TWI863012B - 具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統及其發電方法 - Google Patents
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Abstract
一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統,包括一發電
循環裝置、一製冷裝置、一冷循環管線以及一熱源管線。發電循環裝置包括由一循環管線串接之一冷凝器、一泵、一熱交換器以及一渦輪發電機。一熱源流體流經位於熱交換器之熱源管線使位於熱交換器之循環管線內之一第一流體蒸發。第一流體推動渦輪發電機發電後輸出至位於冷凝器。熱源流體之餘熱流經位於製冷裝置之熱源管線被製冷裝置之一熱能輸入部吸收熱,使製冷裝置之一製冷部將位於製冷裝置之冷循環管線內之一第二流體降溫,第二流體流經位於冷凝器之冷循環管線使位於冷凝器之循環管線內之第一流體溫度降低而凝結成液態,藉此使輸入至渦輪發電機之前與自渦輪發電機輸出之後之第一流體之一前後溫度差變大,以提高發電系統之整體發電效率。
Description
一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統,尤指一種利用熱交換器之餘熱作為製冷機製冷之能量來源之二元循環發電系統。
請參見圖8,其係為習知技術之二元循環(Binary cycle)發電系統之示意圖。習知技術之一二元循環發電系統9包括:一發電循環裝置90、一冷卻塔91、一冷卻循環管線92以及一熱源管線93。其中發電循環裝置90包括:一冷凝器94、一泵95、一熱交換器96、一渦輪發電機97以及一發電循環管線98。發電循環管線98包括:一冷凝器區段940、一泵區段950、一熱交換器區段960以及一渦輪區段970。冷凝器區段940係設置於冷凝器94中。泵區段950係設置於泵95中。熱交換器區段960係設置於熱交換器96中。渦輪區段970係設置於渦輪發電機97中。泵區段950之一輸入端以及一輸出端係分別與冷凝器區段940之一輸出端以及熱交換器區段960之一輸入端相連接。渦輪區段970之一輸入端以及一輸出端係分別與熱交換器區段960之一輸出端以及冷凝器區段940之一輸入端相連接。冷卻循環管線92包括:一第一冷卻區段920以及一第二冷卻區段921。第一冷卻區段920係設置於冷卻塔91中。第二冷卻區段921係設置於冷凝器94中。第一冷卻區段920之一輸入端以及一輸出端係分別與第二冷卻區段921之一輸出端以及一輸入端相連接。熱源管線93係設置於熱交換器96中。熱源管線93之一輸入端以及一輸出端係分別與一地熱輸出井930以及一地熱注入井931相連接。泵95將發電循環管線98之泵區段950內的液態之一循環流體加壓輸出至熱交換器區段960。地熱輸出井930將高溫之一地熱水輸入至熱源管線93。在熱交換器96中,熱交換器區段960內之循環流體吸收熱源管線93內之地熱水之部分熱能,使循環流體轉變為氣態(高溫),再輸出至渦輪區段970;而地熱水被循環流體吸收部分熱能之後,剩下餘熱之地熱水則排入地熱注入井931中。渦輪區段970內之氣態之循環流體推動渦輪發電機97發電後(發電後氣態之循環流體之溫度降低了),再輸出至冷凝器區段940。在冷卻塔91中,冷卻塔91將第一冷卻區段920內之一冷卻水冷卻,再將冷卻後之冷卻水輸出至第二冷卻區段921。在冷凝器94中,冷凝器區段940內之循環流體被第二冷卻區段921內之冷卻水冷卻,而使循環流體冷凝成液態,再輸出至泵區段950。冷卻水將循環流體冷卻之後,使得冷卻水之溫度升高,再將冷卻水輸送回第一冷卻區段920內被冷卻塔91降溫冷卻。
習知技術之二元循環發電系統9利用在熱交換器96中之熱交換,以吸取高溫之地熱水之熱;然而剩下餘熱之地熱水則排入地熱注入井931中,習知技術並未加以利用,浪費了地熱水之餘熱。此外,高於常溫的地熱水排入地熱注入井931中將對環境造成衝擊與傷害。再者,習知技術之二元循環發電系統9之冷卻塔91若是採用常溫冷卻方式,則在第二冷卻區段921內被冷卻之冷卻水之溫度大約是常溫,例如25℃~35℃;如此一來,輸入至渦輪區段970之前與自渦輪區段970輸出之後之循環流體之一前後溫度差過小,將大幅降低渦輪發電機97之發電效率。然而,若是習知技術之二元循環發電系統9之冷卻塔91是採用例如壓縮機式的冷卻機,使冷卻水的溫度降至更低,以期提高渦輪發電機97之發電效率,然則還需要耗費額外的能量,才能將第二冷卻區段921內之冷卻水冷卻,且壓縮機式的冷卻機之降溫效率並不高。因此,上述種種皆會降低習知技術之二元循環發電系統9之整體發電效率。
有鑑於此,發明人開發出新設計,能夠避免上述的缺點,又具有成本低廉的優點,以兼顧使用彈性與經濟性等考量,因此遂有本發明之產生。
本發明所欲解決之技術問題在於如何提供一種二元循環發電系統,利用地熱水發電之後,再利用地熱水之餘熱,來作為降溫冷卻水所需之能量,使輸入至渦輪區段之前與自渦輪區段輸出之後之流體之一前後溫度差增大,以提升低渦輪發電機之整體發電效率。
為解決前述問題,以達到所預期之功效,本發明提供一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統,包括一發電循環裝置、一製冷裝置、一冷循環管線以及一熱源管線。發電循環裝置包括一冷凝器、一泵、一熱交換器、一渦輪發電機以及一發電循環管線。發電循環管線包括設置於冷凝器中之一冷凝器區段、設置於泵中之一泵區段、設置於熱交換器中之一熱交換器區段以及設置於渦輪發電機中之一渦輪區段。泵區段之一輸入端以及一輸出端分別與冷凝器區段之一輸出端以及熱交換器區段之一輸入端相連接。渦輪區段之一輸入端以及一輸出端分別與熱交換器區段之一輸出端以及冷凝器區段之一輸入端相連接。製冷裝置包括一熱能輸入部以及一製冷部。冷循環管線包括設置於製冷部中之一第一冷交換區段以及設置於冷凝器中之一第二冷交換區段。第二冷交換區段之一輸入端以及一輸出端係分別與第一冷交換區段之一輸出端以及一輸入端相連接。熱源管線包括設置於熱交換器中之一第一熱交換區段以及設置於熱能輸入部中之一第二熱交換區段。第一熱交換區段之一輸入端係連接至一第一熱源。第二熱交換區段之一輸入端係與第一熱交換區段之一輸出端相連接。運作時,將冷凝器區段內之一第一流體輸出至泵區段,由泵將第一流體加壓輸出至熱交換器區段,第一熱源之一第一熱源流體流入第一熱交換區段時被熱交換器區段內之第一流體吸收熱,使第一流體變為氣態再輸出至渦輪區段,第一流體推動渦輪發電機發電後再輸出至冷凝器區段,其中剩下餘熱之第一熱源流體流經第二熱交換區段時被熱能輸入部吸收熱,以提供製冷裝置製冷所需之熱能,使第一冷交換區段內之一第二流體溫度降低,第二流體流經第二冷交換區段使冷凝器區段內之第一流體之溫度降低而凝結成液態,藉此使輸入至渦輪區段之前與自渦輪區段輸出之後之第一流體之一前後溫度差變大,以提高本發明之二元循環發電系統之整體發電效率。
