
发明者布施卓哉, 西泽一敏, 桑山和利 申请人:株式会社电装