CN112833482A - 一种固体蓄热与蒸汽型吸收式联合冷热双供*** - Google Patents

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Abstract

一种固体蓄热与蒸汽型吸收式联合冷热双供***，属于固体蓄热技术领域。该发明采用镁砖作为固体蓄热材料，吸收式制冷机工质对采用溴化锂‑水二元溶液。固体蓄能技术不仅克服了传统用锅炉提供蒸汽作为热源时所带来的污染问题，且占地面积小、储热温度高、蓄热能力强，蓄热率可以超过85％，输出温度稳定，应用范围更广。特别是，固体蓄热技术利用峰谷电价政策，可以使运行费用大幅降低，不仅清洁无污染，还有利于保障电网安全、提高清洁能源比例、提升能源利用效率。此外，本***与地源热泵相结合，供冷季制冷***吸收土壤热量，夏季向土壤排热，实现冷热双供，增加了可再生能源的利用，环保效益显著。

Description

一种固体蓄热与蒸汽型吸收式联合冷热双供***
技术领域
本发明属于固体蓄热技术领域，特别涉及一种固体蓄热与蒸汽型吸收式联合冷热双供***。
背景技术
随着电力价格体制改革和生态环保压力的加大，清洁能源越来越受到重视。固体蓄热技术是将夜晚低谷电以热能形式储存起来，峰电时段放热的一种清洁能源利用技术。在各种非相变蓄能技术中，水蓄热和固体蓄热是发展较成熟且被广泛运用的蓄能技术，然而前者主要缺点是蓄能密度小、蓄热装置体积大和放热时水温不稳定，后者储热温度高、占地面积小、蓄热能力远大于前者，蓄热率可以超过85％，且其输出温度稳定，应用范围更广。将固体蓄热技术与传统溴化锂吸收式制冷***、地源热泵有机结合，可以兼顾经济效益和社会效益。固体蓄热技术利用峰谷电价政策，可以使运行费用大幅降低，不仅清洁无污染，还有利于保障电网安全、提高清洁能源比例、提升能源利用效率。地源热泵技术属于可再生能源利用技术，且其装置运行没有任何污染，不受地域、资源等限制，使地热能成为清洁的可再生能源的一种形式。为进一步挖掘固体蓄热技术的应用潜力、优化吸收式制冷***热源形式，发明了一种固体蓄热与蒸汽型吸收式联合冷热双供***，本***采用的是固体显热蓄热方式，将低谷电以热能的形式储存在固体中，并在需要时将所储存的热量转化为蒸汽，驱动溴化锂吸收式***，在冬季实现供暖，在夏季实现制冷，有效提高了清洁能源比例和能源利用效率。此外，本***与地源热泵相结合，增加了可再生能源的利用，环保效益显著。
发明内容
本发明提供一种固体蓄热与蒸汽型吸收式联合冷热双供***。固体蓄热采用镁砖作为蓄热材料，吸收式制冷工质对采用溴化锂-水二元溶液。固体蓄能技术克服了传统用锅炉提供蒸汽的吸收式制冷***运行时所带来的污染问题，且运行费用及用户承担费用降低，提高用电负荷，助力峰谷调节。
一种固体蓄热与蒸汽型吸收式联合冷热双供***，其特征在于：应用如下一种蓄能兼冷热双供***，该***包括：固体蓄热装置(1)、空气-水换热器(2)、发生器(3)、冷凝器(4)、蒸发器(5)、吸收器(6)、溶液换热器 (7)、空调末端(8)和地埋管换热器(9)。第一节流阀(Ex1)位于冷凝器 (4)和蒸发器(5)之间，流向为从冷凝器(4)流向蒸发器(5)，冷剂水经过第一节流阀(Ex1)发生节流过程；第二节流阀(Ex2)位于吸收器(6)和溶液换热器(7)之间，流向为从溶液换热器(7)流向吸收器(6)，溶液经过第二节流阀(Ex2)发生节流过程；第一阀门(V1)和第二阀门(V2)位于蒸发器(5)与空调末端(8)之间，为截止阀，第一阀门(V1)负责控制从蒸发器(5)流向空调末端(8)的冷水，第二阀门(V2)负责控制从空调末端(8)流向蒸发器(5)的回水；第三阀门(V3)、第四阀门(V4)位于冷凝器(4)和空调末端(8)之间，为截止阀，第三阀门(V3)负责控制从冷凝器(4)流向空调末端(8)的热水，第四阀门(V4)负责控制从空调末端(8) 流向冷凝器(4)的回水；第五阀(V5)和第六阀门(V6)位于冷凝器(4) 与地埋管换热器(9)之间，为截止阀，第五阀门(V5)负责控制从地埋管换热器(9)流向冷凝器(4)的冷却水回水，第六阀门(V6)负责控制从冷凝器(4)流向地埋管换热器(9)的冷却水；第七阀门(V7)和第八阀门(V8) 位于蒸发器(5)与地埋管换热器(9)之间，为截止阀，第七阀门(V7)负责控制从蒸发器(5)流向地埋管换热器(9)的冷水，第八阀门(V8)负责控制地埋管换热器(9)从流向蒸发器(5)的回水。