此外,本發明更提供一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統之發電方法,包括以下步驟:將一第一熱源之一第一熱源流體輸送至一發電循環裝置之一熱交換器,以供自發電循環裝置之一泵加壓輸送至熱交換器之一第一流體吸熱後變為氣態;將第一流體輸送至發電循環裝置之一渦輪發電機,以推動渦輪發電機發電後,再將第一流體輸送至發電循環裝置之一冷凝器;將剩下餘熱之第一熱源流體自熱交換器輸送至一製冷裝置之一熱能輸入部,熱能輸入部藉由吸收第一熱源流體之餘熱,以提供製冷裝置製冷所需之熱能,使製冷裝置之一製冷部將一第二流體溫度降低;以及將第二流體輸送至冷凝器,使自渦輪發電機輸送至冷凝器之第一流體溫度降低而凝結成液態,藉此使輸入至渦輪發電機之前與自渦輪發電機輸出之後之第一流體之一前後溫度差變大,以提高二元循環發電系統之整體發電效率。
於實施時,其中製冷裝置係為一吸收式製冷機,製冷裝置之熱能輸入部係為吸收式製冷機之一發生器,製冷裝置之製冷部係為吸收式製冷機之一蒸發器。
於實施時,製冷裝置更包括一吸收器、一製冷冷凝器以及一冷卻管線,冷卻管線包括設置於吸收器中之一吸收器冷卻區段以及設置於製冷冷凝器中之一冷凝器冷卻區段之其中至少一者。
於實施時,製冷裝置係為一吸附式製冷機,製冷裝置之熱能輸入部係為吸附式製冷機之一解吸附器,製冷裝置之製冷部係為吸附式製冷機之一蒸發器。
於實施時,製冷裝置更包括一吸附器、一製冷冷凝器以及一冷卻管線,冷卻管線包括設置於製冷冷凝器中之一冷凝器冷卻區段以及設置於吸附器中之一吸附器冷卻區段之其中至少一者。
於實施時,製冷裝置更包括一冷卻水供應部,冷卻管線之一輸入端以及一輸出端係分別連接至冷卻水供應部。
於實施時,二元循環發電系統更包括一冷卻裝置、一第一控制閥以及一第二控制閥。其中第一控制閥之一輸入端係連接至第二冷交換區段之輸出端。第一控制閥之一第一輸出端係連接至第一冷交換區段之輸入端。第一控制閥之一第二輸出端係連接至冷卻裝置之一輸入端。第二控制閥之一第一輸入端係連接至冷卻裝置之一輸出端。第二控制閥之一第二輸入端係連接至第一冷交換區段之輸出端。第二控制閥之一輸出端係連接至第二冷交換區段之輸入端。第一控制閥係用以控制第二流體自第二冷交換區段分流至第一冷交換區段以及冷卻裝置之一分流比例。第二控制閥係用以控制第二流體自第一冷交換區段以及冷卻裝置合流至第二冷交換區段之一合流比例,其中分流比例係等於合流比例。冷卻裝置係用以冷卻第二流體。
於實施時,熱源管線更包括一熱源控制閥,熱源控制閥具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端,第一輸入端係連接至第一熱交換區段之輸出端,第二輸入端係連接至一第二熱源,熱源控制閥之輸出端係連接至第二熱交換區段之輸入端,熱源控制閥藉由控制第一輸入端之第一熱源流體以及第二輸入端來自第二熱源之一第二熱源流體之一輸入比例,以控制熱源控制閥之輸出端之一流體輸出溫度,以符合製冷裝置所需之溫度要求。
於實施時,第二熱源係為一地熱熱源、一太陽能熱源、一石化燃料熱源、一生物燃料熱源以及一工業餘熱熱源之其中至少一者。
於實施時,第一熱源係為一地熱熱源、一太陽能熱源、一石化燃料熱源、一生物燃料熱源以及一工業餘熱熱源之其中至少一者。
於實施時,第二熱交換區段之一輸出端係連接至一地熱注入井以及一廢水處理系統之其中至少一者。
實施時,二元循環發電系統更包括一冷卻裝置以及一冷凝冷卻區段。冷凝冷卻區段係設置於冷凝器中。冷卻裝置之一輸入端以及一輸出端係分別與冷凝冷卻區段之一輸出端以及一輸入端相連接。冷卻裝置係用以供應一冷卻水至冷凝冷卻區段,以降溫冷凝器。
實施時,二元循環發電系統更包括一氣冷裝置。氣冷裝置係以氣冷之方式,以降溫冷凝器。
為進一步了解本發明,以下舉較佳之實施例,配合圖式、圖號,將本發明之具體構成內容及其所達成的功效詳細說明如下。
請參見圖1,其係為本發明之一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統之一具體實施例之示意圖。本發明之一具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統1包括:一發電循環裝置2、一製冷裝置3、一冷循環管線6以及一熱源管線7。其中發電循環裝置2包括:一冷凝器20、一泵21、一熱交換器22、一渦輪發電機23以及一發電循環管線5。發電循環管線5包括:一冷凝器區段50、一泵區段51、一熱交換器區段52以及一渦輪區段53。冷凝器區段50係設置於冷凝器20中。泵區段51係設置於泵21中。熱交換器區段52係設置於熱交換器22中。渦輪區段53係設置於渦輪發電機23中。泵區段51之一輸入端511以及一輸出端512係分別與冷凝器區段50之一輸出端502以及熱交換器區段52之一輸入端521相連接。渦輪區段53之一輸入端531以及一輸出端532係分別與熱交換器區段52之一輸出端522以及冷凝器區段50之一輸入端501相連接。製冷裝置3係為一種經由吸收熱能來作為製冷之能量,以達到製冷之功能之製冷裝置,更具體的製冷裝置3之實施例請參見圖2之一吸收式製冷機39或圖3、圖4之一吸附式製冷機4。圖2之吸收式製冷機39以及圖3、圖4之吸附式製冷機4,這兩種型式的製冷機都是以吸收熱能之方式來達到製冷之功能。製冷裝置3包括一熱能輸入部34以及一製冷部35。冷循環管線6包括:一第一冷交換區段60以及一第二冷交換區段61。第一冷交換區段60係設置於製冷裝置3之製冷部35中。第二冷交換區段61係設置於發電循環裝置2之冷凝器20中。第二冷交換區段61之一輸入端611以及一輸出端612係分別與第一冷交換區段60之一輸出端602以及一輸入端601相連接。熱源管線7包括:一第一熱交換區段70以及一第二熱交換區段71。第一熱交換區段70係設置於發電循環裝置2之熱交換器22中。第二熱交換區段71係設置於製冷裝置3之熱能輸入部34中。第一熱交換區段70之一輸入端701以及一輸出端702係分別與一第一熱源72以及第二熱交換區段71之一輸入端711相連接。在此實施例中,第一熱源72係為一地熱輸出井,第二熱交換區段71之一輸出端712係連接至一地熱注入井74(或一廢水處理系統)。運作時,冷凝器20將發電循環管線5之冷凝器區段50內液態之一第一流體(圖中未顯示)輸出至泵區段51。泵21將泵區段51內之第一流體加壓輸出至熱交換器區段52。