0038]上述两个子系统通过传动装置7连接。
[0039]传动装置7为联轴器或键，该传动装置7 —端与膨胀机18的轴连接，另一端与压缩机17的轴连接，使膨胀机18与压缩机17实现同轴运转，提高传输效率。
[0040]所述的压缩机17与膨胀机18同轴连接，膨胀机18可采用径向轴流式透平膨胀机，压缩机17可采用离心式压缩机，膨胀机18的轴通过传动装置将透平所做的功传送至压缩机17的轴，驱动压缩机17压缩。
[0041]所述的有机朗肯循环子系统中的有机工质可以为R134a或R245fa等，热泵循环子系统的制冷剂工质可以为R245fa、R143或R600等。
[0042]该系统可分为全热负荷运行工况和部分热负荷运行工况(热、电联供)。
[0043]全热负荷运行工况时:回收的低品位余热流6分为两股热流分别进入有机朗肯循环子系统和热泵循环子系统；一股热流I通过流量调节阀5进入发生器2，与有机朗肯循环子系统内的有机工质20进行热量交换；另一股热流11通过流量调节阀8进入蒸发器10，与热泵循环子系统内的工质16进行热量交换；有机朗肯循环子系统内的有机工质20充分吸收热流I的热量后变成高温高压的气态工质，驱动膨胀机18对外做功，膨胀机18所做的功全部通过传动装置7驱动与其同轴连接的热泵循环压缩机17，做功后的有机工质20在回热器19中与工质泵23出口的液态有机工质进行热量交换，换热后的低压有机工质20经过低温冷凝器22冷凝放热，经工质泵23增压进入回热器19，然后进入发生器2，从而构成有机朗肯循环；另一股热流11作为热泵循环的低温热源，热泵循环子系统内的工质16在蒸发器10中吸收热流11的热量后被压缩机17提升压力和温度，压缩机17的动力来源于膨胀机18的输入功，高温高压工质16进入高温冷凝器14与待加热介质13充分换热，换热后的工质16经过节流阀12节流后进入蒸发器10，从而构成热泵循环。
[0044]部分热负荷工况时(热、电联供):当使用上述低品位余热驱动的热电联产系统输出的高品位热量多于生产、生活过程所需要的热量，此时，通过流量调节阀8调节进入热泵循环的低品位热流量，使得热泵系统所输出的高品位热量满足用户的高温热需求，剩余的低品位热流进入有机朗肯循环系统的发生器2，与有机工质20进行热量交换，将其转化为高温高压的气态工质，驱动膨胀机做功，膨胀机所做的功一部分驱动压缩机17转动，剩余部分的功驱动发电机4发电，实现热、电联产。
[0045]本实施例采用有机朗肯循环和热泵循环的结合系统回收工业生产中产生的低品位热水热量，满足了生产中的高品位热量需求，减少电能或化石能源的消耗，实现了热、电联产，减少了温室效应和大气污染；同时该系统可对进入两个子系统的低品位热水流量进行调节，从而实现不同热电比的输出，以满足用户的不同需求。
[0046]上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种低温余热驱动的热电并供方法，其特征在于:将汇集的包含低品位余热的热流分为两股分别注入两个子系统；一股热流进入发生器作为有机朗肯循环系统的热源，另一股热流进入蒸发器作为热泵系统的低温热源；将两个子系统通过传动装置连接，使有机朗肯循环系统的膨胀机所做的功一部分驱动压缩机，满足热泵循环的动力需求，剩余部分的功驱动发电机发电，从而实现系统的热、电并供。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:调节进入所述两个子系统的热流流量，实现不同热电比的输出以满足用户不同需求。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:当系统输出的高品位热量多于生产、生活过程所需要的热量时，通过调节进入热泵循环的低品位热流量，使得热泵系统所输出的高品位热量满足用户的高温热需求，剩余的低品位热流进入有机朗肯循环系统的发生器，与有机工质进行热量交换，将其转化为高温高压的气态工质，驱动膨胀机做功，膨胀机所做的功一部分驱动压缩机转动，剩余部分的功驱动发电机发电，实现热、电联产。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述包含低品位余热的热流的温度不低于60°C ;优选为60?110°C。
