CN111947343B - 一种冷电联产*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷电联产***，其包括吸收式制冷机构及朗肯循环发电机构，所述吸收式制冷机构包括蒸汽冷凝器、制冷蒸发器、发生器及吸收器，所述发生器、所述蒸汽冷凝器、所述制冷蒸发器及所述吸收器依次连通，所述发生器内设置有溴化锂溶液；所述朗肯循环发电机包括预热器、发电蒸发器、汽轮机及发电机，所述预热器分别与所述吸收器及所述发电蒸发器连通，且所述预热器内设置有工质，所述发电蒸发器与所述汽轮机连通，所述汽轮机与所述发电机连接。本发明提供的冷电联产***利用设备的余热作为动力，提供制冷剂发电功能。

Description

一种冷电联产***
技术领域
本发明涉及设备余热回收利用领域，尤其涉及一种冷电联产***。
背景技术
随着陆地资源的日渐枯竭，深海勘探和开发已成为了必然趋势，而进行深海勘探及开发则需要大量的海洋油气钻采设备。所以，近些年来，海洋油气钻采设备建设的数量在迅速增长。作为海洋油气资源开发的基础性设备，各种钻采设备在生产运行的过程中会产生大量的余热，在现有的基础设备上，这些余热大多在空气中自主传播散发了，未能得到有效的回收利用，不仅造成了大量余热资源的浪费，同时也给周围的环境造成一定的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种冷电联产***解决深海勘探及开发设备产生的余热未有效回收利用的问题。
为了达到上述目的，本发明解决技术问题的技术方案是提供一种冷电联产***，其包括吸收式制冷机构及朗肯循环发电机构，所述吸收式制冷机构包括蒸汽冷凝器、制冷蒸发器、发生器及吸收器，所述发生器、所述蒸汽冷凝器、所述制冷蒸发器及所述吸收器依次连通，所述发生器内设置有溴化锂溶液；通过余热将所述发生器内所述溴化锂溶液中的水分蒸发为水蒸气，并使蒸发后的水蒸气进入所述蒸汽泠凝器内凝固形成制冷剂水，再将制冷剂水送入所述制冷蒸发器后蒸发，以利用蒸发吸热的过程实现制冷，且所述制冷蒸发器内蒸发后的气体被所述吸收器吸收，并在所述吸收器内形成冷却水；所述朗肯循环发电机包括预热器、发电蒸发器、汽轮机及发电机，所述预热器分别与所述吸收器及所述发电蒸发器连通，且所述预热器内设置有工质，所述发电蒸发器与所述汽轮机连通，所述汽轮机与所述发电机连接；通过所述吸收器内的冷却水进入所述预热器内，对所述预热器内的工质进行预加热，并在预加热后将所述工质送至所述发电蒸发器内，利用余热对工质进行二次加热，将工质从液体转化为气态，使气态的工质进入所述汽轮机内膨胀并转换为高速气流，以带动所述汽轮机的叶片转动，从而带动发电机转动，通过电磁感应原理产生电流。
与现有技术相比，本发明所提供的冷电联产***具有以下有益效果：
通过用吸收器内具有一定的温度的冷却水对预热器内的工质进行预加热，可在用发电蒸发器将工质蒸发前，使工质先具有一定的温度，以使在后续用生产用水的余热对工质进行二次加热时，加热的效率更高。且，由于利用的是吸收器内由水蒸气重新液化成的冷却水，也相当于进一步利用的热量，增加热量的回收利用率。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的一种冷电联产***的模块示意图；
图2为本发明第一实施例提供的一种冷电联产***的流程示意图；
图3为本发明第一实施例提供的一种冷电联产***的控制机构模块示意图；
