CN109854466A - 一种利用太阳能的冷热电联产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用太阳能的冷热电联产系统,包括太阳能集热子系统、卡琳娜循环子系统、制冷子系统及供热子系统,其中,太阳能集热子系统与卡琳娜循环子系统之间通过传热工质‑发电工质换热器相连接、太阳能集热子系统与供热子系统之间通过传热工质‑低温水换热器相连接、卡琳娜循环子系统与制冷子系统之间通过发电工质‑制冷工质换热器相连接。本发明通过对中低温太阳能的高效回收利用,可同时满足冷、热、电多股能源用能需求,节约了资源,保护了环境,具有巨大的经济效益及生态效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷热电联产系统,具体为一种利用太阳能的冷热电联产系统。
背景技术
能源是国民经济的命脉,与人民生活和人类的生存环境休戚相关,在社会可持续发展中起着举足轻重的作用,为了实现低碳能源和低碳经济的目标,必须大力发展可再生能源。
太阳能是用之不竭的可再生能源,采用太阳能光热发电可以避免对煤炭、石油、天然气等不可再生能源的依赖,因此,太阳能发电是解决当前能源危机的重要途径之一。
由于太阳能分散性较强,因此从其中获得中低温热能的技术已较为成熟而获得高温热能依然具有能较大难度。
传统的“大电网”式能源系统虽然可以满足大规模的用能需求,但由于产能方式单一、用能主体分散,因此在能源的生产和使用过程中存在着污染环境、高能低用、效率低下等问题。
发明内容
针对传统能源系统污染环境、高能低用、效率低下等不足,本发明要解决的问题是提供一种通过对中低温太阳能的高效回收利用,可同时满足冷、热、电多股能源用能需求的绿色高效的一种利用太阳能的冷热电联产系统。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
本发明一种利用太阳能的冷热电联产系统,包括太阳能集热子系统、卡琳娜循环子系统、制冷子系统及供热子系统,其中,太阳能集热子系统与卡琳娜循环子系统之间通过传热工质-发电工质换热器相连接,太阳能集热子系统与供热子系统之间通过传热工质-低温水换热器相连接,卡琳娜循环子系统与制冷子系统之间通过发电工质-制冷工质换热器相连接。
所述太阳能集热子系统依次由太阳能集热器、传热工质储罐、传热工质循环泵、传热工质-发电工质换热器传热工质侧及传热工质-低温水换热器传热工质侧通过管道首尾连接构成。
所述卡琳娜循环子系统包括传热工质-发电工质换热器,传热工质-发电工质换热器发电工质侧出口通过管道与发电工质气液分离器的入口相连,发电工质气液分离器的气相出口通过管道经第三膨胀机与发电工质混合器相连,发电工质气液分离器的液相出口通过管道经第二膨胀机与发电工质混合器相连,发电工质混合器的出口通过管道依次经发电工质-冷却水换热器、发电工质储罐、发电工质-制冷工质换热器发电工质侧、发电工质循环泵与传热工质-发电工质换热器发电工质侧入口相连;第二膨胀机与第二发电机同轴相连、第三膨胀机与第三发电机同轴相连。
所述制冷子系统依次由发电工质-制冷工质换热器制冷工质侧、第一膨胀机、制冷工质-冷冻水换热器及制冷工质压缩机通过管道首尾连接构成;第一膨胀机与第一发电机及制冷工质压缩机同轴相连。
所述供热子系统依次由传热工质-低温水换热器低温水侧、保温水箱及低温水循环泵通过管道首尾连接构成。
所述传热工质采用导热油、发电工质采用氨-水混合物、制冷工质采用常规制冷剂。
所述太阳能集热器采用槽式太阳能集热器。
所述第一膨胀机及第二膨胀机采用气液两相膨胀机。
本发明具有以下有益效果及优点:
