CN111852684A - 余热回收发电*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种余热回收发电***。该***包括：主机，主机产生烟气；第一换热装置，第一换热装置与主机连通；气液分离装置，与第一换热装置连通；膨胀机发电机组，与气液分离装置的蒸汽出口连通，用于利用蒸汽发电；混合装置，用于将第二混合工质和降低温度的蒸汽混合；制冷***，制冷***与混合装置连通，用于将混合后的第二混合工质和蒸汽液化为第一混合工质；第一混合工质为至少包括两种工质的混合物，其中至少一种工质的沸点低于100摄氏度。相对于现有技术中采用水作为工质，可以在烟气的温度不高的情况下也产生供发电用的蒸汽，进而提高热量的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及船舶节能技术领域，具体涉及一种余热回收发电***。
背景技术
国际海事组织(IMO)确立了“船舶能效设计指数”(EEDI)和“船舶能效管理计划”(SEEMP)两项船舶能效标准。这是第一个专门针对国际海运温室气体减排的强制性法律文件，并已于2013年1月1日在安放龙骨的400总吨及以上国际航行船舶上实施。
已知柴油机热效率一般为45％～50％。冷却水通过对外换热带走热量约20％～25％。废气带走的热量约25％～30％。目前，二冲程低速柴油机拥有所有热机中最高的效率——接近50％，但仍有一半以上的燃料能量未被利用。
主机排气余热回收发电技术，属于热能的二次利用技术，可提高燃油利用率，降低装机功率。因此，采用船舶主机排气余热发电技术是减少CO2排放、降低EEDI的一个重要技术方向。目前，工业上对于中低温排气余热回收发电形式中主要为蒸汽朗肯循环发电和有机朗肯循环(ORC)发电，不同的形式根据其循环特点应用于不同的领域或场合中。船舶柴油机排气多为260℃-350℃中低温热源，且船舶在运行过程中，随着海况的变化，主机的运行负荷也跟着变化，排气的参数也跟着变化，因此排气余热回收***容易偏离设计工况。目前国外部分船舶已有应用蒸汽朗肯循环发电技术，该技术在船舶排气余热回收发电中存在以下不足：
(1)对于中低温热源，水或者有机物作为工质，水蒸汽或有机物蒸汽定温蒸发，蒸发设备受节点温差的限制，无法将排气的温度降到理想的范围，无法充分回收余热；
(2)当主机运行负荷偏离余热回收发电***设计工况时，***余热回收的效率降低，无法充分回收余热；
(3)***余热回收冷电转换效率低，对于中低温的余热回收冷电转换效率仅为15％-25％，其余的热量以35℃-45℃冷却水的形式排掉而无法回收。
针对上述船舶主机余热回收中存在的不足，提供一种能对中低温热源进行回收且余热回收的效率较高的余热回收发电***是需要解决的技术问题。
发明内容
为了至少部分解决上述的问题，本发明提供了一种余热回收发电***。该余热回收发电***包括：
主机，所述主机产生烟气；
第一换热装置，所述第一换热装置与所述主机连通，用于将第一混合工质与所述烟气热交换，进而加热所述第一混合工质以产生第一蒸汽；
气液分离装置，所述气液分离装置与所述第一换热装置连通，用于将所述第一混合工质受热产生的第二混合工质和所述第一蒸汽分离；
膨胀机发电机组，所述膨胀机发电机组与所述气液分离装置的第一蒸汽出口连通，用于利用所述第一蒸汽发电；
混合装置，所述混合装置分别与所述气液分离装置的第二混合工质出口以及所述膨胀机发电机组的出口连通，用于将所述第二混合工质和降低温度的所述第一蒸汽混合成气液混合物；
制冷***，所述制冷***与所述混合装置连通，用于对所述气液混合物冷凝，以将所述气液混合物液化为所述第一混合工质；
其中，所述第一混合工质为至少包括两种工质的混合物，其中至少一种所述工质的沸点低于100摄氏度。
在实施方式中，所述第二混合工质为所述第一混合工质中沸点最低的工质部分蒸发为所述第一蒸汽后的混合物，所述第一蒸汽为所述第一混合工质中沸点最低的工质蒸发而形成。
在实施方式中，所述第一混合工质为氨水。
在实施方式中，所述第一混合工质包括制冷剂R401A、R402B、R405A、R407C、R409A中的至少一种。
在实施方式中，还包括第二换热装置，所述第二换热装置的热侧位于所述混合装置和所述制冷***之间，所述第二换热装置的冷侧位于所述第一换热装置和所述制冷***之间。
