1.本公开涉及可再生分布式能源技术领域,具体涉及一种生物质有机朗肯循环冷热电联供系统及提供热源的方法。
背景技术:2.生物质有机朗肯循环热电联供系统是可再生分布式能源系统,其利用分散性强、能流密度低的“碳中和”能源,为用户供应电力、采暖或生活热水。
3.传统的生物质有机朗肯循环热电联供系统通常采用导热油循环提供动力。导热油作为工作介质对于温度的要求较高,其最高温度可达630k,为了合理匹配热源,通常会将有机朗肯循环中有机工质蒸发温度设定为600k,冷凝温度设定为370k。而大部分有机工质有较低的正常沸点、临界温度和临界压力,这使得有机朗肯循环中有机工质的选择范围受限。另外,导热油与高温热源的温度匹配性一般较差,这会导致系统的发电效率以及热利用率较低。
技术实现要素:4.有鉴于此,本公开提供了一种生物质有机朗肯循环冷热电联供系统及提供热源的方法,以期至少部分解决上述存在的技术问题。
5.根据本公开的一个方面,提供了一种生物质有机朗肯循环冷热电联供系统,包括:承压热水循环回路、有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路,其中,有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路通过管道依次串联连接在承压热水循环回路中;承压热水循环回路用于以承压热水作为媒介给有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供热源。
6.优选地,承压热水循环回路包括:生物质锅炉、与生物质锅炉相连接的承压热水出水管和承压热水进水管,承压热水出水管和承压热水进水管之间通过管道依次串联连接有第一蒸发器、发生器和承压热水泵;有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路分别通过第一蒸发器和发生器串联于承压热水循环回路中;其中,生物质锅炉用于燃烧生物质燃料和空气,以给经过发生器返回生物质锅炉中的给水加热,得到承压热水,承压热水在第一蒸发器中与有机朗肯循环回路中的有机工质进行热交换,以为有机朗肯循环回路提供热源,经过换热后的承压热水通过发生器给单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供热源。
7.优选地,有机朗肯循环回路包括:第一蒸发器、通过管道与第一蒸发器依次串联连接的膨胀机、第一冷凝器和工质泵,其中,工质泵的有机工质输出端连接第一蒸发器的有机工质输入端,第一蒸发器内的用于与有机工质进行热交换的第一热交换管的输入端连接承压热水出水管,第一热交换管的输出端连接发生器,第一冷凝器内的用于与有机工质进行热交换的第一热交换水管的输入端通过供水管连接供水端,第一热交换水管的输出端依次通过第一冷却水泵和冷却塔与第一热交换水管的输入端连接,膨胀机的动力输出端连接耗功设备。
8.优选地,第一热交换水管的输出端与第一冷却水泵之间的管道上还设有第一三通阀,第一三通阀的输入端与第一热交换水管的输出端连接,第一三通阀的第一输出端与第一冷却水泵连接,第一三通阀的第二输出端经生活热水泵与第一供暖供水管连接;当满足第一预设条件时,通过切换第一三通阀以使得第一三通阀的第二输出端与第一供暖供水管连通,且第一三通阀的第一输出端断开与第一冷却水泵的连通;当不满足第一预设条件时,通过切换第一三通阀以使得第一三通阀的第一输出端与第一冷却水泵连通,且第一三通阀的第二输出端断开与第一供暖供水管的连通。
9.优选地,单效溴化锂吸收式制冷循环回路包括:发生器、通过管道与发生器依次串联连接的第二冷凝器、第二蒸发器、吸收器、溶液泵和溴化锂溶液换热器,其中,发生器内的用于与溴化锂溶液进行热交换的第二热交换管的输入端连接第一热交换管的输出端,第二热交换管的输出端连接承压热水泵;发生器的稀溶液输入端与溴化锂溶液换热器的稀溶液输出端连接,溴化锂溶液换热器的稀溶液输入端经溶液泵与吸收器的稀溶液输出端连接,发生器的浓溶液输出端与溴化锂溶液换热器的浓溶液输入端连接,溴化锂溶液换热器的浓溶液输出端经第二节流阀与吸收器的浓溶液输入端连接,发生器的输出端与第二冷凝器的输入端连接,第二冷凝器的输出端通过第一节流阀与第二蒸发器的输入端连接,第二蒸发器的输出端与吸收器的输入端连接。