1.本发明以中低温太阳能为热源,通过卡琳娜循环法发电,实现了对可再生能源太阳能的利用,减少了不可再生能源的消耗,避免了对环境的污染;
2.本发明以冷凝后的低温卡琳娜循环工质为制冷系统的冷源,提高了制冷系统的效率,实现了制冷系统的节能低耗运行;
3.本发明利用太阳能对低温水进行加热,提高了太阳能的利用效率,实现了余热的梯级利用;
4.本发明采用膨胀机代替常规制冷循环中的膨胀阀对制冷工质的压力能进行回收,降低了压缩机能耗并对外输出电能,实现了系统整体效率的提升。
附图说明
图1为本发明一种利用太阳能的冷热电联产系统原理图。
其中,1为保温水箱,2为制冷工质-冷冻水换热器,3为制冷工质压缩机,4为第一膨胀机,5为第一发电机,6为低温水循环泵,7为传热工质-低温水换热器,8为发电工质-制冷工质换热器,9为发电工质储罐,10为发电工质循环泵,11为发电工质-冷却水换热器,12为太阳能集热器,13为传热工质-发电工质换热器,14为第二膨胀机,15为第二发电机,16为发电工质混合器,17为传热工质循环泵,18为传热工质储罐,19为发电工质气液分离器,20为第三膨胀机,21为第三发电机。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图1所示,本发明一种利用太阳能的冷热电联产系统,包括太阳能集热子系统、卡琳娜循环子系统、制冷子系统及供热子系统,其中,太阳能集热子系统与卡琳娜循环子系统之间通过传热工质-发电工质换热器13相连接,太阳能集热子系统与供热子系统之间通过传热工质-低温水换热器7相连接,卡琳娜循环子系统与制冷子系统之间通过发电工质-制冷工质换热器8相连接。
所述太阳能集热子系统依次由太阳能集热器12、传热工质储罐18、传热工质循环泵17、传热工质-发电工质换热器13传热工质侧及传热工质-低温水换热器7传热工质侧通过管道首尾连接构成。
所述卡琳娜循环子系统包括传热工质-发电工质换热器13,传热工质-发电工质换热器13发电工质侧出口通过管道与发电工质气液分离器19的入口相连,发电工质气液分离器19的气相出口通过管道经第三膨胀机20与发电工质混合器16相连,发电工质气液分离器19的液相出口通过管道经第二膨胀机14与发电工质混合器16相连,发电工质混合器16的出口通过管道依次经发电工质-冷却水换热器11、发电工质储罐9、发电工质-制冷工质换热器8发电工质侧、发电工质循环泵10与传热工质-发电工质换热器13发电工质侧入口相连;第二膨胀机14与第二发电机15同轴相连、第三膨胀机20与第三发电机21同轴相连。
所述制冷子系统依次由发电工质-制冷工质换热器8制冷工质侧、第一膨胀机4、制冷工质-冷冻水换热器2及制冷工质压缩机3通过管道首尾连接构成;第一膨胀机4与第一发电机5及制冷工质压缩机3同轴相连。
所述供热子系统依次由传热工质-低温水换热器7低温水侧、保温水箱1及低温水循环泵6通过管道首尾连接构成。
所述传热工质采用导热油、发电工质采用氨-水混合物、制冷工质采用常规制冷剂。
所述太阳能集热器12采用槽式太阳能集热器。
所述第一膨胀机4及第二膨胀机14采用气液两相膨胀机。
本发明的工作过程及原理如下:
太阳能集热子系统的传热工质导热油在传热工质循环泵17的驱动下在太阳能集热子系统内循环,流经太阳能集热器12时吸收热量温度升至约250℃,并通过传热工质-发电工质换热器13及传热工质-低温水7将热量传递给氨-水混合物及低温水,作为卡琳娜循环子系统及供热子系统的热源。