附图标记说明：10、冷电联产***；20、吸收式制冷机构；30、朗肯循环发电机构；21、蒸汽冷凝器；22、制冷蒸发器；23、发生器；24、吸收器；25、循环泵；31、预热器；32、发电蒸发器；33、汽轮机；34、发电机；35、生产水泵；36、润滑组件；361、润滑油罐；362、润滑油泵；363、分离器；37、乏气回收组件；371、海水泵；372、海水冷凝器；373、工质泵；40、控制机构；41、温度传感器；42、流量传感器；43、压力传感器；44、模拟量单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-3，本发明提供的一种冷电联产***10包括吸收式制冷机构20、朗肯循环发电机构30，吸收式制冷机构20吸收钻采设备上的余热作为驱动热源，以通过余热在吸收式制冷机构20中形成水的蒸发，并利用蒸发时吸热的原理达到制冷效果。朗肯循环发电机构30将吸收式制冷机构20中排放出的冷却水进行预热，并通过余热进行二次加热后，将热功转换成电能。
具体的，吸收式制冷机构20包括蒸汽冷凝器21、制冷蒸发器22、发生器23及吸收器24，发生器23、蒸汽冷凝器21、制冷蒸发器22及吸收器24依次连通。在发生器23内设置有溴化锂溶液，利用余热对发生器23内的溴化锂溶液进行加热，从而将溴化锂溶液内的水分蒸发。蒸发出来的水蒸气在蒸汽冷凝器21内进行冷凝，形成制冷剂水，制冷剂水再进入制冷蒸发器22内吸热蒸发，从而利用蒸发过程中吸热的原理进行制冷。吸收器24内也设置有溴化锂溶液，发生器23内的溴化锂溶液在被加热蒸发水分后，其浓度变高，而制冷蒸发器22内蒸发的水蒸气进入吸收器24内，将吸收器24内的溴化锂溶液转换为溴化锂稀释液，通过将溴化锂稀释液送入发生器23中再进行加热，可实现一个循环制冷的过程。
朗肯循环发电机构30包括预热器31、发电蒸发器32、汽轮机33及发电机34，吸收器24内未被溴化锂溶液吸收的水蒸气在冷却后形成冷却水，进入至预热器31内，对预热器31内的工质进行预热，在吸收冷却水的热量后，进入发电蒸发器32内利用余热进行二次加热，从而使工质由液相蒸发为气态，而冷却水在完成温度交换后，则从预热器31内排出。蒸发为气态的工质进入至汽轮机33内，气流经过膨胀后转换为高速气流，利用高速气流对汽轮机33转子上的叶片做工，从而带动叶片转动。汽轮机33的叶片与发电机34的输入轴连接，通过叶片的转动，带动发电机34的转子一同转动，从而通过电磁感应作用，产生电流，完成发电工作。通过利用吸收器24内水蒸气形成的冷却水，对预热器31内的工质进行预热，可增加能量的利用率。
可以理解，余热为海洋钻采设备工作后产生的热量，其中，发生器23对溴化锂加热并使其蒸发的余热为利用透平机将海洋钻采设备工作后产生的热量转换形成的气体，而对发电蒸发器32内工质进行二次加热的余热为海洋钻采设备工作后产生的生产水，利用生产水中的热量对发电蒸发器32内的工质进行二次加热。
可以理解，预热器31为换热器，吸收器24内水蒸气冷却后任然具有热量，将工质输入预热器31内利用吸收器24内水蒸气形成的冷却水，可对工质进行预加热。
可以理解，预热器31为多孔翅片式的板式换热器。
可以理解，发电蒸发器32为印刷电路板式换热器。
可以理解，工质为饱和液相氨。
可以理解，吸收式制冷机构20及朗肯循环发电机构30内的气体及液体都是通过管道在各个部件之间流通，即发生器23、蒸汽冷凝器21、制冷蒸发器22及吸收器24之间通过管道依次连通，预热器31分别与吸收器24及发电蒸发器32通过管道连通，发电蒸发器32与汽轮机33通过管道连通。
可以理解，吸收式制冷机构20的管道上覆盖有保温层，以防止传递过程中热量损失。
可以理解，保温层为负荷硅酸盐。