第一号泵(P1)位于空气 -水换热器(2)和发生器(3)之间，第二号泵(P2)位于吸收器(6)和溶液换热器(7)之间，第三号泵(P3)位于冷凝器(4)与地埋管换热器(9)之间，第四号泵(P4)位于蒸发器(5)与空调末端(8)之间。
固体蓄热装置(1)与空气-水换热器(2)连成一个空气循环回路，固体蓄热装置(1)接高压线利用低谷电进行蓄热，空气流经固体蓄热装置(1) 被加热，300℃～500℃的高温空气通过管路输送至空气-水换热器(2)进行换热，换热完毕后，再通过管路经第一号泵(P1)输送回固体蓄热装置中进行加热。空气-水换热器(2)与发生器(3)连成一个蒸汽驱动循环回路，管道中的水与300℃～500℃的高温空气在空气-水换热器(2)中进行换热后变为1.6～1.8MPa的蒸汽，输送至发生器(3)中驱动吸收式制冷***，驱动完毕后再通过管道输送回空气-水换热器(2)中进行加热。发生器(3)、吸收器(6) 与溶液换热器(7)连成一个吸收剂循环回路，来自吸收器(6)的质量浓度为55％～59％的稀溶液被第二号泵(P2)加压，之后，进入溶液换热器(7)中换热，然后进入到发生器(3)中被加热，质量浓度为55％～59％的稀溶液汽化产生的冷剂蒸气进入到冷凝器(4)中，而发生器(3)中的质量浓度为 60％～64％的浓溶液进入溶液换热器(7)中进行换热，再经过第二节流阀(Ex2) 降压后，进入吸收器(6)中，质量浓度为60％～64％的浓溶液在吸收器(6) 中吸收来自蒸发器(5)的冷剂水蒸气，变为质量浓度为55％～59％的稀溶液。发生器(3)、冷凝器(4)、蒸发器(5)、吸收器(6)和溶液换热器(7)连成一个制冷剂循环回路，来自发生器(3)的冷剂水蒸气在冷凝器(4)内发生冷凝过程，冷剂水蒸气冷凝为饱和水，再经过第一节流阀(Ex1)降压，饱和水转变为冷剂湿蒸气，冷剂湿蒸气在蒸发器(5)内吸热汽化为冷剂水蒸气，冷剂水蒸气进入吸收器(6)中，被质量浓度为60％～64％的浓溶液吸收，如此循环。冷凝器(4)和蒸发器(5)分别与空调末端(8)和地埋管换热器(9) 形成溶液循环回路。在供冷季节，蒸发器(5)产生制冷效应，冷水通过管路经第四号泵(P4)输送至空调末端(8)，换热完毕后再通过管路输送回蒸发器 (5)，冷却水将吸收器(6)和冷凝器(4)释放的热量通过管道经第三号泵 (P3)输送至地埋管换热器(9)，换热完毕后再输送回吸收器(6)和冷凝器 (4)中继续吸热；在供热季节，吸收器(6)和冷凝器(4)产生制热效应，热水通过管路经第四号泵(P4)输送至空调末端(8)，换热完毕后再通过管路输送回吸收器(6)和冷凝器(4)中，蒸发器(5)通过管道经第三号泵(P3) 与地埋管换热器(9)相连，吸取土壤热量。
固体蓄热与双效吸收式制冷联合冷热双供***全天运行。在夜间用电低峰时间段，固体蓄热装置(1)接高压线利用低谷电进行蓄热，将电能转化为热能，热能储存在固体蓄热装置(1)中。在非低谷电价时间段停止蓄热，利用已储存的热能驱动发生器(3)。白天、夜间释热时，被固体蓄热装置(1) 加热的空气通过空气-水换热器(2)加热水出蒸汽，通过蒸汽来驱动发生器(3)，使蒸汽型吸收式***产生制冷或制热效应。
进一步，本***通过蒸汽型吸收式***与地埋管换热器(9)的结合可以实现冷热双供。在供冷时，打开第一阀门(V1)、第二阀门(V2)、第五阀门 (V5)、第六阀门(V6)，关闭第三阀门(V3)、第四阀门(V4)、第七阀门(V7)、第八阀门(V8)，蒸发器(5)产生制冷效应，为空调末端(8)提供冷水，吸收器(6)和冷凝器(4)放出的热量通过地埋管换热器(9)散至土壤中；在供热时，打开第三阀门(V3)、第四阀门(V4)、第七阀门(V7)、第八阀门(V8)，关闭第一阀门(V1)、第二阀门(V2)、第五阀门(V5)、第六阀门(V6)，冷凝器(4)和吸收器(6)放热，为空调末端(8)提供热水，蒸发器(5)通过地埋管换热器(9)吸取土壤热量。
