CN102435000B - 一种基于氨水混合工质的太阳能冷电联供系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于氨水混合工质的太阳能冷电联供系统，包括蒸汽发生器(106)，采用氨水混合工质；以太阳能为能量的能量源，为整个太阳能冷电联供系统提供能量；第一分离器(107)，将蒸汽发生器(106)产生的高温高压氨水湿蒸汽分离成富氨蒸汽和贫氨溶液，其中，富氨蒸汽经过抽汽透平(110)做功后发电，贫氨溶液依次经降温降压后与抽汽透平(110)排出的富氨乏汽混合，经过回热器(115)后进入第二分离器(119)，经第二分离器(119)分离出来的富氨蒸汽经冷凝和降压后最后经蒸发器(112)产生制冷量。
Description
技术领域
本发明属于低温热能利用与动力工程，特别是一种基于氨水混合工质的太阳能冷电联供系统。
背景技术
随着经济、社会的发展，传统的一次能源的消耗越来越大，而一次能源的储量有限，因此，开发利用可再生能源日益受到人们的关注。自然界中存在着丰富太阳能，开发利用太阳能对于缓解环境污染问题和减少化石燃料的消耗，具有重要现实意义和工程应用价值。另外，用户对于能源的需求具有多样性。
现有的太阳能利用技术，主要是太阳能发电和太阳能制冷分供系统，太阳能发电系统主要有塔式、碟式和槽式太阳能发电系统，太阳能制冷系统主要有太阳能吸附式制冷系统、太阳能喷射式制冷系统和太阳能吸收式制冷系统，鲜见太阳能发电和制冷联合循环，同时输出电能和冷量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于氨水混合工质的太阳能冷电联供系统，采用太阳能集热器（复合抛物面聚光器）吸收太阳辐射作为整个系统的能量输入，通过动力系统和制冷系统的有效集成，对外同时输出电能和制冷量。
本发明一种基于氨水混合工质的太阳能冷电联供系统，包括蒸汽发生器，采用氨水混合工质；以太阳能为能量的能量源，为整个太阳能冷电联供系统提供能量；第一分离器，将蒸汽发生器产生的高温高压氨水湿蒸汽分离成富氨蒸汽和贫氨溶液，其中，富氨蒸汽经过抽汽透平做功后发电，贫氨溶液依次经过降温降压后与抽汽透平排出的富氨乏汽混合，然后经过回热器降温后进入第二分离器，经第二分离器分离出来的富氨蒸汽经冷凝和降压后最后经蒸发器产生制冷量。
作为本发明的优选实施例，所述能量源包括太阳能集热器、储存富余的太阳辐射能量的导热油蓄热器；
作为本发明的优选实施例，在所述导热油蓄热器和蒸汽发生器之间连接有辅助加热器；
所述抽汽透平的抽气端连接有喷射器，抽吸来自蒸发器的低压富氨蒸汽，所述喷射器和第二分离器之间连接有第二冷凝器，自喷射器出来的富氨蒸汽与第二分离器分离出来的贫氨溶液一起在第二冷凝器中冷凝成氨水液体，该氨水液体经增压后依次经回热、预热后回流至蒸汽发生器；
所述第一分离器的下端连接有预热器，自第一分离器分离出来的贫氨溶液在该预热器内释放热量并经过降压后，与抽汽透平排出的富氨乏汽混合，然后经过回热器再降温后进入第二分离器中，贫氨溶液在预热器内预热来自回热器的经过第二冷凝器冷凝后的氨水液体，然后将其回流至蒸汽发生器。
本发明基于氨水混合工质的太阳能冷电联供系统至少具有以下优点：
1、该系统可以同时输出电能和制冷量，满足用户对电能和冷能的同时需求。
2、该系统利用氨水混合工质变温蒸发的特性，换热过程的不可逆损失小，能源利用效率高。
附图说明
图1为本发明系统的整体结构框图。
图中：101复合抛物面太阳能集热器，102第一循环泵，103辅助加热器，104导热油蓄热器，105第二循环泵，106蒸气发生器，107第一分离器，108预热器，109第一节流阀，110抽汽透平，111发电机，112蒸发器，113喷射器，114第二节流阀，115回热器，116第一冷凝器，117增加泵，118第二冷凝器，119第二分离器
具体实施方式
本发明采用太阳能集热器（复合抛物面聚光器）吸收太阳辐射作为整个系统的能量输入，通过动力系统和制冷系统的有效集成，对外同时输出电能和制冷量。为了保证系统能够连续稳定运行，使用导热油蓄热器来储存富余的太阳辐射能量，供太阳辐射不足时使用，另外，采用辅助加热器作为备用热源，在太阳辐射长时间不足时充当热源继续给系统提供能量。太阳能集热、蓄热系统采用导热油作为工质，采用氨水混合工质作为热力循环工质，利用了氨水混合工质的变温蒸发特性，有效地减小热力系统的不可逆损失。该系统由太阳能集热器、导热油蓄热器、循环泵、辅助加热器、蒸汽发生器、第一分离器、抽汽透平、发电机、回热器、第一节流阀、预热器、增压泵、喷射器、蒸发器、第二节流阀、第一冷凝器、第二分离器、第二冷凝器组成。蒸汽发生器产生的高温高压氨水湿蒸汽，进入第一分离器中分离成富氨蒸汽和贫氨溶液，其中富氨蒸汽进入抽汽透平膨胀做功驱动发电机发电，输出电能。透平的抽汽进入喷射器，抽吸来自蒸发器的低压饱和富氨蒸汽。透平排出的富氨乏汽和第一分离器出来的经过预热器和第一节流阀降温降压之后的贫氨溶液混合进入回热器，经过回热器降温之后进入第二分离器中分离成富氨蒸汽和贫氨溶液，其中富氨蒸汽经过第一冷凝器冷凝成富氨液体，然后经过第二节流阀降压后，进入蒸发器中蒸发吸热，产生制冷量。