进一步的，吸收式制冷机构20还包括循环泵25，循环泵25设置于发生器23及吸收器24之间，且分别与发生器23及吸收器24连通，以将吸收器24内被稀释的溴化锂稀释液抽至发生器23内。
进一步的，朗肯循环发电机构30还包括生产水泵35，生产水泵35与发电蒸发器32连通，将生产水传输至发电蒸发器32内，从而通过生产水的热量对进入至发电蒸发器32内的工质进行加热，以使工质从液态蒸发为气态。
进一步的，朗肯循环发电机构30还包括润滑组件36，润滑组件36与汽轮机33连通，以向汽轮机33提供润滑油，从而对汽轮机33的叶片转动进行润滑作用。
进一步的，润滑组件36包括润滑油罐361及润滑油泵362，润滑油罐361内设置有润滑油，且通过润滑油泵362与汽轮机33连通，以利用润滑油泵362将润滑油罐361内的润滑油送至汽轮机33，从而在汽轮机33的叶片转动时，对叶片进行润滑。
进一步的，润滑组件36还包括分离器363，分离器363分别与汽轮机33及润滑油罐361连通，由于汽轮机33叶片的转动时通过气态化后的工质吹动，所以在汽轮机33内的润滑油会与部分工质混合，利用分离器363将混合进润滑油的工质分离，即可将润滑油重新送回润滑油罐361内，起到重复使用的作用。
进一步的，朗肯循环发电机构30还包括乏气回收组件37，乏气回收组件37包括海水泵371、海水冷凝器372及工质泵373，海水泵371连通海水与海水冷凝器372，以将海水抽入海水冷凝器372内。海水冷凝器372连通汽轮机33，汽轮机33内的气态工质在带动叶片转动后，进入海水冷凝器372内，经过海水冷却重新凝固成液体。工质泵373分别连通海水冷凝器372及预热器31，以将凝固成液体后的工质抽送至预热器31内，从而形成工质的重复循环利用。
冷电联产***10还包括控制机构40，控制机构40用于控制吸收式制冷机构20及朗肯循环发电机构30的工作。
可以理解，控制机构40为PLC模块，其主要功能为控制吸收式制冷机构20及朗肯循环发电机构30内各部件的运转，以控制所述吸收式制冷机构20及朗肯循环发电机构30的工作。如通过控制机构40控制生产水泵35的开启，以利用生产水泵35给工质二次加热，以使工质蒸发成气态，控制生产水泵35的方式可以是通过连通或切断生产水泵35的电源。
进一步的，控制机构40还包括温度传感器41、流量传感器42、压力传感器43及模拟量单元44，其中，温度传感器41、流量传感器42及压力传感器43可设置于吸收式制冷机构20及朗肯循环发电机构30的任意处，以监测吸收式制冷机构20及朗肯循环发电机构30中的温度、流体速度及流体压力，并通过模拟量单元44将温度、流体速度及流体压力转换为可直接观测的数据，并通过人机界面进行显示。
本发明提供的一种冷电联产***10的工作原理为：利用海洋油气钻采设备工作后的热量，作为吸收式制冷机构20及朗肯循环发电机构30的加热源，从而利用吸收式制冷机构20提供制冷功能，同时利用朗肯循环发电机构30利用电磁感应原理产生电量，充分利用了浪费的余热。
与现有技术相比，本发明所提供的冷电联产***、存储介质及***具有以下有益效果：
通过用吸收器内具有一定的温度的冷却水对预热器内的工质进行预加热，可在用发电蒸发器将工质蒸发前，使工质先具有一定的温度，以使在后续用生产用水的余热对工质进行二次加热时，加热的效率更高。且，由于利用的是吸收器内由水蒸气重新液化成的冷却水，也相当于进一步利用的热量，增加热量的回收利用率。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种冷电联产***，其特征在于：包括
