紧凑型热电冷三联供系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种紧凑型热电冷三联供系统。


背景技术：

[0002]
在目前的工业生产过程中，电力、水泥以及冶金等行业会产生许多的高温烟气需要冷却，如果这些高温烟气不能够得到有效冷却，不仅热能浪费极大，可能还会对附近的人和设备带来极大的安全问题。所以这些烟气物理热有必要进行回收利用，以改善能源利用率，同时实现文明生产。
[0003]
根据现有余热资源的利用方式，对于温度较高或品位较高的余热资源，一般采用蒸汽动力循环的方式进行发电。对于温度较低或品位较低的余热资源，受水蒸汽密度较低、湿度较大的影响，采用有机朗肯循环发电方式加以利用经济性更好。如果工业企业周围具有采暖或供冷的负荷需求，可以采用热电冷三联供的方式对余热资源加以充分利用，以提高企业的经济与社会效率。
[0004]
传统的低温或低品位热电冷三联供余热资源利用所采用的技术主有两种，一种是有机朗肯循环发电机组和压缩式热泵所组合的热电冷三联供系统，在该系统中由余热锅炉吸收余热加热循环工质，驱动膨胀机做功，输出功可以驱动发电机发电，也可以在冬季或夏季驱动压缩式热泵供热或制冷，实现热电冷三联供；另一种是由吸收式热泵替代压缩式热泵，与有机朗肯循环相耦合的热电冷三联供系统，该系统利用膨胀机的高温抽汽作为热源，驱动吸收式热泵供暖或制冷。也有吸收式热泵及压缩式热泵共同与动力机械组合系统。
[0005]
在这两种系统中，当系统处于春秋季时，热泵系统无法工作，造成设备利用率不高。


技术实现要素：

[0006]
针对现有的问题，本实用新型的目的在于提供一种紧凑型热电冷三联供系统，从而实现设备的全年运行。
[0007]
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：采用膨胀机、压缩/膨胀机与发电机同轴布置，膨胀机、压缩/膨胀机的循环工质入口通过管道及阀门与余热锅炉的循环工质出口相连接，膨胀机、压缩/膨胀机的循环工质出口通过管道及阀门与冷凝器、冷凝/蒸发器的一个循环工质接口相连接，冷凝器、冷凝/蒸发器的另一个循环工质接口通过管道及阀门与加压泵入口管道相连接，工质储罐通过管道与阀门与加压泵入口管道相连接，加压泵的出口通过管道与阀门与余热锅炉循环工质进口相连接，压缩/膨胀机的循环工质入口通过管道及阀门与冷凝/蒸发器的一个循环工质接口相连接。
[0008]
压缩/膨胀机为既能压缩低压气体，又能让高压气体在其内膨胀做功的设备，比如活塞-气缸系统，在有驱动设备输入功时，可以压缩低压气体，使其压力升高；但如果进入的是高压气体，又能让高压气体膨胀，向外输出机械功。
[0009]
本装置具有结构紧凑、功能齐全、设备利用率高的特点。
附图说明
[0010]
附图1是紧凑型热电冷三联供系统示意图。
具体实施方式
[0011]
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
[0012]
1——余热锅炉 2、3、6、7、9、10、11、12、14、15、18、20——阀门 4——膨胀机 5——发电机 8——压缩/膨胀机 13——冷凝/蒸发器 16——工质储罐 17——冷凝器 19——加压泵
[0013]
在附图1所示的紧凑型热电冷三联供系统中，膨胀机4、压缩/膨胀机8与发电机5可采用同轴布置方式连接在一起，膨胀机4、压缩/膨胀机8的循环工质入口通过管道及阀门3、阀门9以及阀门7与余热锅炉1的循环工质出口相连接，膨胀机4、压缩/膨胀机8的循环工质出口通过管道及阀门2、阀门10、阀门6、阀门11与冷凝器17、冷凝/蒸发器13的一个循环工质接口相连接，冷凝器17、冷凝/蒸发器13的另一个循环工质接口通过管道及阀门18、阀门14与加压泵19的入口管道相连接，工质储罐16通过管道与阀门15与加压泵19入口管道相连接，加压泵19的出口过管道与阀门20与余热锅炉1循环工质进口相连接，冷凝/蒸发器13与加压泵19入口管道不相连通的循环工质接口通过管道及阀门9、阀门12与压缩/膨胀机8的循环工质入口相连接。
[0014]
该紧凑型热电冷三联供系统工作模式有两种，分别是发电或热电联产模式以及制冷或高负荷供热模式。
[0015]
在以发电或热电联产模式工作时，各阀门的工作状态如下表所示：
[0016][0017][0018]
在该模式下，循环工质被加压泵19加压，进入余热锅炉1中吸收热量并气化为高温高压的蒸汽，由余热锅炉1中出来的高温高压蒸汽分成相同的两部分，分别进入膨胀机4与压缩/膨胀机8内充分膨胀做功，驱动发电机5发电。膨胀后的乏汽进入冷凝器17、冷凝/蒸发器13内冷凝为液体，被加压泵19加压后再进入余热锅炉1，完成整个发电循环；如果系统需要向外供热，那么将根据实际供热量或供电量的大小通过调整阀门7的开度来调节进入膨胀机4与压缩/膨胀机8内两部分蒸汽的流量，其中进入膨胀机3部分的蒸汽充分膨胀，而进入压缩/膨胀机8内的蒸汽排汽压力根据实际的供热参数需求进行调节，为高背压排汽，这样可以通过冷凝/蒸发器13加热供暖水，实现热电联产的功能。
[0019]
当采暖负荷进一步增加，直至进入膨胀机3部分的蒸汽采用高背压排汽仍不能满足需求时，或者需要系统提供制冷服务时，系统进入高负荷供暖或制冷模式，在该模式下，各阀门的工作状态如下表所示：
[0020][0021]
在该模式下，由余热锅炉1出来的蒸汽全部进入膨胀机3，此时压缩/膨胀机8转变为压缩模式，这样循环工质在冷凝/蒸发器13内蒸发，可提供制冷服务或从低温热源抽取热量，加大在冷凝器17中凝结的放热量，也就大大增加了系统的供热能力。膨胀机3的输出功除了驱动压缩/膨胀机8外，富裕功率再驱动发电机5输出电能。
[0022]
在该系统正常工作时，阀门15、阀门18、阀门20保持全开状态，在设备停运检修时部分或全部关闭。如果膨胀机3及压缩/膨胀机8的工作方式为连续式，比如采用离心式、轴流式或蜗杆式，那么阀门2、阀门3、阀门9、阀门10在工作中保持全开状态；而如果膨胀机3及压缩/膨胀机8的工作方式为间歇式，比如活塞-气缸系统，那么阀门2、阀门3、阀门9、阀门10在工作中为交替开闭状态。
[0023]
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其它各种形式的产品。但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。