第一熱源72(地熱輸出井)將高溫之一第一熱源流體(在此實施例中,第一熱源流體係為地熱水,圖中未顯示)輸入至第一熱交換區段70(設置於發電循環裝置2之熱交換器22中)。在熱交換器22中,熱交換器區段52內高壓之第一流體吸收第一熱交換區段70內之第一熱源流體(地熱水)之部分熱能,使第一流體轉變為氣態(高溫),再將氣態之第一流體輸出至渦輪區段53。而第一熱源流體被第一流體吸收部分熱能之後,剩下餘熱之第一熱源流體則輸出至第二熱交換區段71(設置於製冷裝置3之熱能輸入部34中)。渦輪區段53內之高溫氣態之第一流體推動渦輪發電機23發電後(發電後,第一流體之溫度降低了),再將第一流體輸出至冷凝器區段50。在製冷裝置3中,第二熱交換區段71內剩下餘熱之第一熱源流體(來自第一熱交換區段70內剩下餘熱之第一熱源流體)被製冷裝置3之熱能輸入部34吸收了第一熱源流體之餘熱,製冷裝置3利用熱能輸入部34所吸收之第一熱源流體之餘熱作為製冷裝置3製冷之能量,使製冷裝置3之製冷部35製冷(在本發明之所有實施例中,製冷裝置3皆是利用第一熱交換區段70所輸出之餘熱以製冷之製冷裝置),使第一冷交換區段60(設置於製冷裝置3之製冷部35中)內之一第二流體(圖中未顯示)降溫,再將降溫後之第二流體輸出至第二冷交換區段61(設置於冷凝器20中)。剩下餘熱之第一熱源流體被製冷裝置3之熱能輸入部34吸收了熱能之後,第一熱源流體之溫度又降至更低,最終由第二熱交換區段71之輸出端712輸出至地熱注入井74中。在冷凝器20中,在推動渦輪發電機23發完電後之第一流體被輸出至冷凝器區段50,冷凝器區段50內之第一流體被第二冷交換區段61(設置於冷凝器20中)內之第二流體冷卻,而使冷凝器區段50內之第一流體冷凝成液態,再將第一流體輸出至泵區段51。第二冷交換區段61內之第二流體將冷凝器區段50內之第一流體冷卻之後,使得第二冷交換區段61內之第二流體之溫度升高,再將第二冷交換區段61內之第二流體輸送至第一冷交換區段60內被製冷裝置3之製冷部35降溫冷卻。本發明之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統1係利用吸收式製冷機39或吸附式製冷機4這兩種型式的製冷機(製冷裝置3)所具有之以吸收熱能之方式來達到製冷之功能,將通過熱交換器22後之剩下餘熱之第一熱源流體輸入至製冷裝置3中,讓製冷裝置3之熱能輸入部34吸收第一熱源流體之餘熱,以提供製冷裝置3之製冷部35製冷所需之能量,使第一冷交換區段60(設置於製冷裝置3之製冷部35中)內之第二流體降溫,以輸送至第二冷交換區段61(設置於冷凝器20中),使冷凝器區段50(設置於冷凝器20中)內之第一流體降溫,而使冷凝器區段50內第一流體冷凝成液態。藉此使第一流體在輸入至渦輪區段53之前所具有之一溫度與第一流體自渦輪區段53輸出之後之一溫度之間之一前後溫度差變大,以提高具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統1之整體發電效率。相較於習知技術之二元循環發電系統,本發明之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統1之設計將通過熱交換器22後之第一熱源流體(來自第一熱交換區段70內剩下餘熱之第一熱源流體)之餘熱拿來再利用,節省了將第二流體降溫所需之額外能源。此外,吸收式製冷機39或吸附式製冷機4這兩種型式的製冷機之製冷效率遠高於一般壓縮機式的製冷機,也就是說,吸收式製冷機39或吸附式製冷機4這兩種型式的製冷機製冷時,更加節省能量(或能降至更低溫),藉此使前述之前後溫度差變大,以提高整體發電效率。此外,排出至地熱注入井74中之第一熱源流體之溫度約略降至常溫左右,可降低對環境之衝擊與傷害。再者,吸收式製冷機39或吸附式製冷機4這兩種型式的製冷機不需要使用例如氟氯碳化物(CFC)、氫氟氯碳化物(HCFC)、或氫氟碳化物(HFC)等破壞環境之冷媒,因此對環境相當友善。因此,本發明之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統確實能在利用第一熱源流體(地熱水)發電之後,再利用第一熱源流體(地熱水)之餘熱,來作為降溫冷卻水所需之能量,以降溫冷凝器,使輸入至渦輪區段之前與自渦輪區段輸出之後之第一熱源流體(地熱水)之一前後溫度差增大,以提升低渦輪發電機之整體發電效率。
本發明更提供一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統1之發電方法,包括以下步驟:將一第一熱源72之一第一熱源流體(圖中未顯示)輸送至一發電循環裝置2之一熱交換器22(亦即輸送至設置於熱交換器22中之一熱源管線7之一第一熱交換區段70),以供自發電循環裝置2之一泵21加壓輸送至熱交換器22(亦即自設置於泵21中之一發電循環管線5之一泵區段51輸送至設置於熱交換器22中之發電循環管線5之一熱交換器區段52)之一第一流體(圖中未顯示)吸熱後變為氣態;將第一流體自熱交換器22輸送至發電循環裝置2之一渦輪發電機23(亦即自設置於熱交換器22中之熱交換器區段52輸送至設置於渦輪發電機23中之發電循環管線5之一渦輪區段53),以推動渦輪發電機23發電,再將第一流體自渦輪發電機23輸送至發電循環裝置2之一冷凝器20(亦即自設置於渦輪發電機23中之渦輪區段53輸送至設置於冷凝器20中之發電循環管線5之一冷凝器區段50);將剩下餘熱之第一熱源流體自熱交換器22輸送至一製冷裝置3之一熱能輸入部34(亦即自設置於熱交換器22中之第一熱交換區段70輸送至設置於熱能輸入部34中之熱源管線7之一第二熱交換區段71),熱能輸入部34藉由吸收第一熱源流體(第二熱交換區段71內之第一熱源流體)之餘熱,以提供製冷裝置3製冷所需之熱能,使製冷裝置3之一製冷部35將一第二流體(圖中未顯示)溫度降低(亦即使設置於製冷部35中之一冷循環管線6之一第一冷交換區段60內之第二流體溫度降低);以及將第二流體自製冷部35輸送至冷凝器20(亦即自設置於製冷部35中之第一冷交換區段60輸送至設置於冷凝器20中之冷循環管線6之一第二冷交換區段61),使自渦輪發電機23輸送至冷凝器20之第一流體溫度降低而凝結成液態後,再將第一流體自冷凝器20輸送至泵21(亦即自設置於冷凝器20中之冷凝器區段50輸送至設置於泵21中之泵區段51),並將第二流體自冷凝器20輸送至製冷部35(亦即自設置於冷凝器20中之第二冷交換區段61輸送至設置於製冷部35中之第一冷交換區段60),藉此使輸入至渦輪發電機23之前與自渦輪發電機23輸出之後(亦即,輸入至設置於渦輪發電機23中之渦輪區段53之前與自設置於渦輪發電機23中之渦輪區段53輸出之後)之第一流體之一前後溫度差變大,以提高二元循環發電系統1之整體發電效率。
