阅读说明：本技术 耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统 (Transcritical carbon dioxide circulation waste heat power generation system of coupling lithium bromide absorption refrigeration ) 是由 杨声 袁名旋 刘志强 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统,包括：发电循环系统,制冷系统和水吸收循环系统,所述发电循环由第一循环泵、蒸发器、透平和冷凝蒸发器组成；所述蒸发器上设置有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口,所述冷凝蒸发器上设置有第三进口、第三出口、第四进口和第四出口,所述透平设置有蒸汽进口和乏汽出口；本发明将所述制冷系统和所述水吸收循环系统通过所述冷凝蒸发器与所述发电循环系统耦合在一起,优势互补,通过对余热进行梯级利用,显著降低工业能耗,有助于减少温室气体排放,大大提高了低温余热回收效率和发电效率。(The invention provides a lithium bromide absorption refrigeration coupled transcritical carbon dioxide circulation waste heat power generation system, which comprises: the system comprises a power generation circulating system, a refrigerating system and a water absorption circulating system, wherein the power generation circulating system consists of a first circulating pump, an evaporator, a turbine and a condensation evaporator; the evaporator is provided with a first inlet, a first outlet, a second inlet and a second outlet, the condensing evaporator is provided with a third inlet, a third outlet, a fourth inlet and a fourth outlet, and the turbine is provided with a steam inlet and a dead steam outlet; the refrigeration system and the water absorption circulation system are coupled with the power generation circulation system through the condensation evaporator, so that the advantages are complementary, the waste heat is utilized in a cascade manner, the industrial energy consumption is obviously reduced, the greenhouse gas emission is reduced, and the low-temperature waste heat recovery efficiency and the power generation efficiency are greatly improved.)

耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统

技术领域

本发明涉及动力工程及工程热物理技术，特别涉及一种耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统。

背景技术

余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的废弃能源。据统计，各行业的余热总资源约占热能消耗总量的17％～67％，理论上可回收利用60％的余热。余热资源的形式千差万别，回收余热的方式也多种多样。根据温度水平，余热包括三种类型：低温余热(低于300℃)、中温余热(300-600℃)及高温余热(高于600℃)，中低温余热由于其温度、环境和工艺限制，难以被利用，中低温余热的利用是余热回收领域的重大挑战之一。

二氧化碳发电是一种新型发电技术，当二氧化碳的温度达到31.10℃，压力达到7.38MPa时将变为超临界状态，其气体粘度小和液体密度大等特殊物理特性，使其具有流动性好、传热效率高、可压缩等典型优势，适用于动力循环。与卡琳娜循环和有机郎肯循环在热力学与经济性能方面相比，跨临界二氧化碳循环具有很大的潜力。将中低温余热作为合适的热源，利用跨临界二氧化碳循环能够实现中低温余热回收发电。

吸收式制冷(热泵)可利用廉价能源和低品位热能而无需依赖压缩机做工为循环提供动力，是一种常见的余热回收技术，其中以溴化锂水溶液为工质的吸收式制冷应用最广泛，溴化锂吸收式制冷循环以水作为制冷剂、溴化锂作为吸收剂，可以利用80℃以上范围的余热进行制冷，用于空气调节或工业用冷冻水。该循环可利用中低温余热作为循环所需的驱动热能，实现中低温余热的回收。产生的冷冻水作为跨临界二氧化碳循环发电系统的冷源，提高系统发电效率，实现余热的梯级利用。

目前还没有一种设计能将吸收式制冷和跨临界二氧化碳循环发电有效合理的结合起来而用于余热回收领域。

发明内容

本发明提供了一种耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统，其目的是为了解决余热利用受到温度、环境和工艺限制的问题，提高余热回收效率和发电效率。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统，包括：

发电循环系统，所述发电循环系统由第一循环泵、蒸发器、透平和冷凝蒸发器组成；所述蒸发器上设置有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，所述冷凝蒸发器上设置有第三进口、第三出口、第四进口和第四出口，所述透平设置有蒸汽进口和乏汽出口；所述第一循环泵的出口连通所述第一进口，所述第一出口连通所述蒸汽进口，所述乏汽出口连通所述第三进口，所述第三出口连通所述第一循环泵的入口；

制冷系统，所述制冷系统由再生器、冷凝器、吸收器和所述冷凝蒸发器组成；所述再生器设置有第五进口、第五出口、第六进口、第六出口和出蒸汽口，所述吸收器设置有入蒸汽口、第七进口和第七出口；所述出蒸汽口连通所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口连通所述第四进口，所述第四出口连通所述入蒸汽口；