在实施方式中，还包括第三换热装置，所述第三换热装置的热侧位于所述气液分离装置和所述混合装置之间，所述第三换热装置的冷侧位于所述第二换热装置的冷侧和所述第一换热装置之间。
在实施方式中，所述第三换热装置的热侧和所述混合装置之间设置有调压阀，用于控制所述第二混合工质输入到所述混合装置中的流量。
在实施方式中，还包括变频设备，所述变频设备与所述膨胀机发电机组连接，用于控制所述膨胀机发电机组。
在实施方式中，所述制冷***包括：
第一冷凝器，所述第一冷凝器与所述第二换热装置连接，所述第一冷凝器的热侧与所述第二换热装置的热侧连通并且流通有经过所述第二换热装置后的所述气液混合物，所述第一冷凝器的冷侧流通有第三混合工质，所述第一冷凝器用于将所述第三混合工质与所述气液混合物进行热交换，所述第三混合工质受热形成高压低温的第二蒸汽和第四混合工质；
第二冷凝器，所述第二冷凝器与所述第一冷凝器连接，所述第二冷凝器的冷侧流通有低温回水，所述第二冷凝器的热侧与所述第一冷凝器的冷侧连通并且流通有高压低温的所述第二蒸汽，所述第二蒸汽与所述低温回水热交换进而冷凝为高压低温的第四混合工质；
第一节流阀，所述第一节流阀与所述冷凝器连接，用于将高压低温的所述第四混合工质降压为低压低温的所述第四混合工质；
蒸发器，所述蒸发器与第一节流阀连接，所述蒸发器用于接收所述第一节流阀输入的低压低温的所述第四混合工质，所述第四混合工质在蒸发器中蒸发并吸收所述蒸发器中的冷水工质热量进而变为所述第二蒸汽，所述冷水工质进一步地放热进而被冷却为更低温的冷水工质；
吸收器，所述吸收器分别与所述第一冷凝器和所述蒸发器连接，所述吸收器用于将所述第二蒸汽和所述第四混合工质混合形成所述第三混合工质。
在实施方式中，所述制冷***还包括：
第四换热装置，所述第四换热装置热侧的进口与所述第一冷凝器连接，所述第四换热装置热侧的出口与所述吸收器连接，所述第四换热装置冷侧的进口与所述吸收器连接，所述第四换热装置冷侧的出口与所述第一冷凝器连接，所述第四换热装置用于将所述第四混合工质与所述第三混合工质进行热交换。
在实施方式中，所述制冷***中的第三混合工质包括氨水、水-氯化锂、水-碘化锂、水-溴化锂、氨-硝酸锂、氨-硫氰酸钠中的至少一种非共沸混合物。
根据本发明的余热回收发电***，可以将主机(比如船舶柴油机)产生的烟气所携带的能量进行充分地利用，弥补已知的余热回收***中存在的不足。并且第一混合工质可以作为循环工质，充分回收烟气所携带的能量，将回收的热能转化为电能，同时余热回收发电***还包括制冷***，能利用无法转化为电能的低温余热制冷，从而进一步地提高热能的利用率。
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
图1为本发明的实施例提供的余热回收发电***的结构示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
图1为本发明的实施例提供的余热回收发电***的结构示意图。如图1所示，该***包括：主机10、第一换热装置21、气液分离装置31、膨胀机发电机组40、混合装置51、制冷***60。
具体地，在该实施例中，主机10可以为船舶用柴油机等动力输出单元。主机10能够产生烟气。该烟气可以为中高温烟气。第一换热装置21与主机10连通，用于将第一混合工质与烟气热交换，进而加热第一混合工质。具体地，第一换热装置21与主机10的排气通道相连通，使得主机10排出的烟气可以进入到第一换热装置21中。第一换热装置21进而可以利用具有中高温的烟气加热第一混合工质。例如，第一换热装置21可以为工业用换热器。该第一换热装置21可以包括热侧和冷侧。冷侧和热侧可以为相互缠绕并热接触的管道。热侧用于流通烟气，冷侧用于流通第一混合工质，使得热侧能向冷侧进行热传递，进而将冷侧的第一混合工质加热。该第一换热装置21以及后面说明的第二换热装置22以及第三换热装置23均可以为现有技术中的工业用换热器结构，在此不再赘述。