本發明之二元循環發電系統係可為一朗肯循環(Rankine cycle)發電系統、一超臨界循環(Supercritical cycle)發電系統或一混合超臨界循環(Hybrid supercritical cycle)發電系統。
在一些實施例中,第二冷交換區段61之輸出端612並不與第一冷交換區段60之輸入端601相連接。
請參見圖1及圖2,其中圖2係為圖1之製冷裝置之一具體實施例之示意圖。在圖2之實施例中,製冷裝置3係為吸收式製冷機39。製冷裝置3包括:一發生器30(亦即製冷裝置3之熱能輸入部34)、一蒸發器31(亦即製冷裝置3之製冷部35)、一製冷冷凝器32、一吸收器33、一熱交換器36、一冷卻管線8以及一真空泵(圖中未顯示)。第二熱交換區段71係設置於製冷裝置3之熱能輸入部34中(亦即設置於製冷裝置3之發生器30中)。第一冷交換區段60係設置於製冷裝置3之製冷部35中(亦即設置於製冷裝置3之蒸發器31中)。真空泵係用以使發生器30、蒸發器31、製冷冷凝器32以及吸收器33維持在一定程度之真空(例如,約6mmHg)。冷卻管線8包括:一冷凝器冷卻區段80以及一吸收器冷卻區段81。冷凝器冷卻區段80係設置於製冷冷凝器32中。吸收器冷卻區段81係設置於吸收器33中。吸收器冷卻區段81之一輸出端係與冷凝器冷卻區段80之一輸入端相連接。一冷卻水係自吸收器冷卻區段81之一輸入端841輸入,先流經吸收器冷卻區段81,再流經冷凝器冷卻區段80,再自冷凝器冷卻區段80之一輸出端842輸出。眾所周知,水在一個標準大氣壓之下,沸騰的溫度是100℃,亦即在一大氣壓下100℃時,水會大量的蒸發,這過程會吸收大量的熱。但當大氣壓力是大約6mmHg時,水大約在4℃就會沸騰,也就是說在約6mmHg下約4℃時,水同樣也會大量的蒸發,這過程也同樣會吸收大量的熱。在此實施例中,係利用水的沸點低於溴化鋰溶液的沸點,因此製冷裝置3係以水作為一製冷劑(亦即冷媒),而把溴化鋰溶液(溴化鋰與水的混合溶液)作為一吸收劑,並利用水與溴化鋰溶液很容易混合在一起之特性,讓水在真空(例如,約6mmHg)之空間內進行蒸發及冷凝。在製冷裝置3之吸收器33之一底部係為一濃度較低之溴化鋰溶液37(吸收劑),經由一泵333加壓輸出,經由一管線336,流經熱交換器36,再經由一管線360,輸送至發生器30之一噴灑部302,由發生器30之噴灑部302將濃度較低之溴化鋰溶液37噴灑在第二熱交換區段71上。由於發生器30(亦即製冷裝置3之熱能輸入部34)中之第二熱交換區段71內之剩下餘熱之第一熱源流體(例如地熱水)之溫度較高(例如85℃以上),噴灑在第二熱交換區段71上之濃度較低之溴化鋰溶液37當中的水很容易就吸收第一熱源流體(例如地熱水)之餘熱而蒸發,因此在發生器30之一底部就形成一濃度較高之溴化鋰溶液370(吸收劑)。水蒸氣進入製冷冷凝器32後,由於流經冷凝器冷卻區段80內之冷卻水之降溫,使得水蒸氣在製冷冷凝器32內凝結成一液態的水38(製冷劑)。液態的水38向下經由一管線321流至蒸發器31內,蒸發器31之一底部之液態的水38再經由一泵313加壓輸送至蒸發器31之一噴灑部312,讓液態的水38噴灑在第一冷交換區段60上,使液態的水38吸收第一冷交換區段60內之第二流體之熱,而使液態的水38蒸發,並使第一冷交換區段60內之第二流體降溫,蒸發之水蒸氣則進入吸收器33。發生器30之底部之濃度較高之溴化鋰溶液370(溫度較高)經一管線306以及一泵303加壓輸送,先流經熱交換器36,再經由一管線363輸送至吸收器33之一噴灑部332,讓噴灑部332將濃度較高之溴化鋰溶液370噴灑在吸收器冷卻區段81上,由於溴化鋰溶液具有很強的吸收性,因此濃度較高之溴化鋰溶液370可以有效地吸收由蒸發器31進入吸收器33之水蒸氣,加上吸收器冷卻區段81之降溫效果,因而在吸收器33之底部形成濃度較低之溴化鋰溶液37。
圖2之吸收式製冷機39只是其中一種吸收式製冷機之示意圖,這並不限制吸收式製冷機之類型或是結構。圖1中之製冷裝置3除了可以是圖2中之吸收式製冷機39之外,也可以是其他類型或結構之吸收式製冷機。在一些實施例中,圖1之製冷裝置3是其他型式的單效式吸收式製冷機(Single-effect absorption chiller)。在另一些實施例中,圖1之製冷裝置3是雙效吸收式製冷機(Doubleeffect absorption chiller)。在又一些實施例中,圖1之製冷裝置3是一噴水吸收式製冷機或一單壓吸收式製冷機。
在一些實施例中,吸收器冷卻區段81之輸出端係與冷凝器冷卻區段80之輸入端相連接。冷凝器冷卻區段80之輸出端842以及吸收器冷卻區段81之輸入端841係分別與一冷卻水供應部(圖中未顯示)之一輸入端以及一輸出端相連接。在另一些實施例中,冷凝器冷卻區段80之輸出端842以及吸收器冷卻區段81之輸出端係分別與冷卻水供應部(圖中未顯示)之輸入端相連接;冷凝器冷卻區段80之輸入端以及吸收器冷卻區段81之輸入端841係分別與冷卻水供應部(圖中未顯示)之輸出端相連接。
在一些實施例中,製冷裝置3係以水作為一製冷劑(亦即冷媒),以氯化鋰、碘化鋰以及氯化鈣之其中之一作為一吸收劑。在一些實施例中,製冷裝置3係以甲醇作為一製冷劑(亦即冷媒),以溴化鋰或溴化鋅作為一吸收劑。在一些實施例中,製冷裝置3係以甲醇作為一製冷劑(亦即冷媒),以溴化鋰以及溴化鋅作為一吸收劑。
在一些實施例中,製冷裝置3係以氨、甲胺以及乙胺之其中之一作為一製冷劑(亦即冷媒),以水作為一吸收劑。
請同時參見圖1、圖3及圖4,其中圖3及圖4係分別為圖1之製冷裝置之另一具體實施例之第一相及第二相之示意圖。在圖3及圖4之實施例中,製冷裝置3係為吸附式製冷機4。製冷裝置3包括:一第一吸附/解吸附器40、一蒸發器41(亦即製冷裝置3之製冷部35)、一製冷冷凝器42、一第二吸附/解吸附器43、兩個切換閥44、45、一泵46、一冷卻管線8以及一真空泵(圖中未顯示)。真空泵係用以將第一吸附/解吸附器40、蒸發器41、製冷冷凝器42以及第二吸附/解吸附器43維持在一定程度之真空(例如,約6mmHg)。第一冷交換區段60係設置於製冷裝置3之製冷部35中(亦即設置於製冷裝置3之蒸發器41中)。冷卻管線8包括一冷凝器冷卻區段82以及一吸附器冷卻區段83。冷凝器冷卻區段82係設置於製冷冷凝器42中。冷凝器冷卻區段82以及吸附器冷卻區段83係可以串聯或併聯之方式與一冷卻水供應部(圖中未顯示)相連接;其中串聯之方式,例如,冷凝器冷卻區段82之一輸入端851係與吸附器冷卻區段83之一輸出端862相連接,冷凝器冷卻區段82之一輸出端852以及吸附器冷卻區段83之一輸入端861係分別與冷卻水供應部(圖中未顯示)之一輸入端以及一輸出端相連接;其中併聯之方式,例如,冷凝器冷卻區段82之輸出端852以及吸附器冷卻區段83之輸出端862係分別與冷卻水供應部(圖中未顯示)之輸入端相連接;而冷凝器冷卻區段82之輸入端851以及吸附器冷卻區段83之輸入端861係分別與冷卻水供應部(圖中未顯示)之輸出端相連接。