一种以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统的制作方法

1.本实用新型涉及太阳能热利用领域，特别涉及于一种以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统。


背景技术：

2.太阳能是一种洁净的可再生能源，具有储量丰富、分布广泛、清洁无污染等优点。每年到达地球表面的太阳能高达1.05
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1018kw
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h，相当于1300万亿吨标准煤，据粗略估计，大约40min照射在地球上的太阳能便足以满足全球人类一年能量的消耗。我国位于欧亚大陆东部，陆地占世界陆地面积的1/14，而且大部分处于北温带，我国的太阳能资源十分丰富，每年陆地接收的太阳辐射总量约为1.9
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1016kw
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h，相当于2.4万亿吨标准煤。在能源日益短缺的今天，太阳能利用的发展前景被广泛看好，如何实现太阳能高效利用，已成为近年研究热点。
3.吸收式制冷利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来运行。这两种工质在同一压力下有不同的沸点，其中沸点高的为吸收剂，沸点低的为制冷剂。吸收式制冷就是利用溶液的浓度随着其温度和压力的变化而改变这一物理性质，通过加热将制冷剂与吸收剂分离，利用吸收剂的浓度变化来完成制冷剂的循环。比如在以溴化锂-水为工质吸收式制冷系统中，循环工质为溴化锂-水溶液，溴化锂在一个大气压下沸点1265℃，水的沸点远远低于溴化锂，水为制冷剂、溴化锂为吸收剂。
4.目前，未见将太阳能和吸收式制冷系统连用来同时实现制冷和发电的报道。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统。
6.本实用新型基于溴化锂吸收式制冷系统，提出一种以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统。以太阳能热水为驱动热源，将溴化锂吸收式制冷系统与汽轮机发电系统耦合，利用发生器内产生的高压蒸汽作为动力驱动汽轮机高速转动发电，将机械能转化为电能，同时实现空调等制冷设备的制冷，实现对太阳能的高效利用。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
8.一种以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统，包括：利用汽轮机发电的发电模块、吸收式制冷模块和集热模块，
9.所述集热模块与所述吸收式制冷模块连接，为所述吸收式制冷模块的发生器提供热能，所述集热模块通过太阳能收集热能；
10.所述发电模块与所述吸收式制冷模块的发生器连接，所述发电模块利用所述发生器产生的高压水蒸气将热能转化为机械能再进一步转化为电能；
11.所述吸收式制冷模块利用所述发电模块输出的做功后的高压水蒸气实现制冷。
12.在上述以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统中，作为一种优选实施方式，所述
吸收式制冷模块的吸收剂为溴化锂，所述吸收式制冷模块包括：发生器、冷凝器、节流阀、蒸发器、制冷设备以及吸收器；
13.所述发生器与所述集热模块连接，利用所述集热模块的热能将发生器内的溴化锂-水稀溶液加热分离成所述高压水蒸气与所述溴化锂浓溶液；
14.所述冷凝器与所述发电模块连接，用于将所述发电模块输出的做功后的高压水蒸气冷凝成高压低温液态水；