第一混合工质为至少包括两种工质的混合物，其中至少一种工质的沸点低于100摄氏度。例如，第一混合工质可以为氨水混合物，其中，氨气的沸点低于100摄氏度，使得氨水混合物受热后，氨气容易蒸发形成氨蒸汽，剩余的部分则为含有少量的氨气的水。较佳地，氨是有标准的常规化学溶剂，广泛应用于农业、制冷、电力工业等，处理得当，是符合生态学的安全化学制剂，且氨水工质价格比有机工质便宜得多。相对于现有技术中采用水作为工质，可以在烟气的温度不高的情况下也产生供发电用的蒸汽，进而提高热量的利用率。
另外，与水、有机工质相比，在蒸发过程中氨水变温蒸发，可以减少工质吸热过程的不可逆损失，与热源温度形成良好的匹配特性，提高热源利用率。第一混合工质受热后形成第二混合工质以及第一蒸汽(例如氨蒸汽)。氨的临界压力为12MPa，以氨水作为工质可在较高的吸热温度下降低承压部件的工作压力，有利于余热回收发电***的饱和换热设备以及管道***的设计和运行，降低设备投资。
需要说明的是，第二混合工质在不同的过程中其含有的氨气的含量不同，但其含量较低，均称为第二混合工质。所以下面的说明书中，第一混合工质为氨含量较高的氨水(富氨溶液)；第二混合工质也即为氨含量较少的氨水混合物(贫氨溶液)，第一蒸汽即为主要部分的氨气以及剩余部分的水蒸气。
当然地，按照本发明的发明思路，第一混合工质可以包括制冷剂R401A、R402B、R405A、R407C、R409A中的至少一种。其只要满足其中至少一种工质的沸点低于100摄氏度，即低于水的沸点，都是符合本申请的要求。
以下以第一混合工质为氨含量较高的氨水(富氨溶液)；第二混合工质也即为氨含量较少的氨水混合物(贫氨溶液)，第一蒸汽即为主要部分的氨气以及剩余部分的水蒸气进行说明。
第一混合工质受热后会产生第二混合工质和第一蒸汽。具体地，在本实施例中，氨水受热后产生氨蒸汽以及含有少量的氨气的氨水混合物。该混合物通过管道进入到与第一换热装置21相连接的气液分离装置31中。混合物进入到气液分离装置31中后，第一蒸汽(例如氨蒸汽)通过设置在气液分离装置31的例如上部的管道进入到与其相连接的膨胀机发电机组40中，膨胀机发电机组40进而可以利用氨蒸汽发电。气液分离装置31中的含有少量的氨气的氨水混合物(第二混合工质)可以通过设置在气液分离装置31的例如下部的管道流出。
具有高温高压的第一蒸汽在膨胀机发电机组40中做功后，变成低压低温的第一蒸汽后由膨胀机发电机组40的出口排出。混合装置51可以分别与气液分离装置31的第二混合工质出口以及膨胀机发电机组40的出口连通，用于将第二混合工质和降低温度的第一蒸汽混合。第一蒸汽可以在混合装置51中与含有少量的氨气的水混合，进而形成气液混合物。
具体地，膨胀机发电机组40可以为高进气压力的透平，可以采用向心透平、离心透平、螺杆膨胀机等形式。发电机可以根据功率等级和转速情况，选择高速发电机或者低速发电机。如果采用高速发电机，则膨胀机直接与发电机同轴或者通过联轴器连接。如果采用低速发电机，则膨胀机与发电机之间可以采用减速齿轮箱进行连接。
在实施例中，为了能更高效地利用烟气的热量，最大限度地降低了放热过程中的不可逆损失，提高热能利用效率，该***还包括第二换热装置22。具体地，第二换热装置22的热侧位于混合装置51和制冷***60之间，其中，制冷***60与混合装置51连通，用于对混合装置51中混合后产生的气液混合物(即第二混合工质和第一蒸汽的气液混合物)进行冷凝。第二换热装置22的冷侧位于第一换热装置21和制冷***60之间。第二换热装置22利用从气液分离装置31出来的第二混合工质(含有少量氨气的氨水混合物)的热量对制冷***60冷凝后的第一混合工质进行加热。进而保证第一混合工质在进入到第一换热装置21之前可以上升到适当地温度，进而保证第一混合工质在第一换热装置21中更好地进行热交换。
进一步地，该***还可以包括第三换热装置23。第三换热装置23的热侧可以位于气液分离装置31和混合装置51之间。第三换热装置23的冷侧可以位于第二换热装置22的冷侧和第一换热装置21之间。第三换热装置23利用刚从混合装置51中出来的第二混合工质和第一蒸汽的气液混合物的热量对冷凝后的第一混合工质进行加热，使得第二混合工质和第一蒸汽的气液混合物在进入制冷***60前可以降低到相对较低的温度，使得制冷***60的冷凝功耗更低，且能阶梯型地充分利用热量，进而提高热量的利用率。