在此實施例中,製冷裝置3係以水作為製冷劑(亦即冷媒),而以矽膠(Silica gel)作為吸附劑,利用水在真空(例如,約6mmHg)之空間內進行蒸發、冷凝、吸附至矽膠(吸附劑)及由矽膠(吸附劑)解吸附等作用。其中圖3之實施例係為吸附式製冷機4之第一相,第一吸附/解吸附器40係作為一解吸附器(亦即製冷裝置3之熱能輸入部34),設置在第一吸附/解吸附器40之一管線係作為熱源管線7之第二熱交換區段71;而第二吸附/解吸附器43係作為一吸附器,設置在第二吸附/解吸附器43之一管線係作為冷卻管線8之吸附器冷卻區段83。而圖4之實施例係為吸附式製冷機4之第二相,其中第一吸附/解吸附器40係作為一吸附器,設置在第一吸附/解吸附器40之管線係作為冷卻管線8之吸附器冷卻區段83;而第二吸附/解吸附器43係作為一解吸附器(亦即製冷裝置3之熱能輸入部34),設置在第二吸附/解吸附器43之管線係作為熱源管線7之第二熱交換區段71。
在圖3之實施例中,第一吸附/解吸附器40係作為解吸附器(亦即製冷裝置3之熱能輸入部34)。在作為解吸附器之第一吸附/解吸附器40內之一矽膠48(吸附劑)原本吸附著水(製冷劑,亦即冷媒)。設置在第一吸附/解吸附器40之管線係作為熱源管線7之第二熱交換區段71,第二熱交換區段71之輸入端711係與第一熱交換區段70之輸出端702相連接,使剩下餘熱之第一熱源流體(例如地熱水)流至第二熱交換區段71,第一熱源流體(地熱水)之餘熱使作為解吸附器之第一吸附/解吸附器40內矽膠48所吸附的水開始蒸發(第一熱源流體(地熱水)之後經由輸出端712流入地熱注入井74(或廢水處理系統)),此時一閥門402開啟,使水蒸氣進入製冷冷凝器42。水蒸氣進入製冷冷凝器42後,由於冷凝器冷卻區段82內之冷卻水之降溫,使得水蒸氣凝結,在製冷冷凝器42之一底部形成一液態的水47。而蒸發器41之一底部內之液態的水47經由一管線411及一泵46之加壓向上輸送,與製冷冷凝器42之底部經由一管線421向下流之液態的水47,匯集輸送至蒸發器41之一噴灑部412,讓液態的水47噴灑在第一冷交換區段60上,使液態的水47吸收第一冷交換區段60內之第二流體之熱,而使液態的水47蒸發,並使第一冷交換區段60內之第二流體降溫。此時一閥門413開啟,使水蒸氣進入作為吸附器之第二吸附/解吸附器43內。在作為吸附器之第二吸附/解吸附器43內之矽膠48原本並未吸附著水,當水蒸氣進入作為吸附器之第二吸附/解吸附器43內後,由於吸附器冷卻區段83內之冷卻水使作為吸附器之第二吸附/解吸附器43內之矽膠48降溫,使得水蒸氣開始凝結,使作為吸附器之第二吸附/解吸附器43內之矽膠48吸附水。而當作為吸附器之第二吸附/解吸附器43內之矽膠48吸附水達到飽和狀態,而無法繼續再吸附更多的水時,此時可分別切換兩個切換閥44、45,使兩個切換閥44、45切換成如圖4之狀態,使吸附式製冷機4切換為第二相。
在圖4之實施例中,第二吸附/解吸附器43係作為解吸附器(亦即製冷裝置3之熱能輸入部34)。在作為解吸附器之第二吸附/解吸附器43內之一矽膠48原本吸附著水(飽和吸附)。設置在第二吸附/解吸附器43之管線係作為熱源管線7之第二熱交換區段71,第二熱交換區段71之輸入端711係與第一熱交換區段70之輸出端702相連接,使剩下餘熱之第一熱源流體(例如地熱水)流至第二熱交換區段71,第一熱源流體(地熱水)之餘熱使作為解吸附器之第二吸附/解吸附器43內矽膠48所吸附的水開始蒸發(第一熱源流體(地熱水)之後經由輸出端712流入地熱注入井74(或廢水處理系統)),此時一閥門432開啟,使水蒸氣進入製冷冷凝器42。水蒸氣進入製冷冷凝器42後,由於冷凝器冷卻區段82內之冷卻水之降溫,使得水蒸氣凝結,在製冷冷凝器42之一底部形成一液態的水47。而蒸發器41之一底部內之液態的水47經由一管線411及一泵46之加壓向上輸送,與製冷冷凝器42之底部經由一管線421向下流之液態的水47,匯集輸送至蒸發器41之一噴灑部412,讓液態的水47噴灑在第一冷交換區段60上,使液態的水47吸收第一冷交換區段60內之第二流體之熱,而使液態的水47蒸發,並使第一冷交換區段60內之第二流體降溫。此時一閥門410開啟,使水蒸氣進入作為吸附器之第一吸附/解吸附器40內。在作為吸附器之第一吸附/解吸附器40內之矽膠48原本並未吸附著水,當水蒸氣進入作為吸附器之第一吸附/解吸附器40內後,由於吸附器冷卻區段83內之冷卻水使作為吸附器之第一吸附/解吸附器40內之矽膠48降溫,使得水蒸氣開始凝結,使作為吸附器之第一吸附/解吸附器40內之矽膠48吸附水。而當作為吸附器之第一吸附/解吸附器40內之矽膠48吸附水達到飽和狀態,而無法繼續再吸附更多的水時,此時可分別切換兩個切換閥44、45,使兩個切換閥44、45切換成如圖3之狀態,使吸附式製冷機4切換為第一相。
圖3、圖4之吸附式製冷機4只是其中一種吸附式製冷機之示意圖,這並不限制吸附式製冷機之類型或是結構。圖1中之製冷裝置3除了可以是圖3、圖4中之吸附式製冷機4之外,也可以是其他類型或結構之吸附式製冷機。
在一些實施例中,製冷裝置3係以水作為製冷劑(亦即冷媒),而以沸石(Zeolite)作為吸附劑。
請參見圖5,其係為本發明之一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統之另一具體實施例之示意圖。圖5之實施例之主要結構係與圖1之實施例之結構大致相同,惟,其更包括一熱源控制閥75。其中熱源控制閥75具有一第一輸入端750、一第二輸入端751以及一輸出端752。熱源控制閥75之第一輸入端750係連接至第一熱交換區段70之輸出端702。熱源控制閥75之第二輸入端751係連接至一第二熱源73。熱源控制閥75之輸出端752係連接至第二熱交換區段71之輸入端711。其中由第一輸入端750所輸入的是剩下餘熱之第一熱源流體(例如地熱水);由第二輸入端751所輸入的是第二熱源73所流入之一第二熱源流體;由輸出端752所輸出的是剩下餘熱之第一熱源流體(地熱水)與第二熱源73所流入之第二熱源流體之一混合流體。熱源控制閥75藉由控制第一輸入端750之第一熱源流體(地熱水)以及第二輸入端751來自第二熱源73之第二熱源流體之一輸入比例,以控制熱源控制閥75之輸出端752之一流體輸出溫度,以符合吸收式製冷機39或吸附式製冷機4所需之溫度要求。