10.优选地,单效溴化锂吸收式制冷循环回路还包括冷媒水循环子回路,冷媒水循环子回路包括第二蒸发器、冷媒水泵、第二三通阀、供冷供水管、供冷回水管,其中,第二蒸发器的冷媒水输出端通过冷媒水泵与第二三通阀的输入端连接,第二三通阀的第一输出端与第一热交换水管的输入端连接,第二三通阀的第二输出端与供冷供水管连接,第二蒸发器的补水端与供冷回水管连接,并通过供水管连接供水端;当满足第二预设条件时,通过切换第二三通阀以使得第二三通阀的第二输出端与供冷供水管连通,且第二三通阀的第一输出端断开与第一热交换水管的输入端的连通;当不满足第二预设条件时,通过切换第二三通阀以使得第二三通阀的第一输出端与第一热交换水管的输入端连通,且第二三通阀的第二输出端断开与供冷供水管的连通。
11.优选地,上述系统还包括:烟气mea(乙醇胺)碳捕集循环回路,用于对生物质燃料和空气燃烧后产生的第一烟气进行处理,以实现对第一烟气中的二氧化碳的捕集。
12.优选地,烟气mea碳捕集循环回路包括空气预热器、烟气净化装置、吸收塔、mea溶液换热器、解析塔、冷却器、富液泵、贫液泵、再沸器,其中,空气预热器的烟气进口与生物质锅炉的烟气出口连接,空气预热器的热空气出口与生物质锅炉的空气进口连接,空气预热器的烟气出口与烟气净化装置的烟气进口连接,烟气净化装置的烟气出口与吸收塔的进气口连接,吸收塔的出气口通向大气,吸收塔的进液口依次通过mea溶液换热器、贫液泵和再沸器与解析塔的出液口连接,吸收塔的出液口依次通过富液泵、mea溶液换热器与解析塔的进液口连接,解析塔的出气口通过冷却器与二氧化碳储罐连接。
13.优选地,单效溴化锂吸收式制冷循环回路还包括冷却水循环子回路,冷却水循环子回路通过管道与再沸器连接,用于回收吸收器和第二冷凝器中的交换热,并通过再沸器为解析塔提供热量。
14.优选地,冷却水循环子回路包括吸收器、第二冷却水泵、第二冷凝器,其中,吸收器内的用于与溴化锂溶液进行热交换的第三热交换水管的输入端通过供水管连接供水端,第
三热交换水管的输出端通过第二冷却水泵与第二冷凝器内的第二热交换水管的输入端连接,其中第二热交换水管用于与发生器产生的冷剂蒸汽进行热交换;烟气mea碳捕集循环回路还包括蒸汽发生器,设于空气预热器的烟气进口与生物质锅炉的烟气出口之间,蒸汽发生器的进水口和出水口分别连接第二热交换水管的输出端与再沸器。
15.优选地,上述系统还包括换热站,换热站分别与再沸器、第二供暖供水管和供暖回水管连接。
16.优选地,换热站还通过第二冷却塔与吸收器中的第三热交换水管的输入端连接。
17.优选地,上述系统还包括第三供暖供水管,第三供暖供水管的输入端通过阀门连接在换热站和第二冷却塔之间,第三供暖供水管的输出端连接在第一三通阀的第二输出端和生活热水泵之间。
18.优选地,第一热交换水管的输出端与第一三通阀之间的管道上还设有第一温度传感器,用于检测第一热交换水管输出的水的温度。
19.优选地,有机工质包括卤代烃、烷烃和芳香烃中的至少之一。
20.优选地,耗功设备包括发电机、工质泵或水泵。
21.根据本公开的另一方面,提供了一种提供热源的方法,该方法包括:利用承压热水循环回路生产承压热水;以承压热水为媒介给有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供热源,以驱动有机朗肯循环回路进行发电以及单效溴化锂吸收式制冷循环回路进行制冷。
22.本公开的技术方案至少具有以下优势:
23.(1)本公开采用承压热水循环回路依次串联连接有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路,并以承压热水作为媒介给有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供热源,不仅能够实现电、热、冷的灵活输出,而且拓展了有机工质的选择范围,有利于热源与有机工质在蒸发器高效匹配换热,从而提高系统的发电效率和热效率。
24.(2)本公开通过冷媒水循环子回路连接单效溴化锂吸收式制冷循环回路和有机朗肯循环回路,利用单效溴化锂吸收式制冷循环回路中产生的冷媒水以降低有机朗肯循环的冷凝温度,提高了有机朗肯循环的冷凝效果,从而提高了系统发电效率和热效率。
25.(3)本公开耦合了化学吸收法mea碳捕集回路,捕集了生物质烟气中的二氧化碳,不仅实现了生物质能源系统的碳负排放,还通过回收单效溴化锂吸收式制冷循环中的交换热以及烟气余热为烟气mea碳捕集系统提供热量,实现了对回收的冷却热和烟气预热的梯级利用,降低了系统中的不可逆热损失,显著提高了系统的热效率。