本发明的特征还在于：提供一种全天运行的固体蓄热与双效吸收式制冷一体化的冷热双供***。一方面，利用固体蓄热技术，蓄热能力较强，且清洁无污染，同时有助于调节电网峰谷平衡；另一方面，***了结合地埋管换热器，增加了可再生能源的利用，节能环保。
有益效果
本发明专利提出一种固体蓄热与蒸汽型吸收式联合冷热双供***。固体蓄热技术克服了传统以锅炉作为热源时所带来的污染问题，清洁无污染，且占地面积小，蓄热能力高，蓄热率可以超过85％，输出温度稳定。特别是，本发明利用低谷电蓄热，可以提高用电负荷，促进电网峰谷调节，保障电网安全，同时降低用户承担的电价费用，具有明显的经济效益和社会效益。此外，***与地源热泵相结合，增
加对可再生能源的利用，节能环保，无任何污染。
附图说明
图1为本发明专利提供的固体蓄热与蒸汽型吸收式联合冷热双供
***的管路部件连接图。
图中：各部件的序号和名称如下：
1—固体蓄热装置；2—空气-水换热器；3—发生器；4—冷凝器；5—蒸发器；6—吸收器；7—溶液换热器；8—空调末端；9—地埋管换热器
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
采用镁砖作为固体蓄热材料，采用溴化锂-水溶液作为吸收式制冷工质对。在夜间用电低峰时间时，固体蓄热装置(1)接高压线利用低谷电进行蓄热，将电能转化为热能，热量储存在储热体中。空气流经储热体被加热，通过空气-水换热器(2)加热水出蒸汽，蒸汽用于驱动发生器(3)，使蒸汽型吸收式***产生制冷或制冷效应。在非低谷电时间段，固体蓄热装置(1)停止工作，仅利用蓄热体存储的热量进行供热。在供冷季节，打开第一阀门(V1)、第二阀门(V2)、第五阀门(V5)、第六阀门(V6)，关闭第三阀门(V3)、第四阀门(V4)、第七阀门(V7)、第八阀门(V8)，蒸发器(5)产生制冷效应，为空调末端(8)提供冷水，吸收器(6)和冷凝器(4)放出的热量通过地埋管换热器(9)散至土壤中；在供热季节，打开第三阀门(V3)、第四阀门(V4)、第七阀门(V7)、第八阀门(V8)，关闭第一阀门(V1)、第二阀门(V2)、第五阀门(V5)、第六阀门(V6)，冷凝器(4)为空调末端(8)提供热水，蒸发器(5)通过地埋管换热器(9)吸取土壤热量。

Claims (2)

1.一种固体蓄热与蒸汽型吸收式联合冷热双供***，其特征在于包括：固体蓄热装置(1)、空气-水换热器(2)、发生器(3)、冷凝器(4)、蒸发器(5)、吸收器(6)、溶液换热器(7)、空调末端(8)和地埋管换热器(9)；第一节流阀(Ex1)位于冷凝器(4)和蒸发器(5)之间，流向为从冷凝器(4)流向蒸发器(5)，冷剂水经过第一节流阀(Ex1)发生节流过程；第二节流阀(Ex2)位于吸收器(6)和溶液换热器(7)之间，流向为从溶液换热器(7)流向吸收器(6)，溶液经过第二节流阀(Ex2)发生节流过程；第一阀门(V1)和第二阀门(V2)位于蒸发器(5)与空调末端(8)之间，为截止阀，第一阀门(V1)负责控制从蒸发器(5)流向空调末端(8)的冷水，第二阀门(V2)负责控制从空调末端(8)流向蒸发器(5)的回水；第三阀门(V3)、第四阀门(V4)位于冷凝器(4)和空调末端(8)之间，为截止阀，第三阀门(V3)负责控制从冷凝器(4)流向空调末端(8)的热水，第四阀门(V4)负责控制从空调末端(8)流向冷凝器(4)的回水；第五阀(V5)和第六阀门(V6)位于冷凝器(4)与地埋管换热器(9)之间，为截止阀，第五阀门(V5)负责控制从地埋管换热器(9)流向冷凝器(4)的冷却水回水，第六阀门(V6)负责控制从冷凝器(4)流向地埋管换热器(9)的冷却水；第七阀门(V7)和第八阀门(V8)位于蒸发器(5)与地埋管换热器(9)之间，为截止阀，第七阀门(V7)负责控制从蒸发器(5)流