水吸收循环系统，所述水吸收系统由换热器、第二循环泵、所述吸收器和所述再生器组成；所述换热器设置有第八进口、第八出口、第九进口和第九出口；所述第六出口连通所述第八进口，所述第八出口连通所述第七进口，所述第七出口连通所述第二循环泵的入口，所述第二循环泵的出口连通所述第九进口，所述第九出口连通所述第六进口。

其中，所述发电循环系统中使用的工质是二氧化碳，制冷系统中使用的制冷剂是水，水吸收循环系统中使用的吸收剂是溴化锂。

其中，还包括有余热介质通道，所述余热介质通道包括流入管道和流出管道，所述流入管道连通所述第二进口，所述第二出口连通所述第五进口，所述第五出口连通流出管道。

其中，所述冷凝器的出口与所述第四进口之间设置有第一节流阀。

其中，所述第八出口与第七进口之间设置有第二节流阀。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明所述的耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统，将以水为制冷剂的所述制冷系统和以溴化锂为吸收剂的所述水吸收循环系统组合成为吸收式制冷系统，所述制冷系统和所述水吸收循环系统通过所述冷凝蒸发器与以二氧化碳为工质的所述发电循环系统耦合在一起，优势互补；本发明通过对余热进行梯级利用，显著降低工业能耗，有助于减少温室气体排放，大大提高了低温余热回收效率和发电效率。

附图说明

图1为本发明的耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统的示意图；

图2为本发明的耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统的局部示意图一；

图3为本发明的耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统的局部示意图二。

【附图标记说明】

1-第一循环泵；2-蒸发器；3-透平；4-冷凝蒸发器；5-第一进口；6-第一出口；7-第二进口；8-第二出口；9-第三进口；10-第三出口；11-第四进口；12-第四出口；13-蒸汽进口；14-乏汽出口；15-再生器；16-冷凝器；17-吸收器；18-第五进口；19-第五出口；20-第六进口；21-第六出口；22-出蒸汽口；23-入蒸汽口；24-第七进口；25-第七出口；26-换热器；27-第二循环泵；28-第八进口；29-第八出口；30-第九进口；31-第九出口；32-发电机；33-流入管道；34-流出管道；35-第一节流阀；36-第二节流阀。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的余热利用受到温度、环境和工艺限制，余热利用效率、发电效率不高的问题，提供了一种耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统。

如图1和图2和图3所示，本发明的实施例提供了一种耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统，包括：

发电循环系统，所述发电循环由第一循环泵1、蒸发器2、透平3和冷凝蒸发器4组成；所述蒸发器2上设置有第一进口5、第一出口6、第二进口7和第二出口8，所述冷凝蒸发器4上设置有第三进口9、第三出口10、第四进口11和第四出口12，所述透平3设置有蒸汽进口13和乏汽出口14；所述第一循环泵1的出口连通所述第一进口5，所述第一出口6连通所述蒸汽进口13，所述乏汽出口14连通所述第三进口9，所述第三出口10连通所述第一循环泵1的入口；制冷系统，所述制冷结构由再生器15、冷凝器16、吸收器17和所述冷凝蒸发器4组成；所述再生器15设置有第五进口18、第五出口19、第六进口20、第六出口21和出蒸汽口22，所述吸收器17设置有入蒸汽口23、第七进口24和第七出口25；所述出蒸汽口22连通所述冷凝器16的入口，所述冷凝器16的出口连通所述第四进口11，所述第四出口12连通所述入蒸汽口23；水吸收循环系统，所述水吸收系统由换热器26、第二循环泵27、所述吸收器17和所述再生器15组成；所述换热器26设置有第八进口28、第八出口29、第九进口30和第九出口31；所述第六出口21连通所述第八进口28，所述第八出口29连通所述第七进口24，所述第七出口25连通所述第二循环泵27的入口，所述第二循环泵27的出口连通所述第九进口30，所述第九出口31连通所述第六进口20。