26.(4)本公开进一步利用换热站转换烟气mea碳捕集回路产生的乏汽中的热量,以为用户供暖或供应生活热水,显著提高了系统的热效率。另外,乏汽冷凝之后产生的水还可以循环利用于单效溴化锂吸收式制冷循环,从而形成了单效溴化锂吸收式制冷循环和烟气mea碳捕集回路的闭环,提高了系统效率和资源利用率。
附图说明
27.图1示出了根据本公开实施例的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统的结构示意图;
28.图2示出了根据本公开另一实施例的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统的结构
示意图;
29.图3示出了根据本公开另一实施例的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统的结构示意图;
30.图4示出了根据本公开实施例的提供热源的方法的流程图。
31.附图标记说明:
32.a、空气;b、生物质燃料;c、承压热水;d、第一烟气;e、冷却水;f、第二烟气;g、二氧化碳;h、乏汽;j、洁净烟气;10、生物质锅炉;11、承压热水出水管;12、承压热水进水管;13、承压热水泵;20、第一蒸发器;21、膨胀机;22、第一冷凝器;23、工质泵;24、耗功设备;221、第一三通阀;222、第一冷却水泵;223、第一冷却塔;224、第一温度传感器;30、发生器;31、溴化锂溶液换热器;32、溶液泵;33、吸收器;34、第二节流阀;35、第二蒸发器;36、第一节流阀;37、第二冷凝器;38、第二冷却泵;351、冷媒水泵;352、供冷供水管;353、供冷回水管;354、第二三通阀;355、第二冷却塔;356、阀门;40、用户;41、生活热水泵;411、第一供暖供水管;412、第三供暖供水管;50、电网;61、空气预热器;62、烟气净化装置;63、吸收塔;64、mea溶液换热器;65、富液泵;66、贫液泵;67、解析塔;68、再沸器;69、冷却器;610、蒸汽发生器;611、第一回流管;612、第二回流管;613、二氧化碳储罐;70、换热站;701、第二供暖供水管;702、第二供暖回水管。
具体实施方式
33.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本公开作进一步的详细说明。
34.需要说明的是,图1至图4所示仅为本公开的优选示例,以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容,但并不意味着本公开的实施仅限于此。在附图或说明书描述中,相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式,为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外,虽然本文可提供包含特定值的参数的示范,但应了解,参数无需确切等于相应的值,而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外,以下实施例中提到的方向用语,例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等,仅是参考附图的方向。因此,使用的方向用语是用来说明并非用来限制本公开。另外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.传统的生物质有机朗肯循环热电联供系统通常采用导热油循环提供动力。导热油作为工作工质对于温度的要求较高,其最高温度可达630k,为了合理匹配热源,通常会将有机朗肯循环中有机工质蒸发温度设定为600k,冷凝温度设定为370k。由于大部分有机工质有较低的正常沸点、临界温度和临界压力,因此,只能从与导热油温度相匹配的高温工质中进行选择,这使得有机朗肯循环中有机工质的选择范围受限。例如,相关技术中的生物质有机朗肯循环热电联供系统采用硅氧烷类高温工质例如八甲三硅氧烷作为有机工质,但是该物质具有较强的可燃性,因而存在工质燃爆的危害。基于适用性和安全性等方面考虑,与导热油相匹配的有机工质的选择范围将进一步受限。另外,由于导热油与高温热源的温度匹配性较差,这会导致系统发电效率以及热利用率较低。鉴于此,本公开提供了一种生物质有机朗肯循环冷热电联供系统及提供热源的方法,以期至少部分解决上述存在的技术问题。
36.本公开的一个方面提供了一种生物质有机朗肯循环冷热电联供系统,该系统包
