[发明专利]以中低焓能源为热源的热电联产系统

说明书

技术领域

本发明属于热能利用，涉及一种热电联产系统。

背景技术

目前，存在大量的中低焓(60-120℃)能源，如中低温地热能、太阳能、低温余热等， 主要以热利用为主；特别是与热泵的耦合利用模式，使能源利用效率得到较大提高。但 不少应用场合所要求的供热温度水平明显低于供热热源的温度，热需求与热供给之间存 在过大的传热温差，造成了可用能的耗散，能源利用的热力学第二定律效率低下；较高 的热排放温度，不仅意味着能源的低效利用，而且造成了一定程度上的热污染；而且由 于热泵机组需要消耗二次能源，相对运行成本较高，降低了整个系统的经济性，从推广 和环保角度上，仍存在一定的缺陷。

利用中低焓能源进行热电联产具有重要的节能和环保意义，而充分体现能量的梯级 利用原则，有效避免可用能耗散，高效、充分的利用中低焓能源，从而提高热电联产系 统的经济性，是热电联产系统研制中一个意义重大、急待攻克的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种充分利用中低焓能源中的热能，提高低品位能源经济性的 热电联产系统。

本发明内容是通过以下技术方案实现的：本发明技术原理及系统组成如图所示。将 供热子系统、发电子系统、热泵子系统通过一个中间换热器组合起来构成热电联产。具 体组成结构为：供热子系统的供水管与回水管分别接至发电子系统的冷凝器水侧和热泵 子系统的冷凝器水侧；中间换热器热水侧分别与发电子系统的蒸发器水侧和热泵子系统 的蒸发器水侧串接；供热子系统中的回水经第一个水泵、第一个供水流量调节阀以及中 间换热器冷水侧接至系统供水管，由此组成热、电联产系统。

发电子系统中所需的热能取自低品位热(水)源。发明中所述的发电子系统，指的 是中低焓能源双流发电系统，包括有机朗肯循环或卡林纳循环系统。发电子系统有两个 水循环回路和一个做功工质回路。水循环包括一个热源水回路和一个供热水回路，推动 汽轮机做功的为低沸点工质。热源热水进入发电子系统蒸发器，在蒸发器内工质吸热(进 行做功循环发电)热源热水放热降温，温度由t1降为t2；进入中间换热器与系统供热 回水换热后降温至t3进入热泵子系统。热源热水在热泵子系统蒸发器内进一步放热(低 沸点工质吸热蒸发，经压缩、冷凝，进行吸放热循环)至t4排放或回灌到地下。系统供 热回水分为三路，分别在发电子系统冷凝器，中间换热器冷水侧以及热泵子系统冷凝器 中，回水温度由t5加热到温度t6提供给供热子系统(热用户)。

附图说明

附图为本发明技术原理及系统各回路组成框图。

具体实施方式

以下通过具体实施例并参照附图对本发明做进一步的说明。以中低焓能源为热源的 热电联产系统包括：供热子系统1、发电子系统2、热泵子系统3、系统供水管4、系统 回水管5、中间换热器6、第一个水泵7、第二个水泵8、第三个水泵9、第四个水泵10、 第一个供水流量调节阀11、第二个供水流量调节阀12、热源水流量调节阀13、发电子 系统冷凝器2-1、发电子系统蒸发器2-2、汽轮机14、工质泵15、热泵子系统冷凝器3-1、 热泵子系统蒸发器3-2、压缩机16、节流阀17等。由供热子系统1提供给热用户的系 统供水管4与系统回水管5分别接至发电子系统冷凝器2-1的水侧和热泵子系统冷凝器 3-1的水侧；中间换热器6热水侧分别与发电子系统蒸发器2-2水侧和热泵子系统蒸发 器3-2水侧串接。供热子系统1中的回水经系统第一个水泵7、第一个供水流量调节阀 11以及中间换热器6冷水侧接至系统供水管4。第二个水泵8接与发电子系统冷凝器2-1 的水侧；第三个水泵9经第二个供水流量调节阀12接与热泵子系统冷凝器3-1的水侧。 热源热水经第四个水泵10、热源水流量调节阀13进入发电子系统蒸发器2-2的水侧。

热源热水由第四个水泵10、热源水流量调节阀13进入发电子系统蒸发器2-2的水 侧，热水与蒸发器内的低沸点工质换热。即工质受热蒸发为过热蒸汽推动汽轮机14驱 动发电机发电，循环工质经发电子系统冷凝器2-1、工质泵15等再进人蒸发器构成闭路 循环。热源热水经由发电子系统蒸发器2-2后放热，温度由t1降为t2；进入中间换热器 6与系统供热回水换热后降温至t3进入热泵子系统3。热源热水在热泵子系统蒸发器3-2 与该系统中的低沸点工质换热。工质经吸热蒸发，压缩机16压缩、热泵子系统冷凝器 3-1放热、节流阀17节流再进入蒸发器构成闭路循环。此时热源热水降至t4进行排放 或回灌。