請參見圖6,其係為本發明之一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統之又一具體實施例之示意圖。圖6之實施例之主要結構係與圖1之實施例之結構大致相同,惟,其更包括一冷卻裝置76、一第一控制閥77以及一第二控制閥78。其中冷卻裝置76具有一輸入端761以及一輸出端762。第一控制閥77具有一輸入端770、一第一輸出端771以及一第二輸出端772。第二控制閥78具有一第一輸入端780、一第二輸入端781以及一輸出端782。第一控制閥77之輸入端770係連接至第二冷交換區段61之輸出端612。第一控制閥77之第一輸出端771係連接至第一冷交換區段60之輸入端601。第一控制閥77之第二輸出端772係連接至冷卻裝置76之輸入端761。第二控制閥78之第一輸入端780係連接至冷卻裝置76之輸出端762。第二控制閥78之第二輸入端781係連接至第一冷交換區段60之輸出端602。第二控制閥78之輸出端782係連接至第二冷交換區段61之輸入端611。第一控制閥77係用以控制第二流體自第二冷交換區段61分流至第一冷交換區段60以及冷卻裝置76之一分流比例。第二控制閥78係用以控制第二流體自第一冷交換區段60以及冷卻裝置76合流至第二冷交換區段61之一合流比例,其中分流比例係約略等於合流比例。冷卻裝置76係用以冷卻第二流體。當控制第一控制閥77使第二流體完全自第二冷交換區段61流向第一冷交換區段60,且控制第二控制閥78使第二流體完全自第一冷交換區段60流向第二冷交換區段61,而不使第二流體流經冷卻裝置76時,此時圖6之實施例(與圖1之實施例相同)是依賴製冷裝置3(第一冷交換區段60)使第二流體,以降低冷凝器20(第二冷交換區段61)之溫度。然而在一些狀況下(例如第一熱源72之第一熱源流體(例如地熱水)之溫度不夠高,或是製冷裝置3之冷卻管線8內之冷卻水溫度不夠低),當製冷裝置3之製冷能力不足時,係可分別控制第一控制閥77以及第二控制閥78,以控制分流比例及合流比例,使部分之第二流體流經冷卻裝置76,讓冷卻裝置76將部分之第二流體降溫,以輔助製冷裝置3降溫不足的狀況。
在一些實施例中,前述第二流體係可為水。
請參見圖7,其係為本發明之一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統之再一具體實施例之示意圖。圖7之實施例之主要結構係與圖1之實施例之結構大致相同,惟,其更包括一冷卻裝置76以及一冷凝冷卻區段79。其中冷凝冷卻區段79係設置於冷凝器20中。冷卻裝置76之一輸入端761以及一輸出端762係分別與冷凝冷卻區段79之一輸出端792以及一輸入端791相連接。冷卻裝置76係用以供應例如冷卻水。在一些狀況下(例如第一熱源72之第一熱源流體(例如地熱水)之溫度不夠高,或是製冷裝置3之冷卻管線8內之冷卻水溫度不夠低),當製冷裝置3之製冷能力不足時,即可使用冷卻裝置76提供冷卻水,以輔助冷凝器20降溫。
此外,在一些實施例中,本發明之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統1更包括一氣冷裝置(圖中未顯示)。其中氣冷裝置係可為一電風扇、一工業型風扇或是其他可以氣冷之方式降溫之設備。氣冷裝置係可設置於冷凝器20旁或是直接設置於冷凝器20中,直接以氣吹冷凝器20,以輔助降低冷凝器20(第二冷交換區段61)之溫度。
以上所述乃是本發明之具體實施例及所運用之技術手段,根據本文的揭露或教導可衍生推導出許多的變更與修正,仍可視為本發明之構想所作之等效改變,其所產生之作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之實質精神,均應視為在本發明之技術範疇之內,合先陳明。
綜上所述,依上文所揭示之內容,本發明確可達到發明之預期目的,提供一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統及其發電方法,係確實可利用第一熱源流體(例如地熱水)發電之後,再利用第一熱源流體(地熱水)之餘熱,來作為降溫冷卻水所需之能量,並確實使輸入至渦輪區段之前與自渦輪區段輸出之後之第一熱源流體(地熱水)之一前後溫度差增大,以提升低渦輪發電機之整體發電效率,極具產業上利用之價值,爰依法提出發明專利申請。
1: 具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統
2: 發電循環裝置
20: 冷凝器
21: 泵
22: 熱交換器
23: 渦輪發電機
3: 製冷裝置
30: 發生器
302: 噴灑部
303: 泵
306: 管線
31: 蒸發器
312: 噴灑部
313: 泵
32: 製冷冷凝器
321: 管線
33: 吸收器
332: 噴灑部
333: 泵
336: 管線
34: 熱能輸入部
35: 製冷部
36: 熱交換器
360: 管線
363: 管線
37: 濃度較低之溴化鋰溶液
370: 濃度較高之溴化鋰溶液
38: 液態的水
39: 吸收式製冷機
4: 吸附式製冷機
40: 第一吸附/解吸附器
402: 閥門
41: 蒸發器
410: 閥門
411: 管線
412: 噴灑部
413: 閥門
42: 製冷冷凝器
421: 管線
43: 第二吸附/解吸附器
432: 閥門
44: 切換閥
45: 切換閥
46: 泵
47: 液態的水
48: 矽膠
5: 發電循環管線
50: 冷凝器區段
501: 冷凝器區段之輸入端
502: 冷凝器區段之輸出端
51: 泵區段
511: 泵區段之輸入端
512: 泵區段之輸出端
52: 熱交換器區段
521: 熱交換器區段之輸入端
522: 熱交換器區段之輸出端
53: 渦輪區段
531: 渦輪區段之輸入端
532: 渦輪區段之輸出端
6: 冷循環管線
60: 第一冷交換區段
601: 第一冷交換區段之輸入端
602: 第一冷交換區段之輸出端
61: 第二冷交換區段
611: 第二冷交換區段之輸入端
612: 第二冷交換區段之輸出端
7: 熱源管線
70: 第一熱交換區段
701: 第一熱交換區段之輸入端
702: 第一熱交換區段之輸出端
71: 第二熱交換區段
711: 第二熱交換區段之輸入端
712: 第二熱交換區段之輸出端
72: 第一熱源
73: 第二熱源
74: 地熱注入井
75: 熱源控制閥
750: 熱源控制閥之第一輸入端
751: 熱源控制閥之第二輸入端
752: 熱源控制閥之輸出端
76: 冷卻裝置
761: 冷卻裝置之輸入端
762: 冷卻裝置之輸出端
77: 第一控制閥
770: 第一控制閥之輸入端
771: 第一控制閥之第一輸出端
772: 第一控制閥之第二輸出端
78: 第二控制閥
780: 第二控制閥之第一輸入端