括:承压热水循环回路、有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路,其中,有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路通过管道依次串联连接在承压热水循环回路中。上述承压热水循环回路用于以承压热水作为媒介给有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供热源。
37.这里所谓的承压热水是指承压热水循环回路生产的具有一定温度和/或压力的热水。在本公开实施例中,承压热水循环回路生产的承压热水可以为有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供例如180℃以下的热量需求。
38.相比于采用导热油作为工作工质提供动力的方式,本公开实施例中采用承压热水作为加热工质以为有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供热源,不仅避免了因采用导热油加热而存在的安全性问题,而且承压热水的温度(例如180℃以下)能够与大部分有机工质相匹配,从而拓展了有机工质的选择范围,且以承压热水作为工作介质有利于热源与有机工质实现高效匹配换热,从而提高系统的发电效率和热效率。
39.在本公开实施例中,有机朗肯循环回路例如可以利用承压热水供给的热量进行发电或者供暖,而单效溴化锂吸收式制冷循环回路可以利用承压热水供给的热量进行制冷,从而向用户灵活供应电力、供暖、制冷和生活用水。
40.本公开的技术方案通过采用承压热水循环回路依次串联连接有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路,并以承压热水作为媒介给有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供热源,不仅能够实现电、热、冷的灵活输出。另外,由于本公开采用承压热水作为工作介质,从而拓展了有机工质的选择范围,有利于热源与有机工质实现高效匹配换热,从而提高系统的发电效率和热效率。
41.下面将参考图1至图3对本公开实施例的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统的示例实现方式进行详细说明。需要说明的是,图1至图3中示出的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统的结构仅是示例性的,以帮助本领域技术人员理解本公开的方案,并非意在限定本公开的保护范围。
42.图1示出了本公开实施例的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统的结构示意图。
43.如图1所示,生物质有机朗肯循环冷热电联供系统包括承压热水循环回路、有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路。
44.在本公开实施例中,承压热水循环回路包括:生物质锅炉10、与生物质锅炉10相连接的承压热水出水管11和承压热水进水管12,承压热水出水管11和承压热水进水管12之间通过管道依次串联连接有第一蒸发器20、发生器30和承压热水泵13。有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路分别通过第一蒸发器20和发生器30串联于承压热水循环回路中。
45.在本公开实施例中,生物质锅炉10用于燃烧生物质燃料b和空气a,以给经过发生器30返回生物质锅炉10中的给水加热,得到承压热水c,承压热水c在第一蒸发器20中与有机朗肯循环回路中的有机工质进行热交换,以为有机朗肯循环回路提供热源,经过换热后的承压热水通过发生器30给单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供热源。
46.在本公开实施例中,上述有机朗肯循环回路包括:第一蒸发器20、通过管道与第一蒸发器20依次串联连接的膨胀机21、第一冷凝器22和工质泵23。
47.工质泵23的有机工质输出端连接第一蒸发器20的有机工质输入端,第一蒸发器20
