一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统的制作方法

本技术涉及余热回收，尤其涉及一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统。

背景技术：

1、炼油和化工行业既是生产能源和基础原材料的工业，又是高能耗工业。炼油、石化和化学工业仍然存在着减少能源消费的巨大机遇，在化学加工过程中，为转化而作为能源使用的燃料50％以上损失掉了，这种损失通过改进能量产生、分配和转化使其减少，通过能量回收也可使损失减少。近年来随着装置技术进步和先进节能技术的应用能源利用水平有了大幅度提高，但大部分装置间的热联合、低温余热利用等方面还存在巨大的节能潜力。在节能工作不断深入的今天，预降低装置及全公司能耗，低温余热回收是必不可少的一个方面。低温余热的回收利用不但可以代替所消耗的高质量热源，同时可以降低相关部位的冷却负荷，降低循环冷却水和空冷电耗，对降低能源消耗具有重要义。

2、现有技术中，大多数低温余热技术都是用来发电，由于系统技术简单、热回收性能好等特点，特别适用于低温和中、小容量的能量回收，但一次能源直接燃烧加热水产生蒸汽驱动透平的朗肯循环系统的系统循环效率最高达到35％，大部分的能量通过循环水带走，不可避免冷凝过程中有带走了一部分潜热，这部分低温位热能白白流失掉了。而单独的余热发电或余热制冷效率相对较低，目前市面上常见的冷电联产是动力循环与制冷循环的串联衔接运行，冷电联产过程中只有能量交换，基本没有物流交换。

技术实现思路

1、本实用新型目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

3、一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统，包括发电动力系统和吸收式制冷系统，其特征在于：所述发电动力系统包括高压泵、蒸汽发生器、透平，所述吸收式制冷系统包括低压泵、精馏罐、冷凝器、蒸发器、吸收器，在发电动力系统和吸收式制冷系统之间设置有用于物料和能量传递的双耦合系统，包括气液分离器、再沸器，所述吸收器的出口分为两路，其中一路依次连接所述高压泵、蒸汽发生器、透平、再沸器、气液分离器，气液分离器的气体出口端依次连接压缩机、精馏罐，气液分离器的液体出口端连接吸收器，精馏罐的底部液体出口连接再沸器，再沸器的气体出口连接精馏罐，再沸器的液体出口连接吸收器，吸收器的另一路出口依次连接低压泵、精馏罐、冷凝器、蒸发器、吸收器。

4、进一步的，所述双耦合系统还包括烟气换热器、高压溶液换热器、第一节流阀，所述低压泵的出口依次经过高压溶液换热器、烟气换热器后连接精馏罐，高温烟气依次经过蒸汽发生器和烟气换热器换热，所述再沸器的液体出口依次经过高压溶液换热器、第一节流阀后连接吸收器。

5、进一步的，所述双耦合系统还包括低压溶液换热器、预热器、第二节流阀，所述气液分离器的液体出口端依次经过低压溶液换热器、第二节流阀后连接吸收器，所述预热器连接在气液分离器和再沸器之间，低压泵的出口依次经过低压溶液换热器、预热器后连接精馏罐。

6、进一步的，还包括分凝器，所述精馏罐的顶部出口经过分凝器后，一路连接冷凝器，一路回到精馏罐。

7、进一步的，还包括过冷器、第三节流阀，所述冷凝器的出口依次经过过冷器、第三节流阀后连接蒸发器入口，蒸发器的出口经过过冷器后连接吸收器。

8、进一步的，系统中的循环工质为氨水。

9、进一步的，所述压缩机的动力来源于所述透平。

10、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

11、1.吸收烟气余热产生的高温高压过热氨水蒸气先经过透平膨胀作功，随后透平排气的冷凝热在制冷循环中被梯级利用，最后回收其中的有效成分用于增加制冷量，实现了动力循环与制冷循环间能量和物质的双重耦合。

