专利名称：吸附式低温热源发电制冷方法
技术领域：
本发明涉及一种制冷技术领域的方法，具体是一种吸附式低温热源发电制冷 方法。
背景技术：
统计表明，350匸以下的低温余热总量约占工业产热总量的50%左右。在实 际应用中，由于缺乏有效的回收利用方式，大部分低温余热被直接排放到环境中， 这样既浪费了大量能源，又对周围环境构成了严重的热污染。低温循环低温余热 发电技术是一种有效的低温余热回收利用方法，它通常以有机物工质作为能量的 载体，将低品位热能转化为电能。当热源温度低于27(TC时，低温朗肯循环工质 选择范围广，针对性强，设备要求相对简单，与常规的水蒸气朗肯循环相比，具 有更高的能源利用率。
吸附式制冷方法最初由Faraday于1848年发现。20世纪70年代，伴随着 能源危机的产生，吸附式制冷技术得到了发展。进入90年代后，由于氟利昂破 坏臭氧层问题以及二氧化碳温室气体的排放问题引起了越来越多的关注，关于吸 附式制冷技术研究进一步加速。目前，凭借着其节能环保，操作方便，适用范围 广等优点，吸附式制冷技术已经成为制冷学界研究中的一个热点问题。
经过对现有技术的文献检索发现，Feng Xu等在《能源》杂志2000年第25 巻233 — 246页上发表了一篇题目为"一种发电制冷循环"的文章，(Xu， F.， Go swam i ， D. Y. ， and Bhagwat ， S. S. ， 2000， "A Combined Power/Cooling Cycle, "Energy, 25， pp. 233-246.)该系统将低温朗肯循环发电技术与吸收式 制冷技术相结合，选择二元溶液作为工质，将低品位热能转化为电能和冷量同时 输出，提出了一套低品位热能回收利用的新方案。但该技术存在一定的不足在 制冷过程中，工质没有发生相变，主要依靠工质显热变化实现制冷，因此制冷量 受到了一定的限制。
发明内容
3本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提出一种吸附式低温余热发电制
冷方法，旨在合理利用低温余热资源，提高冷电联供系统的制冷性能，简化系统
结构，促进其实用化。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤-
第一步，液态二元工质由工质泵加压送到蒸汽发生器中加热。本发明选择二
元工质作为循环工质，该二元工质由两种不同沸点的工质组成，其中沸点较低的
工质具有挥发性。
第二步，蒸汽发生器中的热源可以采用太阳能、地热能、生物质能，或各种 低温余热。二元工质在蒸汽发生器中被热源加热后，低沸点易挥发的成分达到饱 和蒸汽或者过热蒸汽状态，从蒸汽发生器的气态工质出口流出，液态高沸点工质 从蒸汽发生器的液态工质出口流出。
第三步，从蒸汽发生器出来的气体工质进入透平，推动透平做功，并由发电 机转化为电能输出。
第四步，在蒸汽发生器中剩余的液态高沸点工质流入吸附式制冷机，液态高 沸点工质在吸附式制冷机中放热，并输出冷量。
第五步，吸附式制冷机流出的液态高沸点工质进入节流阀减压节流。
第六步，透平出口流出的气态低沸点工质在吸收器中被节流阀出口流出的液 态高沸点工质吸收，向冷却水放热的同时，变成二元工质，进入循环重新利用， 从而完成整个循环过程，实现系统电量和冷量的同时输出。
本发明以太阳能、地热能、生物质能，或各种工业余热作为热源，冷却水可 以由地下水、河水、湖水或海水提供，并以其作为冷源，组成封闭循环系统，向 用户输出电能、冷量。在系统工作过程中，液态二元工质经由工质泵提高压力， 在蒸汽生成装置中利用余热加热，在加热过程中，通过精馏等手段使二元工质中 沸点较低的工质变为饱和或者过热气体状态，过热气体进而推动透平旋转，并带 动发电机组向外输出电功。在蒸汽生成装置中剩余的液态工质同样被余热加热， 并进入吸附式制冷机放热产生冷量。在吸附式制冷机中放热后的液态工质经过节 流阀减压，达到吸收器工作压力。透平出口的气体工质在吸收器中被节流阀流出 的液体工质吸收，并在冷却水冷却作用下重新成为二元工质，该二元工质重新被 工质泵提高压力，完成循环。在整个循环过程中，低品位的热能不断被回收利用，同时，系统不断向用户输出电能和冷量，从而实现利用低温余热发电制冷。
本发明中选择的二元工质由两种不同沸点的非共沸工质组成，为了确保透平 出口工质为气态，低沸点工质应具有挥发性。同时，蒸汽发生器的工作温度应在 工质对两种组分的沸点之间，以实现在加热过程中将两种组分有效分离。该二元 工质可以选择氨水或自然工质，氟利昂等的混合物。通过调节二元工质中各个组 分浓度可以调节系统的电冷比。当低沸点组分增加时，系统电冷比增加，当低沸 点组分减小时，系统电冷比减小。
整个循环过程所需要的电力可以由系统自身提供，并有额外电能和冷量的输 出，满足用户的负荷要求。
所述蒸汽发生器工作温度在蒸汽发生器工作压力下、两种工质的沸点之间。 与现有技术相比，本发明通过一种二元工质将低温朗肯循环发电系统同吸附 式制冷系统有机的结合起来，实现了合理利用低品位能量，同时满足了用户电量 和冷量的需求。本发明不仅提出了一套新型的低温余热回收方法，有效的提高了 余热回收过程中的整体能量利用率，强化了系统的制冷效果，而且整个过程安全 可靠，洁净环保。