制冷***60可以与混合装置51连通，用于将混合后的气液混合物(含有少量氨气的氨水混合物和氨蒸汽)冷凝液化为第一混合工质。具体地，制冷***60包括依次连通的第一冷凝器61、第二冷凝器62，蒸发器63、吸收器64以及第四换热装置65。具体地，第一冷凝器61包括两个进口，三个出口，一个进口与发电***中的第二换热装置22的热侧出口相连接，另一个进口与制冷***60的第四换热装置65的冷侧出口连接，一个出口与发电***中靠近第二换热装置的泵体90的进口相连，一个出口与制冷***60的第四换热装置65的热侧进口连接，另一个出口与制冷***60第二冷凝器62连接。
第一冷凝器61的热侧为待冷凝为第一混合工质的气液混合物(混合后的第二混合工质和第一蒸汽的气液混合物)，第一冷凝器61的冷侧为制冷***60的第三混合工质，其中，第三混合工质即为制冷工质，以下均以制冷工质进行说明。较佳地，制冷工质可以为氨水工质。第一冷凝器61中的气液混合物还具有一定的热量，因此氨水工质能与气液混合物进行热交换，使得氨水工质在第一冷凝器61中被热源(气液混合物)加热。
制冷***60的氨水工质受热后分离出一定量的富氨蒸汽(即为第二蒸汽)并在第一冷凝器61中气液分离。分离出的富氨蒸汽通过管道进入与第一冷凝器61相连接的第二冷凝器62中，未蒸发的氨水溶液则变为贫氨溶液(即为第四混合工质)，进入与第一冷凝器61连接的第四换热装置65中。
在制冷***60中的制冷工质，可以氨水为制冷工质，以气液混合物作为制冷***60热源，利用氨水低蒸发温度的特点进一步地回收发电***中需要排放的热量，并将这部分低温热转化为-60～10℃的冷水，进而提高发电***的热能利用率。可选地，制冷***60中的制冷工质也可以是水-氯化锂(LiCl-H2O)、水-碘化锂(LiI-H2O)、水-溴化锂(LiBr-H2O)、氨-硝酸锂(NH3-LiNO3)、氨-硫氰酸钠(NH3-NaSCN)等其他非共沸混合物，可以根据实际的使用需求进行选择。可以理解的，当为水-氯化锂(LiCl-H2O)时，第四混合工质即为含有少量氯化锂的水溶液，第二蒸汽为富含氯化锂的蒸汽。
制冷***60中第二冷凝器62，其热侧为富氨蒸汽(即为第二蒸汽)，冷侧为低温回水(冷水)。富氨蒸汽在该冷凝器中冷凝放热进而加热低温回水，富氨蒸汽则冷凝为高压低温的富氨溶液。
第一节流阀66的进口与第二冷凝器62热侧出口连接，出口与蒸发器63进口连接，由此富氨蒸汽(即为第二蒸汽)冷凝成的富氨溶液由第二冷凝器62中流出并通过第一节流阀66进入到蒸发器63中。具体地，制冷***60的第一节流阀66，其作用是对冷凝的高压低温的富氨溶液进行降压调节，将其降压为低压低温富氨溶液，进而实现其在蒸发器63中较低温条件下蒸发。低压低温富氨溶液在蒸发器63中蒸发并吸收冷水工质热量，变为低压富氨蒸汽，冷水工质进一步地放热进而被冷却为更低温的冷水工质(冷水)，实现冷水工质产出并可以将冷水工质用于制冷。
制冷***60中的吸收器64，在低压条件下，利用来自第一冷凝器61的贫氨溶液(即为第四混合工质)吸收来自蒸发器63的低压富氨蒸汽(即为第二蒸汽)，吸收过程后产生氨水工质，进而实现制冷工质的循环。
具体地，吸收器64可以有三个进口和两个出口，三个进口分别与蒸发器63冷侧出口、第二节流阀67出口以及低温回水进口，两个出口中一个是低温回水吸热后排出口，另一出口与泵体90进口连接，其中该泵体90用于对吸收器64的基础氨水溶液进行增压调节，泵体90进口与吸收器64出口连接，出口与热交换器的冷侧进口连接。吸收器64通过低温回水(冷水)吸收贫氨溶液(即为第四混合工质)吸收低压富氨蒸汽(即为第二蒸汽)过程放出的热量而进一步促进氨水工质的产出。
第四换热装置65热侧的进出口分别与第一冷凝器61的出口和第二节流阀67的进口连接，其冷侧的进出口分别与泵体90出口和第一冷凝器61的进口连接。制冷***60中的第四换热装置65，其主要作用是实现对第一冷凝器61产生的高温贫氨溶液(即为第四混合工质)的热能进行回收，进而提高该***的热能的整体利用率。
制冷***60将气液混合物冷凝后形成的第一混合工质(氨水)，第一混合工质可以通过设置在制冷***60和第一换热装置21之间的泵体90给输送到第一换热装置21内，进而形成一个完整的换热循环。