15.所述冷凝器与所述蒸发器连接，且在连接所述冷凝器与所述蒸发器的管路上设有节流阀，所述蒸发器还与所述制冷设备形成制冷设备冷冻水回水循环回路；
16.所述冷凝器输出的高压低温液态水经所述节流阀进入所述蒸发器并在所述蒸发器中膨胀汽化为低压水蒸气，汽化时吸取制冷设备冷冻水回水的热量，以实现所述制冷设备的制冷；
17.所述吸收器与所述蒸发器连接，利用所述吸收器中的溴化锂浓溶液吸收来自所述蒸发器的低压水蒸气，以得到溴化锂-水稀溶液；
18.所述吸收器与所述发生器连接，用于向所述发生器中提供溴化锂-水稀溶液。
19.在上述以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统中，作为一种优选实施方式，所述吸收式制冷模块还包括：溶液热交换器，所述溶液热交换器设置于所述吸收器与所述发生器之间；
20.所述溶液热交换器与所述吸收器连接，利用来自所述发生器的溴化锂浓溶液加热来自所述吸收器的溴化锂-水稀溶液，
21.所述溶液热交换器还与所述发生器连接，所述吸收器中的所述溴化锂-水稀溶液通过所述溶液热交换器加热后输送给所述发生器；
22.来自所述发生器的溴化锂浓溶液经所述溶液热交换器输送至所述吸收器。
23.在上述以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统中，作为一种优选实施方式，所述发电模块包括：汽轮机和发电机，
24.所述汽轮机与所述发生器连接，利用所述发生器输出的所述高压水蒸气驱动汽轮机转动；
25.所述汽轮机连接所述发电机，所述汽轮机带动所述发电机发电。
26.在上述以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统中，作为一种优选实施方式，所述系统还包括冷凝模块，用于给所述冷凝器和所述吸收器提供冷源。
27.在上述以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统中，作为一种优选实施方式，所述冷凝模块包括：冷却塔和冷凝管路，
28.所述冷却塔通过冷凝管路与所述冷凝器、所述吸收器连通并形成冷却水循环回路，以带走所述冷凝器和所述吸收器中产生的热量。
29.在上述以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统中，作为一种优选实施方式，所述集热模块包括：太阳能集热器与储热罐，
30.所述发生器、所述太阳能集热器与所述储热罐依次连通形成热水循环回路，通过所述太阳能集热器加热所述热水循环回路中的水以向所述发生器提供热能。
31.在上述以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统中，作为一种优选实施方式，所述发生器通过循环泵向所述太阳能集热器输送所述热水循环回路中的水。
32.在上述以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统中，作为一种优选实施方式，所述吸收器通过循环泵向所述冷凝器输送所述冷却水循环回路中的冷却水。
33.在上述以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统中，作为一种优选实施方式，所述吸收器通过溶液泵输送所述溴化锂-水稀溶液给所述溶液热交换器。
34.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
35.本实用新型系统是以太阳能为热源的吸收式冷电联供系统，充分利用太阳能产生的热量，实现冷、电联供，具体地：
36.将溴化锂吸收式制冷系统与汽轮机发电系统耦合，利用太阳能产生的低温热能为动力，同时实现冷、电联供，提高能源利用率；
37.溴化锂吸收式冷、电联供系统以溴化锂-水溶液为循环工质，以太阳能为热源，发电、制冷运行过程不向大气排放氮氧化物等污染气体，清洁环保、低碳节能；