图1为本发明实施例流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行详细说明实施例在以本发明技术方案为前提下 进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限 于下述的实施例。
如图1所示，本实施例所采用的系统由工质泵1、蒸汽发生器2、透平3、 发电机4、吸收器5、吸附式制冷机6、节流阀7等部件以及各部件之间的管道 组成。其中工质泵l出口与蒸汽发生器2工质入口相连，蒸汽发生器2气态工质 出口与透平3工质入口相连，透平3工质出口与吸收器5气体工质入口相连，透 平3主轴与发电机4主轴相连，蒸汽发生器2液体工质出口与吸附式制冷机6 工质入口相连，吸附式制冷机6工质出口与节流阔7工质入口相连，节流阀7 工质出口与吸收器5液态工质入口相连，吸收器5工质出口与工质泵1工质入口 相连。实施例以质量浓度为50%的氨水为例，采用余热温度12(TC ，蒸汽发生器 蒸发压力20bar，吸收器工作压力10bar，冷却水温度2(TC，来说明循环流程， 具体实施过程中所涉及的参数不对本发明构成限制。
1. 约40'C的液态氨水工质由工质泵提高压力至20bar，送入蒸汽发生器中加
执。 "、、o
2. 液态氨水工质在蒸汽发生器中被120'C左右的低温余热加热至约ll(TC， 压力20bar。在加热过程中，氨变为过热蒸汽从蒸汽发生器的气态工质出口流出， 其余液态部分从蒸汽发生器的液态工质出口流出。
3. 从蒸汽发生器中流出的过热氨气进入透平，推动透平旋转做功并输出功 率，该功率可由发电机转化为电力输出。经过透平后的氨气压力降低到10bar， 在理想情况下，温度会降低到4(TC，仍为过热蒸汽。
4. 从蒸汽发生器中流出的其余液态部分工质进入吸附式制冷机，液态工质 在吸附式制冷剂中放热，吸附式制冷机对外输出冷量。吸附式制冷机工质出口温 度约为60。C。
5. 吸附式制冷机流出的液态工质经过节流阀减压至10bar。
6. 从节流阀流出的液态工质与透平出口氨气进入吸收器中，在冷却水冷却 下，透平出口的氨气被节流阀流出的液态工质吸收，重新变为4(TC左右的液态 氨水，从而完成整个循环过程，实现系统电量和冷量的同时输出。
该系统将低温朗肯循环与吸附式制冷循环相结合，以二元工质作为载体，可 以利用太阳能，地热能，生物质能，各种工业余热作为系统热源。实现了同时向 用户输出电量和冷量的目的。
权利要求
1、一种吸附式低温热源发电制冷方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，液态二元工质由工质泵加压送到蒸汽发生器中加热，所述二元工质由两种不同沸点的工质组成，其中沸点低的工质具有挥发性；第二步，二元工质在蒸汽发生器中被热源加热后，低沸点易挥发的成分达到饱和蒸汽或者过热蒸汽状态，从蒸汽发生器的气态工质出口流出，液态高沸点工质从蒸汽发生器的液态工质出口流出；第三步，从蒸汽发生器出来的气体工质进入透平，推动透平做功，并由发电机转化为电能输出；第四步，在蒸汽发生器中剩余的液态高沸点工质流入吸附式制冷机，液态高沸点工质在吸附式制冷机中放热，并输出冷量；第五步，吸附式制冷机流出的液态高沸点工质进入节流阀减压节流；第六步，透平出口流出的气态低沸点工质在吸收器中被节流阀出口流出的液态高沸点工质吸收，向冷却水放热的同时，变成二元工质，进入循环重新利用，从而完成整个循环过程，实现系统电量和冷量的同时输出。
2. 根据权利要求1所述的吸附式低温热源发电制冷方法，其特征是，所述 二元工质，通过调节其组分浓度实现系统的电冷比调节，当低沸点组分增加时， 系统电冷比增加，当低沸点组分减小时，系统电冷比减小。
3. 根据权利要求1所述的吸附式低温热源发电制冷方法，其特征是，所述 蒸汽发生器工作温度在蒸汽发生器工作压力下、二元工质的沸点之间。
4. 根据权利要求1或2或3所述的吸附式低温热源发电制冷方法，其特征 是，所述二元工质为氨水。
全文摘要
本发明涉及一种能源技术领域的吸附式低温热源发电制冷方法，以各种低温余热作为系统热源组成封闭循环系统。选择二元工质作为循环工质，二元工质中低沸点工质应具有挥发性。液态二元工质由工质泵送入蒸汽发生器中加热。二元工质中的低沸点工质变为饱和或过热状态，并推动透平旋转，带动发电机组输出电功。蒸汽发生器中其余液态工质流入吸附式制冷机中放热，实现制冷。吸附式制冷机流出的液态工质经过节流阀减压节流至吸收器工作压力，并在吸收器中将透平出口流出的低沸点工质吸收。在冷却水的冷却下，吸收器中的二元工质重新达到工质泵入口工作状态，完成循环。从而实现利用低温热源同时发电制冷。
文档编号F25B27/00GK101520253SQ20091004824
公开日2009年9月2日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者周定贤, 张振岩, 秦钰奇, 翁一武, 彬 郑 申请人:上海交通大学