在本实施例中，气液分离装置31和混合装置51之间还可以设置有调压阀72。该调压阀72可以为两级。调压阀72可以控制气液分离装置31中第二混合工质进入到混合装置51中的量，进而调节混合装置51混合后中的混合物的浓度。例如，当第二混合工质大量加入到混合装置51中后，氨水中氨的浓度便下降。考虑到海况的变化使主机10运行在不同的负荷，这时余热回收***也将运行在非设计工况。此时，可以通过调节运行***中氨水的混合比例(浓度)，改变氨水的蒸发温度等特性，优化运行***，可使热源的放热过程与氨水的吸热过程曲线更好的匹配，最大限度地降低了放热过程中的不可逆损失，提高了热能利用效率。
在本实施中，该***还包括变频设备80。变频设备80可以与膨胀机发电机组40电连接。其主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器调整电源频率，使发出的电能满足船舶电网的要求，另外，变频器还可以有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (11)
1.一种余热回收发电***，其特征在于，包括：
主机，所述主机产生烟气；
第一换热装置，所述第一换热装置与所述主机连通，用于将第一混合工质与所述烟气热交换，进而加热所述第一混合工质以产生第一蒸汽；
气液分离装置，所述气液分离装置与所述第一换热装置连通，用于将所述第一混合工质受热产生的第二混合工质和所述第一蒸汽分离；
膨胀机发电机组，所述膨胀机发电机组与所述气液分离装置的第一蒸汽出口连通，用于利用所述第一蒸汽发电；
混合装置，所述混合装置分别与所述气液分离装置的第二混合工质出口以及所述膨胀机发电机组的出口连通，用于将所述第二混合工质和降低温度的所述第一蒸汽混合成气液混合物；
制冷***，所述制冷***与所述混合装置连通，用于对所述气液混合物冷凝，以将所述气液混合物液化为所述第一混合工质；
其中，所述第一混合工质为至少包括两种工质的混合物，其中至少一种所述工质的沸点低于100摄氏度。
2.根据权利要求1所述的余热回收发电***，其特征在于，所述第二混合工质为所述第一混合工质中沸点最低的工质部分蒸发为所述第一蒸汽后的混合物，所述第一蒸汽为所述第一混合工质中沸点最低的工质蒸发而形成。
3.根据权利要求1所述的余热回收发电***，其特征在于，所述第一混合工质为氨水。
4.根据权利要求1所述的余热回收发电***，其特征在于，所述第一混合工质包括制冷剂R401A、R402B、R405A、R407C、R409A中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的余热回收发电***，其特征在于，还包括第二换热装置，所述第二换热装置的热侧位于所述混合装置和所述制冷***之间，所述第二换热装置的冷侧位于所述第一换热装置和所述制冷***之间。
6.根据权利要求5所述的余热回收发电***，其特征在于，还包括第三换热装置，所述第三换热装置的热侧位于所述气液分离装置和所述混合装置之间，所述第三换热装置的冷侧位于所述第二换热装置的冷侧和所述第一换热装置之间。
7.根据权利要求6所述的余热回收发电***，其特征在于，所述第三换热装置的热侧和所述混合装置之间设置有调压阀，用于控制所述第二混合工质输入到所述混合装置中的流量。
8.根据权利要求1所述的余热回收发电***，其特征在于，还包括变频设备，所述变频设备与所述膨胀机发电机组连接，用于控制所述膨胀机发电机组。
9.根据权利要求5所述的余热回收发电***，其特征在于，所述制冷***包括：
第一冷凝器，所述第一冷凝器与所述第二换热装置连接，所述第一冷凝器的热侧与所述第二换热装置的热侧连通并且流通有经过所述第二换热装置后的所述气液混合物，所述第一冷凝器的冷侧流通有第三混合工质，所述第一冷凝器用于将所述第三混合工质与所述气液混合物进行热交换，所述第三混合工质受热形成高压低温的第二蒸汽和第四混合工质；
第二冷凝器，所述第二冷凝器与所述第一冷凝器连接，所述第二冷凝器的冷侧流通有低温回水，所述第二冷凝器的热侧与所述第一冷凝器的冷侧连通并且流通有高压低温的所述第二蒸汽，所述第二蒸汽与所述低温回水热交换进而冷凝为高压低温的第四混合工质；
第一节流阀，所述第一节流阀与所述冷凝器连接，用于将高压低温的所述第四混合工质降压为低压低温的所述第四混合工质；