38.本实用新型利用太阳能产生的热量作为驱动热源，系统运行供冷的同时发电，实现对太阳能的高效利用；
39.该系统节能环保，结构简单可以同时发电和制冷并且缩短了发电和制冷的时间。
附图说明
40.图1为一种以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统的结构图。
41.在图1中，部件名称与附图标记的对应关系为：
42.1、发生器；2、溶液热交换器；3、汽轮机；4、冷凝器；5、蒸发器；6、吸收器；7、溶液泵；8、冷却塔；9、制冷设备；10、循环泵；11、节流阀；12、储热罐；13、太阳能集热器；14、发电机。
具体实施方式
43.在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
44.现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
45.本实用新型以太阳能为热源，将吸收式制冷系统与汽轮机发电系统组合，实现太阳能的高效利用，且同时实现制冷和发电。本实用新型的吸收式制冷系统(本文中也成为吸收式制冷模块)是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来运行。这两种工质在同一压力下有不同的沸点，其中沸点高的为吸收剂，沸点低的为制冷剂。吸收式制冷就是利用溶液的浓度随着其温度和压力的变化而改变这一物理性质，通过加热将制冷剂与吸收剂分离，利用吸收剂的浓度变化来完成制冷剂的循环。在本实用新型的优选实施例中，吸收式制冷模块以溴化锂-水形成的溶液为工质，即循环工质为溴化锂-水溶液，溴化锂在一个大气压下沸点1265℃，水的沸点远远低于溴化锂，水为制冷剂、溴化锂为吸收剂。
46.本实用新型具体实施方式提供一种以太阳能为热源的吸收式冷、电联供系统，参见图1，该系统包括：利用汽轮机发电的发电模块、吸收式制冷模块和通过太阳能收集热能的集热模块，其中，集热模块与吸收式制冷模块连接，为吸收式制冷模块的发生器1提供热能，集热模块通过太阳能加热水，从而将热水作为热能；吸收式制冷模块的发生器1利用集热模块提供的热能将发生器1内的溴化锂-水稀溶液加热分离成高压水蒸气与溴化锂浓溶液，发电模块则利用发生器1产生的高压水蒸气将热能转化为机械能再将机械能转化为电能，从而实现发电。吸收式制冷模块利用所述发电模块输出的做功后的高压水蒸气实现制冷作用。下面将对各个模块一一进行详细介绍。
47.利用汽轮机发电的发电模块，包括：汽轮机3和发电机14。汽轮机3与吸收式制冷模块的发生器1连接，利用发生器1输出的高压水蒸气驱动汽轮机转动；汽轮机3连接发电机14，汽轮机3带动发电机14发电。即：发生器1中水汽化生成高压水蒸气进入低压汽轮机内绝热膨胀做功，汽轮机高速转动带动发电机发电。
48.集热模块，通过太阳能收集热能，包括：太阳能集热器13与储热罐12，集热模块与发生器1连接，为发生器1提供加热溴化锂-水稀溶液的热量。在本实用新型的实施例中，沿水流方向，发生器1、太阳能集热器13与储热罐12依次连通形成热水循环回路，热水循环回路中的水在发生器1内释放热量后，通过循化泵10输送至太阳能集热器13内进行加热，加热后的水输送至储热罐12内储存，在发生器1需要热源的时候，储热罐12向发生器1内输送热水，储热罐12向发生器1内输送热水时可以通过热水循环泵来输送。集热模块通过太阳能集热器13加热热水循环回路中的水以向发生器1提供热能。
49.吸收式制冷模块，吸收剂为溴化锂，制冷剂为水，吸收式制冷模块包括：发生器1、冷凝器4、节流阀11、蒸发器5、制冷设备9以及吸收器6，在本实用新型的优选实施例中还包括溶液热交换器。其中：
50.发生器1的热源入口与集热模块的储热罐12的热水出口连接，发生器1内的溴化锂-水稀溶液被集热模块提供的热水加热，从而分离成高压水蒸气与溴化锂浓溶液；发生器1内存在的溴化锂-水稀溶液来自于吸收器6，吸收器6的溴化锂-水稀溶液出口与发生器1的溴化锂-水稀溶液入口连接。