本发明上述实施例所述的耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统，设置有所述发电循环系统和所述制冷系统和所述水吸收循环系统，所述制冷系统与所述水吸收循环系统组合形成吸收制冷，所述冷凝蒸发器4将所述发电循环系统和所述制冷系统和所述水吸收循环系统耦合在一起；所述发电循环系统内的工质由所述第一循环泵1的出口出发，通过所述第一进口5进入所述蒸发器，从所述第一出口6流出通往所述蒸汽进口13，在所述透平3中做功后，从所述乏汽出口14流向所述第三进口9，工质在所述冷凝蒸发器4内与制冷剂冷热交换后，从所述第三出口10流向所述第一循环泵1的入口形成循环；所述制冷系统内的制冷剂由所述再生器15的所述出蒸汽口22流出，通向所述冷凝器16的入口，在所述冷凝器16冷凝之后，从所述冷凝器16的出口流向所述第四进口11，在所述冷凝蒸发器4中冷热交换后，从所述第四出口12流向所述入蒸汽口23；所述水吸收循环系统中的吸收剂从所述第六出口21流向所述第八进口28，在所述换热器26中进行换热，从所述第八出口29流向所述第七进口24，在所述吸收器17中吸收水，从所述第七出口25流向所述第九进口30，在所述换热器26中换热，从所述第九出口31流向所述第六进口20，回到所述再生器15。

其中，所述透平3上还设置有发电机32。

其中，所述发电循环系统中使用的工质是二氧化碳，制冷系统中使用的制冷剂是水，水吸收循环系统中使用的吸收剂是溴化锂。

本发明上述实施例所述的耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统，所述电循环系统中使用的工质是二氧化碳，制冷系统中使用的制冷剂是水，水吸收循环系统中使用的吸收剂是溴化锂；超临界状态二氧化碳在所述蒸发器2进行冷热交换，形成的高温高压超临界二氧化碳从所述第一出口6流出，经所述蒸汽进口13进入所述透平3，为所述发电机32做功后产生的乏汽经所述乏汽出口14流出，在所述冷凝蒸发器4进行冷却，冷凝形成的低温低压二氧化碳液体从所述第三出口10流出，经所述第一循环泵1的入口流入所述第一循环泵1，所述二氧化碳被压缩至超临界状态，最终经所述第一进口5流入所述蒸发器2，如此反复，循环发电，所述第一循环泵1为所述二氧化碳循环流动提供动力；在所述再生器15中所述溴化锂溶液吸热析出水蒸气，所述水蒸气自出蒸汽口22流出在所述冷凝器16中冷凝成水，所述水在所述冷凝蒸发器4中热交换形成水蒸气流入所述入蒸汽口23，在所述吸收器17内被浓溴化锂溶液吸收形成稀溴化锂溶液；在所述再生器15中所述溴化锂溶液析出水后形成浓溴化锂溶液通往所述换热器26，所述浓溴化锂溶液在所述换热器26与所述稀溴化锂换热，随后通往所述吸收器17，浓溴化锂溶液吸收蒸汽变成所述稀溴化锂溶液，所述稀溴化锂溶液在换热器26吸热形成合适温度的循环基液进入所述再生器15，如此反复，循环吸收，所述第二循环泵27为所述溴化锂溶液循环流动提供动力。

其中，还包括有余热介质通道，所述余热介质通道包括流入管道33和流出管道34，所述流入管道33连通所述第二进口7，所述第二出口8连通所述第五进口18，所述第五出口19连通流出管道34。

本发明上述实施例所述的耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统，所述余热介质自所述流入所述管道流入33，经所述第二进口7进入所述蒸发器2，使所述蒸发器2内的所述二氧化碳吸热形成高温高压超临界二氧化碳，所述余热介质温度降低形成中低温余热介质，所述中低温余热介质从所述第二出口8流出，经所述第五进口18流入所述再生器15，使所述再生器15中的所述稀溴化锂溶液析出蒸汽重新形成所述浓溴化锂溶液，蒸汽自所述出蒸汽口22流出，随后所述中低温余热介质经所述第五出口19进入流出管道34。

其中，所述冷凝器16的出口与所述第四进口11之间设置有第一节流阀35。

其中，所述第八出口29与所述第七进口24之间设置有第二节流阀36。

本发明上述实施例所述的耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统，所述第一节流阀35用于调控所述冷凝器16的出口进入所述第四进口11的冷凝水流量及水压，所述第二节流阀35用于调控从所述第八出口29进入所述第七进口24的所述浓溴化锂的流量和速率。

本发明上述实施例所述的耦合溴化锂吸收式制冷的跨临界二氧化碳循环余热发电系统设置有发电循环系统和制冷系统和水吸收循环系统，所述制冷系统以所述水为冷却剂，所述水吸收循环系统以所述溴化锂为吸收剂，所述发电循环系统以所述二氧化碳为工质，将所述制冷系统和所述水吸收循环系统组合成吸收式制冷系统，并且将所述制冷系统和所述水吸收循环系统通过所述冷凝蒸发器与所述发电循环系统耦合在一起，优势互补，通过对余热进行梯级利用，显著降低工业能耗，有助于减少温室气体排放，大大提高了低温余热回收效率和发电效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。