蒸发器，所述蒸发器与所述第一节流阀连接，所述蒸发器用于接收所述第一节流阀输入的低压低温的所述第四混合工质，所述第四混合工质在蒸发器中蒸发并吸收所述蒸发器中的冷水工质的热量进而变为所述第二蒸汽，所述冷水工质进一步地放热进而被冷却为更低温的冷水工质；
吸收器，所述吸收器分别与所述第一冷凝器和所述蒸发器连接，所述吸收器用于将所述第二蒸汽和所述第四混合工质混合形成所述第三混合工质。
10.根据权利要求9所述的余热回收发电***，其特征在于，所述制冷***还包括：
第四换热装置，所述第四换热装置热侧的进口与所述第一冷凝器连接，所述第四换热装置热侧的出口与所述吸收器连接，所述第四换热装置冷侧的进口与所述吸收器连接，所述第四换热装置冷侧的出口与所述第一冷凝器连接，所述第四换热装置用于将来自所述第一冷凝器的所述第四混合工质与来自所述吸收器的所述第三混合工质进行热交换。
11.根据权利要求9所述的余热回收发电***，其特征在于，所述制冷***中的第三混合工质包括氨水、水-氯化锂、水-碘化锂、水-溴化锂、氨-硝酸锂、氨-硫氰酸钠中的至少一种非共沸混合物。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008088892A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Xenesys Inc | 非共沸混合媒体サイクルシステム |
| CN201866983U (zh) * | 2010-11-15 | 2011-06-15 | 西安思安新能源有限公司 | 吸收式冷功联供循环*** |
| WO2012065296A1 (zh) * | 2010-11-15 | 2012-05-24 | 思安新能源股份有限公司 | 吸收式冷功联供循环***和吸收式冷功联供方法 |
| CN103306764A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-09-18 | 重庆大学 | 一种带两相膨胀机的Kalina循环*** |
| CN103542597A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-01-29 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种适于回收变温热源的功冷联供*** |
-
2019
- 2019-04-30 CN CN201910365176.XA patent/CN111852684A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008088892A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Xenesys Inc | 非共沸混合媒体サイクルシステム |
| CN201866983U (zh) * | 2010-11-15 | 2011-06-15 | 西安思安新能源有限公司 | 吸收式冷功联供循环*** |
| WO2012065296A1 (zh) * | 2010-11-15 | 2012-05-24 | 思安新能源股份有限公司 | 吸收式冷功联供循环***和吸收式冷功联供方法 |
| CN103306764A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-09-18 | 重庆大学 | 一种带两相膨胀机的Kalina循环*** |
| CN103542597A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-01-29 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种适于回收变温热源的功冷联供*** |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘煜森等: "卡琳娜海洋温差发电循环性能研究", 《海洋技术学报》 * |
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