向地埋管换热器(9)的冷水，第八阀门(V8)负责控制地埋管换热器(9)从流向蒸发器(5)的回水；第一号泵(P1)位于空气-水换热器(2)和发生器(3)之间，第二号泵(P2)位于吸收器(6)和溶液换热器(7)之间，第三号泵(P3)位于冷凝器(4)与地埋管换热器(9)之间，第四号泵(P4)位于蒸发器(5)与空调末端(8)之间；固体蓄热装置(1)与空气-水换热器(2)连成一个空气循环回路，固体蓄热装置(1)接高压线利用低谷电进行蓄热，空气流经固体蓄热装置(1)被加热，300℃～500℃的高温空气通过管路输送至空气-水换热器(2)进行换热，换热完毕后，再通过管路经第一号泵(P1)输送回固体蓄热装置中进行加热；空气-水换热器(2)与发生器(3)连成一个蒸汽驱动循环回路，管道中的水与300℃～500℃的高温空气在空气-水换热器(2)中进行换热后变为1.6～1.8MPa的蒸汽，输送至发生器(3)中驱动吸收式制冷***，驱动完毕后再通过管道输送回空气-水换热器(2)中进行加热；发生器(3)、吸收器(6)与溶液换热器(7)连成一个吸收剂循环回路，来自吸收器(6)的质量浓度为55％～59％的稀溶液被第二号泵(P2)加压，之后，进入溶液换热器(7)中换热，然后进入到发生器(3)中被加热，质量浓度为55％～59％的稀溶液汽化产生的冷剂蒸气进入到冷凝器(4)中，而发生器(3)中的质量浓度为60％～64％的浓溶液进入溶液换热器(7)中进行换热，再经过第二节流阀(Ex2)降压后，进入吸收器(6)中，质量浓度为60％～64％的浓溶液在吸收器(6)中吸收来自蒸发器(5)的冷剂水蒸气，变为质量浓度为55％～59％的稀溶液；发生器(3)、冷凝器(4)、蒸发器(5)、吸收器(6)和溶液换热器(7)连成一个制冷剂循环回路，来自发生器(3)的冷剂水蒸气在冷凝器(4)内发生冷凝过程，冷剂水蒸气冷凝为饱和水，再经过第一节流阀(Ex1)降压，饱和水转变为冷剂湿蒸气，冷剂湿蒸气在蒸发器(5)内吸热汽化为冷剂水蒸气，冷剂水蒸气进入吸收器(6)中，被质量浓度为60％～64％的浓溶液吸收，如此循环；冷凝器(4)和蒸发器(5)分别与空调末端(8)和地埋管换热器(9)形成溶液循环回路；在供冷季节，蒸发器(5)产生制冷效应，冷水通过管路经第四号泵(P4)输送至空调末端(8)，换热完毕后再通过管路输送回蒸发器(5)，冷却水将吸收器(6)和冷凝器(4)释放的热量通过管道经第三号泵(P3)输送至地埋管换热器(9)，换热完毕后再输送回吸收器(6)和冷凝器(4)中继续吸热；在供热季节，吸收器(6)和冷凝器(4)产生制热效应，热水通过管路经第四号泵(P4)输送至空调末端(8)，换热完毕后再通过管路输送回吸收器(6)和冷凝器(4)中，蒸发器(5)通过管道经第三号泵(P3)与地埋管换热器(9)相连，吸取土壤热量。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于：在夜间用电低峰时间时，固体蓄热装置(1)接高压线利用低谷电进行蓄热，将电能转化为热能，热量储存在储热体中；空气流经储热体被加热，通过空气-水换热(2)器加热水出蒸汽，蒸汽用于发生器(3)，使蒸汽型吸收式***产生制冷或制冷效应；在非低谷电时间段，固体蓄热装置(1)停止工作，仅利用蓄热体存储的热量进行供热；在供冷季节，打开第一阀门(V1)、第二阀门(V2)、第五阀门(V5)、第六阀门(V6)，关闭第三阀门(V3)、第四阀门(V4)、第七阀门(V7)、第八阀门(V8)，蒸发器(5)产生制冷效应，为空调末端(8)提供冷水，吸收器(6)和冷凝器(4)放出的热量通过地埋管换热器(9)散至土壤中；在供热季节，打开第三阀门(V3)、第四阀门(V4)、第七阀门(V7)、第八阀门(V8)，关闭第一阀门(V1)、第二阀门(V2)、第五阀门(V5)、第六阀门(V6)，冷凝器(4)和吸收器(6)放热，为空调末端(8)提供热水，蒸发器(5)通过地埋管换热器(9)吸取土壤热量。
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