内的用于与有机工质进行热交换的第一热交换管(图中未示出)的输入端连接承压热水出水管11,第一热交换管的输出端连接发生器30,第一冷凝器22内的用于与有机工质进行热交换的第一热交换水管(图中未示出)的输入端通过供水管连接供水端,以通入冷却水e。第一热交换水管的输出端依次通过第一冷却水泵222和第一冷却塔223与第一热交换水管的输入端连接,膨胀机21的动力输出端连接耗功设备24。
48.在本公开实施例中,由生物质锅炉10燃烧生物质燃料b和空气a产生的承压热水c经承压热水出水管11输送到第一蒸发器20中,与第一蒸发器20中的有机工质进行热交换,经蒸发的有机工质进入膨胀机21中膨胀做功,并带动耗功设备24。膨胀之后的有机工质经过第一冷凝器22冷凝之后经工质泵23再返回第一蒸发器20中吸热,如此循环往复。
49.在本公开实施例中,第一冷凝器22中的冷凝热通过冷却回路释放,这里所谓的冷却回路例如可以包括依次串联连接的供水管、第一冷凝器22、第一三通阀221、第一冷却水泵222和第一冷却塔223。
50.具体地,第一冷凝器22输出的高温冷凝水通过第一冷却水泵222送入第一冷却塔223,第一冷却塔223将冷凝热释放到环境之后,再将低温冷却水送入第一冷凝器22中,从而实现冷却水e的循环利用。
51.在本公开实施例中,上述系统通过利用承压热水的余热以推动膨胀机21膨胀做功,以带动耗功设备24。在一些实施例中,耗功设备24例如可以为发电机、工质泵或者水泵,等等。例如当耗功设备24为发电机时,系统可以利用承压热水的余热以推动膨胀机21膨胀做功进行发电,输出电力到用户40或者并入电网50。需要说明的是,本公开附图及说明书中以耗功设备24为发电机为例进行描述的内容,仅是为了便于本领域技术人员理解本公开的方案,并非意在限定本公开的保护范围。
52.如前文所介绍的,传统的生物质有机朗肯循环热电联供系统通常采用导热油循环提供动力,而基于适用性和安全性等方面考虑,采用导热油作为工作介质不仅使得有机朗肯循环中有机工质的选择范围受限,而且由于导热油与高温热源的温度匹配性较差,会导致系统发电效率以及热利用率较低。
53.相比于采用导热油循环提供动力的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统,本公开实施例采用承压热水作为工作介质,可提供例如180℃以下的热源需求,能够与大部分有机工质相匹配,从而拓展了有机工质的选择范围,而且以承压热水作为工作介质有利于热源与有机工质在蒸发器高效匹配换热,从而提高系统的发电效率和热效率。另外,本公开以有机朗肯循环作为动力循环,采用承压热水循环回路为其提供热源,能够满足生物质直燃发电系统小型化、分布式应用需求。
54.在本公开实施例中,上述在有机朗肯循环回路中循环的有机工质例如可以包括卤代烃、烷烃和芳香烃中的至少之一。
55.需要说明的是,这里所谓的有机工质可以包括卤代烃、烷烃和芳香烃中的至少之一,具体可以包括两层含义:其一,可以选择一类中的至少一种物质作为有机工质,例如,可以选择卤代烃中的氯代烃、溴代烃、氟代烃或者其他卤代烃,或者上述任意两种或多种卤代烃的混合物作为有机工质。其二,可以选择上述至少两类中的至少一种物质作为有机工质,例如,可以选择烷烃中的至少一种物质与卤代烃中的至少一种物质的混合物作为有机工质。本公开实施例中,混合工质(包括同类别的不同物质的混合所得到的工质以及不同类别
的不同物质的混合所得到的工质)具有温度滑移特性,可以增加换热匹配性,从而提高系统的发电效率和热效率。
56.另外,上述对于有机工质的举例说明仅是示例性的,以帮助本领域技术人员理解本公开的方案,并非意在限定本公开的保护范围。
57.在本公开实施例中,上述第一热交换水管的输出端与第一冷却水泵222之间的管道上还设有第一三通阀221,第一三通阀221的输入端与第一热交换水管的输出端连接,第一三通阀221的第一输出端与第一冷却水泵222连接,第一三通阀221的第二输出端经生活热水泵41与第一供暖供水管411连接。
58.在本公开实施例中,可以根据实际需要,通过切换第一三通阀221来控制有机朗肯循环回路向用户40供暖或供应热水。例如,当满足第一预设条件时,通过切换第一三通阀221以使得第一三通阀221的第二输出端与第一供暖供水管411连通,且第一三通阀221的第一输出端断开与第一冷却水泵222的连通;当不满足第一预设条件时,通过切换第一三通阀221以使得第一三通阀221的第一输出端与第一冷却水泵222连通,且第一三通阀221的第二输出端断开与第一供暖供水管411的连通。