781: 第二控制閥之第二輸入端
782: 第二控制閥之輸出端
79: 冷凝冷卻區段
791: 冷凝冷卻區段之輸入端
792: 冷凝冷卻區段之輸出端
8: 冷卻管線
80: 冷凝器冷卻區段
81: 吸收器冷卻區段
82: 冷凝器冷卻區段
83: 吸附器冷卻區段
841: 吸收器冷卻區段之輸入端
842: 冷凝器冷卻區段之輸出端
851: 冷凝器冷卻區段之輸入端
852: 冷凝器冷卻區段之輸出端
861: 吸附器冷卻區段之輸入端
862: 吸附器冷卻區段之輸出端
9: 二元循環發電系統
90: 發電循環裝置
91: 冷卻塔
92: 冷卻循環管線
920: 第一冷卻區段
921: 第二冷卻區段
93: 熱源管線
930: 地熱輸出井
931: 地熱注入井
94: 冷凝器
940: 冷凝器區段
95: 泵
950: 泵區段
96: 熱交換器
960: 熱交換器區段
97: 渦輪發電機
970: 渦輪區段
98: 發電循環管線
[圖1]係為本發明之一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統之一具體實施例之示意圖。
[圖2]係為圖1之製冷裝置之一具體實施例之示意圖。
[圖3]係為圖1之製冷裝置之另一具體實施例之第一相之示意圖。
[圖4]係為圖3之製冷裝置之第二相之示意圖。
[圖5]係為本發明之一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統之另一具體實施例之示意圖。
[圖6]係為本發明之一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統之又一具體實施例之示意圖。
[圖7]係為本發明之一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統之再一具體實施例之示意圖。
[圖8]係為習知技術之二元循環發電系統之示意圖。
1:具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統
2:發電循環裝置
20:冷凝器
21:泵
22:熱交換器
23:渦輪發電機
3:製冷裝置
34:熱能輸入部
35:製冷部
5:發電循環管線
50:冷凝器區段
501:冷凝器區段之輸入端
502:冷凝器區段之輸出端
51:泵區段
511:泵區段之輸入端
512:泵區段之輸出端
52:熱交換器區段
521:熱交換器區段之輸入端
522:熱交換器區段之輸出端
53:渦輪區段
531:渦輪區段之輸入端
532:渦輪區段之輸出端
6:冷循環管線
60:第一冷交換區段
601:第一冷交換區段之輸入端
602:第一冷交換區段之輸出端
61:第二冷交換區段
611:第二冷交換區段之輸入端
612:第二冷交換區段之輸出端
7:熱源管線
70:第一熱交換區段
701:第一熱交換區段之輸入端
702:第一熱交換區段之輸出端
71:第二熱交換區段
711:第二熱交換區段之輸入端
712:第二熱交換區段之輸出端
72:第一熱源
74:地熱注入井
Claims (10)
- 一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統,包括:一發電循環裝置,包括:一冷凝器;一泵;一熱交換器;一渦輪發電機;以及一發電循環管線,包括:一冷凝器區段,係設置於該冷凝器中;一泵區段,係設置於該泵中,該泵區段之一輸入端係與該冷凝器區段之一輸出端相連接;一熱交換器區段,係設置於該熱交換器中,該熱交換器區段之一輸入端係與該泵區段之一輸出端相連接;以及一渦輪區段,係設置於該渦輪發電機中,該渦輪區段之一輸入端以及一輸出端係分別與該熱交換器區段之一輸出端以及該冷凝器區段之一輸入端相連接;一製冷裝置,其中該製冷裝置係為一吸收式製冷機以及一吸附式製冷機之其中一者,該製冷裝置包括:一熱能輸入部;以及一製冷部;一冷循環管線,包括:一第一冷交換區段,係設置於該製冷裝置之該製冷部中;以及 一第二冷交換區段,係設置於該發電循環裝置之該冷凝器中,該第二冷交換區段之一輸入端以及一輸出端係分別與該第一冷交換區段之一輸出端以及一輸入端相連接;以及一熱源管線,包括:一第一熱交換區段,係設置於該發電循環裝置之該熱交換器中,該第一熱交換區段之一輸入端係連接至一第一熱源;以及一第二熱交換區段,係設置於該製冷裝置之該熱能輸入部中,該第二熱交換區段之一輸入端係與該第一熱交換區段之一輸出端相連接;其中該冷凝器將該冷凝器區段內之一第一流體輸出至該泵區段,該泵將該泵區段內之該第一流體加壓輸出至該熱交換器區段,該第一熱源之一第一熱源流體經由該第一熱交換區段之該輸入端流入該第一熱交換區段時被該熱交換器區段內之該第一流體吸收熱,高壓之該第一流體吸收熱後變為氣態再輸出至該渦輪區段,該渦輪區段內之氣態之該第一流體推動該渦輪發電機發電後再輸出至該冷凝器區段,其中剩下餘熱之該第一熱源流體流經該第二熱交換區段時被該製冷裝置之該熱能輸入部吸收熱,藉此以提供該製冷裝置製冷所需之熱能,使設置於該製冷裝置之該製冷部中之第一冷交換區段內之一第二流體溫度降低,低溫之該第二流體流經設置於該冷凝器中之該第二冷交換區段,使該冷凝器區段內之該第一流體之溫度降低而凝結成液態,藉此使輸入至該渦輪區段之前與自該渦輪區段輸出之後之該第一流體之一前後溫度差變大,以提高該二元循環發電系統之整體發電效率。
- 如請求項1所述之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統,其中(1)該製冷裝置係為該吸收式製冷機,該製冷裝置之該熱能輸入 部係為該吸收式製冷機之一發生器,該製冷裝置之該製冷部係為該吸收式製冷機之一蒸發器、或(2)該製冷裝置係為該吸附式製冷機,該製冷裝置之該熱能輸入部係為該吸附式製冷機之一解吸附器,該製冷裝置之該製冷部係為該吸附式製冷機之一蒸發器。
- 如請求項1或2所述之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統,其更包括一冷卻裝置以及一冷凝冷卻區段,其中該冷凝冷卻區段係設置於該冷凝器中,該冷卻裝置之一輸入端以及一輸出端係分別與該冷凝冷卻區段之一輸出端以及一輸入端相連接,該冷卻裝置係用以供應一冷卻水至該冷凝冷卻區段,以降溫該冷凝器。
- 如請求項1或2所述之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統,其更包括一氣冷裝置,該氣冷裝置係以氣冷之方式,以降溫該冷凝器。