吸收式制冷机构及朗肯循环发电机构，所述吸收式制冷机构包括蒸汽冷凝器、制冷蒸发器、发生器及吸收器，所述发生器、所述蒸汽冷凝器、所述制冷蒸发器及所述吸收器依次连通，所述发生器内设置有溴化锂溶液；
通过余热将所述发生器内所述溴化锂溶液中的水分蒸发为水蒸气，并使蒸发后的水蒸气进入所述蒸汽泠凝器内凝固形成制冷剂水，再将制冷剂水送入所述制冷蒸发器后蒸发，以利用蒸发吸热的过程实现制冷，且所述制冷蒸发器内蒸发后的气体被所述吸收器吸收，并在所述吸收器内形成冷却水；
所述朗肯循环发电机包括预热器、发电蒸发器、汽轮机、发电机及乏气回收组件，所述预热器分别与所述吸收器及所述发电蒸发器连通，且所述预热器内设置有工质，所述发电蒸发器与所述汽轮机连通，所述汽轮机与所述发电机连接，所述乏气回收组件包括海水泵、海水冷凝器及工质泵，所述海水泵连通海水及所述海水冷凝器，以将海水抽入所述海水冷凝器内，所述海水冷凝器连通所述汽轮机，所述汽轮机内气态的工质在带动叶片转动后，进入所述海水冷凝器内，经过海水的冷却凝固为液体，所述工质泵分别连通所述海水冷凝器及所述预热器，以将所述海水冷凝器内液体的工质送至所述预热器内，实现工质的重复使用；
通过所述吸收器内的冷却水进入所述预热器内，对所述预热器内的工质进行预加热，并在预加热后将所述工质送至所述发电蒸发器内，利用余热对工质进行二次加热，将工质从液体转化为气态，使气态的工质进入所述汽轮机内膨胀并转换为高速气流，以带动所述汽轮机的叶片转动，从而带动发电机转动，通过电磁感应原理产生电流。
2.如权利要求1所述的一种冷电联产***，其特征在于：
所述吸收式制冷机构还包括循环泵，所述循环泵设置于所述发生器与所述吸收器之间，且分别与所述发生器及所述吸收器连通，所述吸收器内也设置有溴化锂溶液。
3.如权利要求1所述的一种冷电联产***，其特征在于：
所述朗肯循环发电机构还包括生产水泵，所述生产水泵与所述发电蒸发器连通，通过所述生产水泵将生产用水抽入所述发电蒸发器内，以利用生产用 水的余热对所述发电蒸发器进行二次加热。
4.如权利要求1所述的一种冷电联产***，其特征在于：
所述朗肯循环发电机构还包括润滑组件，所述润滑组件与所述汽轮机连通，以向所述汽轮机提供润滑油，从而对所述汽轮机的叶片转动进行润滑。
5.如权利要求4所述的一种冷电联产***，其特征在于：
所述润滑组件包括润滑油罐和润滑油泵，所述润滑油罐内设置润滑油，且通过所述润滑油泵与所述汽轮机连通，以利用所述润滑油泵将所述润滑油罐内的润滑油送至所述汽轮机内。
6.如权利要求5所述的一种冷电联产***，其特征在于：
所述润滑组件还包括分离器，所述分离器分别与所述汽轮机及所述润滑油罐连通，以将润滑油中混合的工质分离。
7.如权利要求1所述的一种冷电联产***，其特征在于：
所述冷电联产***还包括控制机构，所述控制机构与所述吸收式制冷机构及所述朗肯循环发电机构信号连接，以控制所述吸收式制冷机构及所述朗肯循环发电机构工作。
8.如权利要求7所述的一种冷电联产***，其特征在于：
所述控制机构包括温度传感器、流量传感器、压力传感器及模拟量单元，以通过所述温度传感器、所述流量传感器及所述压力传感器监测所述吸收式制冷机构及朗肯循环发电机构的温度、流体速度及流体压力，并利用所述模拟量单元转换为可直接观测的数据。
9.如权利要求1所述的一种冷电联产***，其特征在于：
所述发生器、所述蒸汽冷凝器、所述制冷蒸发器及所述吸收器之间通过管道依次连通，且管道上覆盖有负荷硅酸盐的保温层。
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