59.在本公开实施例中,上述第一预设条件例如可以是第一热交换水管的输出的水的温度满足一预设阈值,其中该预设阈值可以是一预设值,也可以是一预设范围,在此不做限定。当满足该预设条件时,可以通过切换第一三通阀221连通第一供暖供水管411,从而实现为用户40供暖或供热水。而当不满足上述预设条件时,意味着此时回收的第一冷凝器22中的冷凝热温度较低,不适宜作为生活热水(仅为示例)供给用户40,此时可以通过切换第一三通阀221连通第一冷凝器22的冷却回路(例如可以包括依次串联连接的供水管、第一冷凝器22、第一三通阀221、第一冷却水泵222和第一冷却塔223),通过第一冷却塔223将冷凝热释放到环境之后,再将冷却水e送入第一冷凝器22中,从而实现冷却水e的循环利用。
60.在本公开一些实施例中,第一热交换水管的输出端与第一三通阀221之间的管道上还设有第一温度传感器(图1中未示出),用于检测第一热交换水管输出的水的温度,从而可以根据该温度准确地控制第一三通阀221的切换输出。
61.在本公开实施例中,上述单效溴化锂吸收式制冷循环回路包括:发生器30、通过管道与发生器30依次串联连接的第二冷凝器37、第二蒸发器35、吸收器33、溶液泵32和溴化锂溶液换热器31。
62.发生器30内的用于与溴化锂溶液进行热交换的第二热交换管(图中未示出)的输入端连接第一蒸发器20中的第一热交换管的输出端,第二热交换管的输出端连接承压热水泵13,以此可以将经过第一蒸发器20换热之后的承压热水送入发生器30中与溴化锂溶液进行换热,然后再将换热之后的水源经承压热水泵13返回生物质锅炉10中进行加热,以此完成承压热水c的回路循环。
63.在本公开实施例中,发生器30的稀溶液输入端与溴化锂溶液换热器31的稀溶液输出端连接,溴化锂溶液换热器31的稀溶液输入端经溶液泵32与吸收器33的稀溶液输出端连接,发生器30的浓溶液输出端与溴化锂溶液换热器31的浓溶液输入端连接,溴化锂溶液换热器31的浓溶液输出端经第二节流阀34与吸收器33的浓溶液输入端连接,发生器30的输出端与第二冷凝器37的输入端连接,第二冷凝器37的输出端通过第一节流阀36与第二蒸发器35的输入端连接,第二蒸发器35的输出端与吸收器33的输入端连接。
64.在本公开实施例中,上述单效溴化锂吸收式制冷循环回路还包括冷媒水循环子回路。该冷媒水循环子回路包括第二蒸发器35、冷媒水泵351、供冷供水管352、供冷回水管353。其中,第二蒸发器35的冷媒水输出端通过冷媒水泵351与供冷供水管352连通,第二蒸发器35的补水端与供冷回水管353连接,其中,供冷供水管352、供冷回水管353分别通过转换阀连接至用户40。基于上述结构可以利用单效溴化锂吸收式制冷循环回路进行制冷,以为用户40供冷。
65.图2示出了本公开另一实施例的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统的结构示意图。
66.如图2所示,相比于图1中示出的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统,本实施例中的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统提供了另一种单效溴化锂吸收式制冷循环回路冷媒水循环子回路。
67.如图2所示,在本公开实施例中,该冷媒水循环子回路包括第二蒸发器35、冷媒水泵351、第二三通阀354、供冷供水管352和供冷回水管353。
68.第二蒸发器35的冷媒水输出端通过冷媒水泵351与第二三通阀354的输入端连接,第二三通阀354的第一输出端与第一冷凝器22中的第一热交换水管的输入端连接,第二三通阀354的第二输出端与供冷供水管352连接,第二蒸发器35的补水端与供冷回水管353连接,并通过供水管连接供水端。
69.在本公开实施例中,可以根据实际需要,通过切换第二三通阀354来控制单效溴化锂吸收式制冷循环回路向用户40供冷。例如,当满足第二预设条件时,通过切换第二三通阀354以使得第二三通阀354的第二输出端与供冷供水管352连通,且第二三通阀354的第一输出端断开与第一热交换水管的输入端的连通;当不满足第二预设条件时,通过切换第二三通阀354以使得第二三通阀354的第一输出端与第一热交换水管的输入端连通,且第二三通阀354的第二输出端断开与供冷供水管352的连通。