- 如請求項1或2所述之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統,其更包括一冷卻裝置、一第一控制閥以及一第二控制閥,其中該第一控制閥之一輸入端係連接至該第二冷交換區段之該輸出端,該第一控制閥之一第一輸出端係連接至該第一冷交換區段之該輸入端,該第一控制閥之一第二輸出端係連接至該冷卻裝置之一輸入端,該第二控制閥之一第一輸入端係連接至該冷卻裝置之一輸出端,該第二控制閥之一第二輸入端係連接至該第一冷交換區段之該輸出端,該第二控制閥之一輸出端係連接至該第二冷交換區段之該輸入端,該第一控制閥係用以控制該第二流體自該第二冷交換區段分流至該第一冷交換區段以及該冷卻裝置之一分流比例,該第二控制閥係用以控制該第二 流體自該第一冷交換區段以及該冷卻裝置合流至該第二冷交換區段之一合流比例,該冷卻裝置係用以冷卻該第二流體。
- 如請求項1或2所述之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統,其中該熱源管線更包括一熱源控制閥,該熱源控制閥具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端,該第一輸入端係連接至該第一熱交換區段之該輸出端,該第二輸入端係連接至一第二熱源,該熱源控制閥之該輸出端係連接至該第二熱交換區段之該輸入端,該熱源控制閥藉由控制該第一輸入端之該第一熱源流體以及該第二輸入端來自該第二熱源之一第二熱源流體之一輸入比例,以控制該熱源控制閥之該輸出端之一流體輸出溫度,以符合該製冷裝置所需之溫度要求。
- 如請求項6所述之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統,其中該第二熱源係為一地熱熱源、一太陽能熱源、一石化燃料熱源、一生物燃料熱源以及一工業餘熱熱源之其中至少一者。
- 如請求項1或2所述之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統,其中該第一熱源係為一地熱熱源、一太陽能熱源、一石化燃料熱源、一生物燃料熱源以及一工業餘熱熱源之其中至少一者。
- 一種具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統之發電方法,包括以下步驟:將一第一熱源之一第一熱源流體輸送至一發電循環裝置之一熱交換器,以供自該發電循環裝置之一泵加壓輸送至該熱交換器之一第一流體吸熱後變為氣態; 將該第一流體輸送至該發電循環裝置之一渦輪發電機,以推動該渦輪發電機發電後,再將該第一流體輸送至該發電循環裝置之一冷凝器;將剩下餘熱之該第一熱源流體自該熱交換器輸送至一製冷裝置之一熱能輸入部,該熱能輸入部藉由吸收該第一熱源流體之餘熱,以提供該製冷裝置製冷所需之熱能,使該製冷裝置之一製冷部將一第二流體溫度降低,其中該製冷裝置係為一吸收式製冷機以及一吸附式製冷機之其中一者;以及將該第二流體輸送至該冷凝器,使自該渦輪發電機輸送至該冷凝器之該第一流體溫度降低而凝結成液態,藉此使輸入至該渦輪發電機之前與自該渦輪發電機輸出之後之該第一流體之一前後溫度差變大,以提高該二元循環發電系統之整體發電效率。
- 如請求項9所述之具有利用餘熱製冷之製冷裝置之二元循環發電系統之發電方法,其中(1)該製冷裝置係為該吸收式製冷機,該製冷裝置之該熱能輸入部係為該吸收式製冷機之一發生器,該製冷裝置之該製冷部係為該吸收式製冷機之一蒸發器、或(2)該製冷裝置係為該吸附式製冷機,該製冷裝置之該熱能輸入部係為該吸附式製冷機之一解吸附器,該製冷裝置之該製冷部係為該吸附式製冷機之一蒸發器。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102155812A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-08-17 | 大连三洋制冷有限公司 | 一种用于回收低温余热领域的溴化锂吸收式热泵机组 |
| CN102997481A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-03-27 | 双良节能系统股份有限公司 | 热水直燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组 |
| US20130206658A1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-15 | United Technologies Corporation | Heat exchange system configured with a membrane contactor |
| CN107620615A (zh) * | 2016-07-14 | 2018-01-23 | 株式会社东芝 | 废热回收系统 |
| CN110159368A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-23 | 深圳大学 | 中低温地热梯级利用orc磁悬浮发电系统及方法 |
-
2022
- 2022-10-21 TW TW111140083A patent/TWI863012B/zh active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102155812A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-08-17 | 大连三洋制冷有限公司 | 一种用于回收低温余热领域的溴化锂吸收式热泵机组 |
| US20130206658A1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-15 | United Technologies Corporation | Heat exchange system configured with a membrane contactor |
| CN102997481A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-03-27 | 双良节能系统股份有限公司 | 热水直燃单双效复合型溴化锂吸收式制冷机组 |
| CN107620615A (zh) * | 2016-07-14 | 2018-01-23 | 株式会社东芝 | 废热回收系统 |
| CN110159368A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-23 | 深圳大学 | 中低温地热梯级利用orc磁悬浮发电系统及方法 |
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