5.一种实现权利要求1-4中任一所述方法的低温余热驱动的热电并供系统，其特征在于:包括有机朗肯循环子系统与热泵循环子系统； 所述有机朗肯循环子系统由发生器、发电机、膨胀机、回热器、低温冷凝器、工质泵、流量调节阀和流量计组成，由发生器出来的管路依次将所述膨胀机、回热器、低温冷凝器、回热器及工质泵顺次连接，最后回到发生器，构成有机朗肯循环回路；其中发电机与膨胀机传动连接，流量调节阀和流量计通过管路与发生器相连，热流进入发生器的管路上设有第一流量调节阀与第一流量计，实现有机朗肯循环子系统的余热流量调节； 低温冷凝器外接循环冷却水； 在所述有机朗肯循环子系统及各管路中设有有机朗肯循环子系统工质，实现该循环的能量转移与传递； 所述热泵循环子系统由蒸发器、压缩机、高温冷凝器、节流阀、流量调节阀和流量计组成，由所述蒸发器一侧出口出来的管路将压缩机、高温冷凝器及节流阀顺次连接，最后回到蒸发器，构成热泵循环回路；热流进入蒸发器的管路上设有第二流量调节阀与第二流量计，实现余热流向热泵子系统热量的调节； 在所述热泵循环子系统及各管路中设有热泵循环子系统工质，实现该循环的能量转移与传递； 所述有机朗肯循环子系统与热泵循环子系统通过传动装置连接。
6.根据权利要求5所述的低温余热驱动的热电并供系统，其特征在于: 所述传动装置为联轴器或键，该传动装置一端与膨胀机的轴连接，另一端与压缩机的轴连接，使膨胀机与压缩机实现同轴运转。
7.根据权利要求5所述的低温余热驱动的热电并供系统，其特征在于: 所述膨胀机采用径向轴流式透平膨胀机，压缩机采用离心式压缩机，膨胀机的轴通过传动装置将透平所做的功传送至压缩机的轴，驱动压缩机压缩。
8.根据权利要求5所述的低温余热驱动的热电并供系统，其特征在于: 所述的有机朗肯循环子系统中的有机工质为R134a或R245fa;热泵循环子系统的制冷剂工质为 R245fa、R143 或 R600。
9.一种使用权利要求5所述热电并供系统进行低温余热驱动的热电并供方法，其特征在于:回收的低品位热流(6)分为两股热流分别进入有机朗肯循环子系统和热泵循环子系统；一股热流(I)通过第一流量调节阀(5)进入发生器(2)，与有机朗肯循环子系统内的有机工质(20)进行热量交换；另一股热流(11)通过第二流量调节阀(8)进入蒸发器(10)，与热泵循环子系统内的工质(16)进行热量交换；有机朗肯循环子系统内的有机工质(20)充分吸收热流(I)的热量后变成高温高压的气态工质，驱动膨胀机(18)对外做功，膨胀机(18)所做的功一部分通过传动装置(7)驱动与其同轴连接的热泵循环压缩机(17)，另一部分功驱动发电机⑷发电，做功后的有机工质(20)在回热器(19)中与工质泵(23)出口的液态有机工质进行热量交换，换热后的低压有机工质(20)经过低温冷凝器(22)冷凝放热，经工质泵(23)增压进入回热器(19)，然后进入发生器(2)，从而构成有机朗肯循环；另一股热流(11)作为热泵循环的低温热源，热泵循环子系统内的工质(16)在蒸发器(10)中吸收热流(11)的热量后被压缩机(17)提升压力和温度，压缩机(17)的动力来源于膨胀机(18)的输入功，高温高压工质(16)进入高温冷凝器(14)与待加热介质(13)充分换热，换热后的工质(16)经过节流阀(12)节流后进入蒸发器(10)，从而构成热泵循环。
10.一种使用权利要求5所述热电并供系统进行低温余热驱动的热电并供方法，其特征在于:当使用上述低品位余热驱动的热电联产系统输出的高品位热量多于生产、生活过程所需要的热量，通过第二流量调节阀(8)调节进入热泵循环的低品位热流量，使得热泵系统所输出的高品位热量满足用户的高温热需求，剩余的低品位热流进入有机朗肯循环系统的发生(2)，与有机工质(20)进行热量交换，将其转化为高温高压的气态工质，驱动膨胀机做功，膨胀机所做的功一部分驱动压缩机(17)转动，剩余部分的功驱动发电机(4)发电实现热、电联产。
【专利摘要】一种低温余热驱动的热电并供方法，将汇集的包含低品位余热的热流分为两股分别注入两个子系统；一股热流进入发生器作为有机朗肯循环系统的热源，另一股热流进入蒸发器作为热泵系统的低温热源；将两个子系统通过传动装置连接，使有机朗肯循环系统的膨胀机所做的功一部分驱动压缩机，满足热泵循环的动力需求，剩余部分的功驱动发电机发电，从而实现系统的热、电并供。本发明还公开了实现所述方法的低温余热驱动的热电并供系统，该系统包括有机朗肯循环子系统与热泵循环子系统；本发明实现了低品位余热的高温回收利用，减少了额外的电能或化石燃料消耗，同时也实现了热、电并供。
【IPC分类】F01K23-06
【公开号】CN104863651
【申请号】CN201510248890
【发明人】钟芬, 朱彤, 高乃平
【申请人】同济大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月15日