70.在本公开实施例中,上述第二预设条件例如可以根据外界环境温度设定,例如,第二预设条件可以是当外界环境温度较高(例如处于夏季)时,此时可以利用第二蒸发器35产生的冷媒水为用户40供冷,而当外界环境温度较低(例如处于冬季、春秋季)时,可以停止对用户40进行供冷,此时可以将第二蒸发器35产生的冷媒水通过第二三通阀354切换至第一热交换水管的输入端,用于冷却第一冷凝器22,从而降低有机朗肯循环的冷凝温度,提高了有机朗肯循环的冷凝效果,从而提高了系统发电效率和热效率。
71.在本公开一些实施例中,为了更准确地判断外界环境的温度,例如可以在第二三通阀354和冷媒水泵351之间的管道的外壁上设置第二温度传感器(图中未示出),以检测外界环境温度,从而准确控制第二三通阀354的切换。
72.在本公开实施例中,生物质有机朗肯循环冷热电联供系统还包括烟气mea碳捕集循环回路,用于对生物质燃料b和空气a燃烧后产生的第一烟气d进行处理,以实现对第一烟气d中的二氧化碳的捕集。
73.请参阅2所示,上述烟气mea碳捕集循环回路包括空气预热器61、烟气净化装置62、吸收塔63、mea溶液换热器64、富液泵65、贫液泵66、解析塔67、再沸器68和冷却器69。
74.空气预热器61的烟气进口与生物质锅炉10的烟气出口连接,空气预热器61的热空气出口与生物质锅炉10的空气进口连接,空气预热器61的烟气出口与烟气净化装置62的烟
气进口连接,烟气净化装置62的烟气出口与吸收塔63的进气口连接,吸收塔63的出气口通向大气,吸收塔63的进液口依次通过mea溶液换热器64、贫液泵66和再沸器68与解析塔67的出液口连接,吸收塔63的出液口依次通过富液泵65、mea溶液换热器64与解析塔67的进液口连接,解析塔67的出气口通过冷却器69与二氧化碳储罐613连接。
75.在本公开实施例中,空气预热器61用于利用生物质锅炉10燃烧产生的第一烟气d的余热预热空气a,并将预热后的空气送入生物质锅炉10中参与燃烧反应,上述方式通过回收第一烟气d的余热预热空气a,实现了烟气预热的能量梯级利用,减少了系统中不可逆热损失,提高了系统热力性能。
76.在本公开实施例中,烟气净化装置62用于对空气预热器61送入的第一烟气d进行除尘和过滤(例如过滤掉烟气中的nox等),从而得到较为干净的第二烟气f,第二烟气f进入吸收塔63与mea溶液发生化学反应,碳捕集后的洁净烟气j从吸收塔63排出,捕获二氧化碳后的mea浓溶液经富液泵65、mea溶液换热器64进入解析塔67,在解析塔67解析后的高浓度二氧化碳g经冷却器69冷却之后排出收集,析出二氧化碳g后的贫液则经过再沸器68换热、贫液泵66、mea溶液换热器64换热后进入吸收塔63,基于上述过程,从而实现对第一烟气d中二氧化碳的循环捕集,实现了生物质能源系统的碳负排放。
77.在本公开一些实施例中,上述烟气mea碳捕集循环回路中还包括二氧化碳储罐613、第一回流管611和第二回流管612。其中,二氧化碳储罐613设于冷却器69和二氧化碳排出管道之间,用于暂存回收的高浓度二氧化碳g。第一回流管611用于连接二氧化碳储罐613和解析塔67,用于将粗收集的高浓度二氧化碳返回解析塔67中进行精解析,从而得到更纯净的高浓度二氧化碳。第二回流管612用于连接再沸器68和解析塔67,用于将解析塔67析出的贫液经再沸器68返回解析塔67,从而实现完全解析出二氧化碳。
78.在本公开实施例中,单效溴化锂吸收式制冷循环回路还包括冷却水循环子回路,冷却水循环子回路通过管道与再沸器68连接,用于回收吸收器33和第二冷凝器37中的交换热,并通过再沸器68为解析塔67提供热量。
79.具体地,该冷却水循环子回路包括吸收器33、第二冷却水泵38和第二冷凝器37,其中,吸收器33内的用于与溴化锂溶液进行热交换的第三热交换水管(图中未示出)的输入端通过供水管连接供水端,第三热交换水管的输出端通过第二冷却水泵38与第二冷凝器37内的第二热交换水管的输入端连接,其中第二热交换水管用于与发生器30产生的冷剂蒸汽进行热交换。
80.在本公开实施例中,通过利用冷却水循环子回路回收的热量为解析塔提供热量,实现了系统在捕集烟气中二氧化碳的过程中进行自供热量,减少了系统的不可逆热损失,提高了系统的热利用效率。
81.在本公开一些实施例中,上述烟气mea碳捕集循环回路还包括蒸汽发生器610,设于空气预热器61的烟气进口与生物质锅炉10的烟气出口之间,蒸汽发生器610的进水口和出水口分别连接第二热交换水管的输出端与再沸器68。
82.在本实施例中,蒸汽发生器610用于利用第一烟气d的余热进一步对回收的单效溴化锂吸收式制冷循环中的交换热进行加热,以使得加热后的热量能够进一步满足烟气mea碳捕集系统的耗热需求,从而更进一步地减少了系统的不可逆的热损失,显著提高了系统的热利用效率。
