[发明专利]一种基于斯特林发动机的冷热电联产系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷热电联产系统，特别涉及一种基于斯特林发动机的制冷、产热和发电的冷热电三联产系统。

背景技术

冷热电联产符合能源利用的“温度对口，梯级利用”原则，其显著地提高了终端能源利用效率，因此越来越受人们的重视。

因环境污染、交通和水源等诸多因素的制约，大型的电厂一般远离城市中心和负荷中心，只能以相对单一的方式满足用户的需求。然而用户不仅仅需要电能，还需要其他形式的能量，如供暖和空调需求等。但由于供热介质和制冷介质不宜远距离传输，因此中央电站不易实现冷热电联产。

以多种燃料为能源的斯特林发动机，在解决能源紧张、减少环境污染以及军事领域等方面都具有非常重要的意义。随着天然气的大量开发，尤其是管道天然气在城镇中的普及，为基于斯特林发动机的冷热电联产系统提供了充足、廉价的天然气原料。

基于斯特林发动机的冷热电联产系统，不仅具有分布式能量系统的特点，而且还具有较高的能源利用率、系统相对简单、余热容易回收、综合经济效益好等特点，非常适合在我国的开展与应用。然而，基于斯特林发动机的冷热电三联产系统由于工作原理的限制，机组的出水温度没有燃气轮机和内燃机高，余热品位较低，供热量小，在一定程度上限制了它的应用范围。已知技术中基于斯特发动机的热电联产的系统较多，对于家庭以及小型商业用户而言，热能一般通过产生热水的方式进行再利用。但当用户无热需求或热需求较小时，大多技术方案都采用在满足电力需求的同时将多余的燃烧废气热量进行排放，这样做极大地浪费了能源。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种结构简单、高效节能、易维护的基于斯特林发动机的冷热电联产系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于斯特林发动机的冷热电联产系统，包括燃烧单元、斯特林发动机、电力单元、制冷单元、供暖单元、冷却水循环单元和自动控制单元；

所述燃烧单元包括由燃气管道供气的第一燃烧器，所述第一燃烧器产生的高温烟气流入所述斯特林发动机的高温热端，再经烟气流路流入第二换热器进行换热后由鼓风机排放至外界大气；

所述电力单元包括与所述斯特林发动机的输出端相连接的发电机，以及与所述发电机电路连接的用于贮存电能的蓄电器；

所述冷却水循环单元包括连接自来水管的第二水箱，第二水箱中的冷却水通过冷却水管路输入斯特林发动机的低温冷端，继而经水泵输入第二换热器进行换热后经四通接头分别输入蓄热水箱、作为制冷单元的吸收式制冷机、作为供暖单元的供暖器，其中，吸收式制冷机、供暖器的冷却水于输出端汇合后经三通管再分别与蓄热水箱及第二水箱相连通，所述储热水箱还设置有溢流管道及热水出水管；

所述自动控制系统包括：设置在第二水箱输出管上的电动阀V-9、通过感测低温冷端冷却水出口温度控制电动阀V-9开度的温度传感器TIC₃；分别设置在三通管与蓄热水箱及第二水箱之间的管路上的电动阀V-6、电动阀V-7，以及通过感测三通管处冷却水温度而控制电动阀V-6、电动阀V-7开闭的温度传感器TIC₂。

进一步地，所述烟气流路与第二换热器之间还连接有用于将外界空气与烟气流路内的高温烟气进行换热并输送至第一燃烧器的第一换热器。

进一步地，所述燃烧单元还包括设置在第二换热器和四通接头之间的冷却水管路上的辅助燃烧器。

进一步地，所述的自动控制系统还包括通过感测辅助燃烧器出水端的水温控制辅助燃烧器开闭的温度传感器TIC₁。

进一步地，所述的自动控制系统还包括设置在自来水管上的电动阀V-8，以及通过感测第二水箱内的冷却水水位高度控制电动阀V-8开闭的液位传感器LIC₂。

进一步地，所述的自动控制系统还包括设置在四通接头与储热水箱之间的冷却水管路上的电动阀V-5，以及通过感测储热水箱内的冷却水水位高度控制电动阀V-5开闭的液位传感器LIC₁。

进一步地，所述的第二换热器为烟气冷凝换热器。

进一步地，所述的蓄电器由一个蓄电池或一个以上的蓄电池并联或串联而成。

进一步地，所述的吸收式制冷机为溴化锂吸收式制冷机，所述的供暖器为地暖散热器或暖气片。

进一步地，所述的四通接头与吸收式换热器之间的冷却水管路上设置有截止阀V-2；所述的四通接头与供暖器之间的冷却水管路上设置有截止阀V-3；所述热水出水管上设置有截止阀V-4。