12、2.透平排气压力不受到制冷循环的限制，因此作功能力大幅上升。

13、3.依据温度对口、梯级利用的原则，烟气的较高温部分在动力循环加以利用，较低温部分和透平排气在制冷循环中进行了梯级利用。

14、4.经过部分冷凝后的排气中有效成分浓度明显提高，对这部分有效成分的回收只需要提供压力提升所需消耗的功，不需要消耗热量，可有效增加系统制冷量。

技术特征：

1.一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统，包括发电动力系统和吸收式制冷系统，其特征在于：所述发电动力系统包括高压泵(1)、蒸汽发生器(2)、透平(14)，所述吸收式制冷系统包括低压泵(7)、精馏罐(13)、冷凝器(11)、蒸发器(9)、吸收器(8)，在发电动力系统和吸收式制冷系统之间设置有用于物料和能量传递的双耦合系统，包括气液分离器(16)、再沸器(4)，所述吸收器(8)的出口分为两路，其中一路依次连接所述高压泵(1)、蒸汽发生器(2)、透平(14)、再沸器(4)、气液分离器(16)，气液分离器(16)的气体出口端依次连接压缩机(3)、精馏罐(13)，气液分离器(16)的液体出口端连接吸收器(8)，精馏罐(13)的底部液体出口连接再沸器(4)，再沸器(4)的气体出口连接精馏罐(13)，再沸器(4)的液体出口连接吸收器(8)，吸收器(8)的另一路出口依次连接低压泵(7)、精馏罐(13)、冷凝器(11)、蒸发器(9)、吸收器(8)。

2.根据权利要求1所述一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统，其特征在于：所述双耦合系统还包括烟气换热器(5)、高压溶液换热器(6)、第一节流阀(18)，所述低压泵(7)的出口依次经过高压溶液换热器(6)、烟气换热器(5)后连接精馏罐(13)，高温烟气依次经过蒸汽发生器(2)和烟气换热器(5)换热，所述再沸器(4)的液体出口依次经过高压溶液换热器(6)、第一节流阀(18)后连接吸收器(8)。

3.根据权利要求2所述一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统，其特征在于：所述双耦合系统还包括低压溶液换热器(17)、预热器(15)、第二节流阀(19)，所述气液分离器(16)的液体出口端依次经过低压溶液换热器(17)、第二节流阀(19)后连接吸收器(8)，所述预热器(15)连接在气液分离器(16)和再沸器(4)之间，低压泵(7)的出口依次经过低压溶液换热器(17)、预热器(15)后连接精馏罐(13)。

4.根据权利要求1所述一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统，其特征在于：还包括分凝器(12)，所述精馏罐(13)的顶部出口经过分凝器(12)后，一路连接冷凝器(11)，一路回到精馏罐(13)。

5.根据权利要求1所述一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统，其特征在于：还包括过冷器(10)、第三节流阀(20)，所述冷凝器(11)的出口依次经过过冷器(10)、第三节流阀(20)后连接蒸发器(9)入口，蒸发器(9)的出口经过过冷器(10)后连接吸收器(8)。

6.根据权利要求1所述一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统，其特征在于：系统中的循环工质为氨水。

7.根据权利要求1所述一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统，其特征在于：所述压缩机(3)的动力来源于所述透平(14)。

技术总结本技术公开了一种余热透平与热泵耦合的冷电联产系统，包括发电动力系统和吸收式制冷系统，吸收器的出口分为两路，其中一路依次连接所述高压泵、蒸汽发生器、透平、再沸器、气液分离器，气液分离器的气体出口端依次连接压缩机、精馏罐，气液分离器的液体出口端连接吸收器，精馏罐的底部液体出口连接再沸器，再沸器的气体出口连接精馏罐，再沸器的液体出口连接吸收器，吸收器的另一路出口依次连接低压泵、精馏罐、冷凝器、蒸发器、吸收器。吸收烟气余热产生的高温高压过热氨水蒸气先经过透平膨胀作功，随后透平排气的冷凝热在制冷循环中被梯级利用，最后回收其中的有效成分用于增加制冷量，实现了动力循环与制冷循环间能量和物质的双重耦合。技术研发人员：康磊,李智,徐振华,郭旭桐,邢华雨受保护的技术使用者：江苏禄航动力科技有限公司技术研发日：20231116技术公布日：2024/6/20