83.在本公开实施例中,通过利用回收单效溴化锂吸收式制冷循环中的交换热以及烟气余热为烟气mea碳捕集系统提供热量,进一步实现了对回收的冷却热和烟气预热的梯级利用,降低了系统中的不可逆热损失,显著提高了系统的热效率。
84.图3示出了本公开另一实施例的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统的结构示意图。
85.如图3所示,相比于图2中示出的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统,本实施例中的生物质有机朗肯循环冷热电联供系统还包括换热站70,换热站70分别与再沸器68、第二供暖供水管701和第二供暖回水管702连接。
86.本公开进一步利用换热站70转换烟气mea碳捕集系统产生的乏汽h中的热量,以为用户供暖或供应生活热水,实现了对回收的乏汽中能量的梯级利用,降低了系统中的不可逆热损失,显著提高了系统的热效率。
87.在一些实施例中,换热站70还通过第二冷却塔355与吸收器33中的第三热交换水管的输入端连接。在一些实施例中,上述系统还包括第三供暖供水管412,第三供暖供水管412的输入端通过阀门连接在换热站70和第二冷却塔355之间,第三供暖供水管412的输出端连接在第一三通阀221的第二输出端和生活热水泵41之间。
88.在本公开实施例中,再沸器68排出的乏汽h经过换热站70冷凝之后产生的液态水。若该冷凝水温度较高(例如符合生活用户的温度标准),可以作为生活热水通过第三供暖供水管412和阀门356供应给用户40;若该冷凝水温度较低,此时可以将该冷凝水输送至吸收器33中,以循环利用于单效溴化锂吸收式制冷循环,进而回收单效溴化锂吸收式制冷循环回路中的交换热以为烟气mea碳捕集系统提供热量,从而形成了单效溴化锂吸收式制冷循环和烟气mea碳捕集回路的闭环,提高了系统效率和资源利用率。
89.在一些实施例中,为了更准确地判断换热站70输出的冷凝水的温度,可以在换热站70和第二冷却塔355之间,且于阀门356之前的管道上设置第三温度传感器(图中未示出),以便准确控制阀门356的启闭。
90.如图4所示,本公开的另一方面还提供了一种提供热源的方法,该方法包括步骤s410~s420。
91.s410,利用承压热水循环回路生产承压热水。
92.s420,以承压热水为媒介给有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供热源,以驱动有机朗肯循环回路进行发电以及单效溴化锂吸收式制冷循环回路进行制冷。
93.本公开实施例中的提供热源的方法通过以承压热水作为媒介给有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供热源,不仅能够实现电、热、冷的灵活输出,而且拓展了有机工质的选择范围,有利于热源与有机工质实现高效匹配换热,从而提高系统的发电效率和热效率。
94.综上所述,本公开提供了一种生物质有机朗肯循环冷热电联供系统及提供热源的方法,本公开采用承压热水循环回路依次串联连接有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路,并以承压热水作为媒介给有机朗肯循环回路和单效溴化锂吸收式制冷循环回路提供热源,不仅能够实现电、热、冷的灵活输出,而且拓展了有机工质的选择范围,有利于热源与有机工质实现高效匹配换热,从而提高系统的发电效率和热效率。另外,本公开耦
合了化学吸收法mea碳捕集回路,捕集了生物质烟气中的二氧化碳,不仅实现了生物质能源系统的碳负排放,还通过回收单效溴化锂吸收式制冷循环中的交换热以及烟气余热为烟气mea碳捕集系统提供热量,实现了对回收的冷却热和烟气预热的梯级利用,降低了系统中的不可逆热损失,显著提高了系统的热效率。此外,还进一步利用换热站转换烟气mea碳捕集系统产生的乏汽中的热量,实现了单效溴化锂吸收式制冷循环和烟气mea碳捕集回路的热量闭环。
95.以上所述的具体实施例,对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本公开的具体实施例而已,并不用于限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。