卡琳娜循环子系统的发电工质氨-水混合物经发电工质循环泵10被增压至约2.3MPa,之后进入传热工质-发电工质换热器13被加热至约130℃,加热后的氨-水混合物进入发电工质气液分离器19进行气液分离,富氨蒸汽经发电工质气液分离器19的气相出口进入第三膨胀机20,在第三膨胀机20内做功,推动第三膨胀机20带动第三发电机21对外输出电能,做功后的富氨蒸汽进入发电工质混合器16;贫氨溶液经发电工质气液分离器19的液相出口进入第二膨胀机14,在第二膨胀机14内做功,推动第二膨胀机14带动第二发电机15对外输出电能,做功后的贫氨溶液进入发电工质混合器16与富氨蒸汽混合后经发电工质-制冷工质换热器8与制冷剂换热后在发电工质循环泵10的驱动下返回传热工质-发电工质换热器13。
制冷子系统以冷凝后温度约为25℃的低温氨-水混合物为冷源通过制冷循环实现对空调系统的冷冻水的冷却,并通过第一膨胀机4对冷凝后的高压液态制冷剂的压力能进行回收,对外输出电能。
供热子系统的低温水在低温水循环泵6的驱动下进入传热工质-低温水换热器7与导热油换热后温度升至约90℃,之后储存在保温水箱1中用作生活热水或用于供暖。
以上,仅为本发明的较佳实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,凡采用等同替换或等效变换所形成的技术方案,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种利用太阳能的冷热电联产系统,其特征在于:包括太阳能集热子系统、卡琳娜循环子系统、制冷子系统及供热子系统,其中,太阳能集热子系统与卡琳娜循环子系统之间通过传热工质-发电工质换热器相连接,太阳能集热子系统与供热子系统之间通过传热工质-低温水换热器相连接,卡琳娜循环子系统与制冷子系统之间通过发电工质-制冷工质换热器相连接。
2.根据权利要求1所述的利用太阳能的冷热电联产系统,其特征在于:所述太阳能集热子系统依次由太阳能集热器、传热工质储罐、传热工质循环泵、传热工质-发电工质换热器传热工质侧及传热工质-低温水换热器传热工质侧通过管道首尾连接构成。
3.根据权利要求1所述的利用太阳能的冷热电联产系统,其特征在于:所述卡琳娜循环子系统包括传热工质-发电工质换热器,传热工质-发电工质换热器发电工质侧出口通过管道与发电工质气液分离器的入口相连,发电工质气液分离器的气相出口通过管道经第三膨胀机与发电工质混合器相连,发电工质气液分离器的液相出口通过管道经第二膨胀机与发电工质混合器相连,发电工质混合器的出口通过管道依次经发电工质-冷却水换热器、发电工质储罐、发电工质-制冷工质换热器发电工质侧、发电工质循环泵与传热工质-发电工质换热器发电工质侧入口相连;第二膨胀机与第二发电机同轴相连、第三膨胀机与第三发电机同轴相连。
4.根据权利要求1所述的利用太阳能的冷热电联产系统,其特征在于:所述制冷子系统依次由发电工质-制冷工质换热器制冷工质侧、第一膨胀机、制冷工质-冷冻水换热器及制冷工质压缩机通过管道首尾连接构成;第一膨胀机与第一发电机及制冷工质压缩机同轴相连。
5.根据权利要求1所述的利用太阳能的冷热电联产系统,其特征在于:所述供热子系统依次由传热工质-低温水换热器低温水侧、保温水箱及低温水循环泵通过管道首尾连接构成。
6.根据权利要求1所述的利用太阳能的冷热电联产系统,其特征在于:所述传热工质采用导热油、发电工质采用氨-水混合物、制冷工质采用常规制冷剂。
7.根据权利要求1所述的利用太阳能的冷热电联产系统,其特征在于:所述太阳能集热器采用槽式太阳能集热器。
8.根据权利要求1所述的利用太阳能的冷热电联产系统,其特征在于:所述第一膨胀机及第二膨胀机采用气液两相膨胀机。
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