首先，第一循环泵102连接抛物面太阳能集热器101，将导热油送到复合抛物面太阳能集热器101中，在集热器中吸收太阳辐射，将导热油加热，复合抛物面太阳能集热器101出口连接导热油蓄热器104，导热油蓄热器104将吸收的有用太阳能以热的形式储存起来，辅助加热器103位于导热油蓄热器104和蒸汽发生器106之间，其作为备用热源在太阳辐射长时间不足时充当热源持续给系统提供能量。第二循环泵105位于导热油蓄热器104和蒸汽发生器106之间，将蒸汽发生器106中的导热油送到导热油蓄热器104中去。
导热油在蒸汽发生器106中将存储的太阳能热能传给氨水混合工质，产生带有一定湿度的氨水蒸汽，其状态为高温高压的汽液两相状态，氨水蒸汽进入与蒸汽发生器106相连的第一分离器107，分离成富氨蒸汽和贫氨溶液，其中富氨蒸汽从第一分离器107上部流出，进入与第一分离器107相连的抽汽透平110膨胀做功，发电机111与抽汽透平110同轴相连，产生电能。从第一分离器107下部流出的贫氨溶液，进入与第一分离器107相连的预热器108释放热量，预热进入蒸汽发生器106的氨水混合工质，然后通过第一节流阀109降低压力。从透平110出来的做完功的富氨乏汽和第一节流阀109降低压力之后的贫氨溶液混合，然后依次进入回热器115和与回热器115相连的第二分离器119。
抽汽透平110的抽汽进入与其相连的喷射器113，抽吸来自蒸发器112的低压富氨蒸汽。第二分离器119将回热器115出来的氨水混合工质分离成富氨蒸汽和贫氨溶液，其中富氨蒸汽从第二分离器119上部出来进入与其连接第一冷凝器114，冷凝成富氨液体，然后进入第二节流阀114减压，进入蒸发器112蒸发吸热，产生制冷量。
第二分离器119分离出来的贫氨溶液进入与第二分离器119下部相连的第二冷凝器118，与来自喷射器113出来的富氨蒸汽一起在第二冷凝器118中冷凝成氨水液体，液体氨水经过与第二冷凝器118相连的增压泵117，依次经过回热器115和预热器108，进入蒸发器106。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种基于氨水混合工质的太阳能冷电联供系统，其特征在于：包括：
蒸汽发生器（106），采用氨水混合工质；
以太阳能为能量的能量源，为整个太阳能冷电联供系统提供能量；
第一分离器（107），将蒸汽发生器（106）产生的高温高压氨水湿蒸汽分离成富氨蒸汽和贫氨溶液，其中，富氨蒸汽经过抽汽透平（110）做功后发电，贫氨溶液依次经降温降压后与抽汽透平（110）的排出的富氨乏汽混合，经过回热器（115）后进入第二分离器（119），经第二分离器（119）分离出来的富氨蒸汽经冷凝和降压后最后经蒸发器（112）产生制冷量。
2.如权利要求1所述的基于氨水混合工质的太阳能冷电联供系统，其特征在于：所述能量源包括太阳能集热器（101）、储存富余的太阳辐射能量的导热油蓄热器（104）。
3.如权利要求2所述的基于氨水混合工质的太阳能冷电联供系统，其特征在于：在所述导热油蓄热器（104）和蒸汽发生器（106）之间连接有辅助加热器（103）。
4.如权利要求1所述的基于氨水混合工质的太阳能冷电联供系统，其特征在于：所述抽汽透平（110）的抽气端连接有喷射器（113），抽吸来自蒸发器（112）的低压富氨蒸汽，所述喷射器（113）和第二分离器（119）之间连接有第二冷凝器（118），自喷射器（113）出来的富氨蒸汽与第二分离器分离出来的贫氨溶液一起在第二冷凝器（118）中冷凝成氨水液体，该氨水液体经增压后依次经回热、预热后回流至蒸汽发生器（106）。
5.如权利要求1或4所述的基于氨水混合工质的太阳能冷电联供系统，其特征在于：所述第一分离器的下端连接有预热器（108），自第一分离器（107）分离出来的贫氨溶液在该预热器（108）内释放热量后降压，然后与抽汽透平（110）的排出的富氨乏汽混合，经过回热器再降温后进入第二分离器（119）中，贫氨溶液在预热器内预热来自回热器（115）的经过第二冷凝器（118）冷凝后的氨水液体，然后将其回流至蒸汽发生器（106）。
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