51.冷凝器4的高压水蒸气入口与发电模块的汽轮机3的做功后的水蒸汽出口连接，进入冷凝器4的做功后的高压水蒸气被冷凝成高压低温液态水。高压低温液态水再通过节流阀11进入蒸发器5膨胀汽化为低压水蒸气。
52.冷凝器4的高压低温液态水出口与蒸发器5连接，高压低温液态水在蒸发器5膨胀汽化为低压水蒸气，为了控制进入蒸发器5内液态水量，在连接冷凝器4与蒸发器5的管路上设有节流阀11。
53.冷凝器4输出的高压低温液态水经节流阀11进入蒸发器5并在蒸发器5中膨胀汽化为低压水蒸气，汽化时吸取制冷设备9的冷冻水回水的热量，以实现制冷设备9的制冷。
54.具体地，蒸发器5还与制冷设备9形成制冷设备冷冻水回水循环回路；来自制冷设备的冷冻水回水被输送至蒸发器5内，其热量被蒸发器5内产生的低压水蒸气吸收，从而将制冷设备9中的冷冻水回水冷却，冷却后的冷冻水回水再被输送回制冷设备9，从而达到降温制冷的目的。本实用新型所指制冷设备9可以是空调系统。
55.吸收器6，与蒸发器5的低压水蒸气出口连接，进入吸收器6的低压水蒸气被吸收器
6中的溴化锂浓溶液吸收，由此，溴化锂浓溶液变为溴化锂-水稀溶液；吸收器6中原有的溴化锂浓溶液来自于发生器1中。
56.吸收器6与发生器1形成溴化锂溶液回路，吸收器6内产生的溴化锂-水稀溶液被输送至发生器1中，并在发生器1中经加热又得到溴化锂浓溶液和高压水蒸气，高压水蒸气进入发电模块的汽轮机3，发生器1内产生的溴化锂浓溶液又被输送回吸收器6，吸收器6内的溴化锂浓溶液通过吸收来自蒸发器5的低压水蒸气而得到溴化锂-水稀溶液，如此往复循环。
57.由于溴化锂-水稀溶液在吸收器6内已被冷却温度较低，为了提高整个系统的热效率，在系统中增加溶液热交换器2，让发生器1流出的高温溴化锂浓溶液与吸收器6流出的低温溴化锂-水稀溶液进行热交换，提高稀溶液进入发生器1的温度。
58.在本实用新型的优选实施例中，为了充分利用来自发生器1的溴化锂浓溶液的热量，使进入发生器1的溴化锂-水稀溶液具有更高的温度，在来自吸收器6的溴化锂-水稀溶液进入发生器1之前，先进入设置于吸收器6与发生器1之间溶液热交换器2，同时来自发生器1的溴化锂浓溶液在进入吸收器6之前，也先进入溶液热交换器2，来自发生器1的溴化锂浓溶液和来自吸收器6的溴化锂-水稀溶液在溶液热交换器2实现热交换，从而使溴化锂浓溶液降温，溴化锂-水稀溶液升温，充分利用了系统中的热量。具体结构如下：溶液热交换器2的溴化锂-水稀溶液入口与吸收器6连接，吸收器6产生的溴化锂-水稀溶液进入溶液热交换器2，在溶液热交换器2中作为冷源；溶液热交换器2的溴化锂-水稀溶液出口与发生器1连接。发生器1的溴化锂浓溶液出口与溶液热交换器2连接，溴化锂浓溶液进入溶液热交换器2，再溶液热交换器2中作为热源。溶液热交换器2的溴化锂浓溶液出口与吸收器6连接。吸收器6通过溶液泵7输送溴化锂-水稀溶液给溶液热交换器2。
59.为了给冷凝器4和吸收器6提供冷源，所系统还包括冷凝模块。冷凝模块与冷凝器4和吸收器6形成冷却水回路，实现冷凝器4对高温水蒸气的冷凝，利于吸收器6中溴化锂浓溶液吸收来自蒸发器5的低压水蒸气。
60.在本实用新型的实施例中，冷凝模块包括：冷却塔8和冷凝管路，冷却塔8通过冷凝管路与冷凝器4、吸收器6连通并形成冷却水循环回路，以带走冷凝器4和吸收器6中产生的热量。具体结构如下：冷凝器4的冷凝水出口与冷却塔8的入口连接，来自冷凝器4的冷凝水在冷却塔8中得到降温；冷却塔8的冷凝水出口与吸收器6的冷凝水入口连接，经冷却塔8降温的冷凝水被输送至吸收器6内，作为冷源。吸收器6的冷凝水出口与冷凝器4的冷凝水入口连接，来自吸收器6的冷凝水进一步冷却冷凝器4内的高压水蒸气，由此形成冷却水循环回路。冷凝模块还包括循化泵10，吸收器6可以通过循环泵10向冷凝器4输送冷却水循环回路中的冷却水。
61.下面从制冷剂和吸收剂的循环角度再阐释下本技术系统的运行原理：
62.制冷剂循环：发生器1中水汽化生成高压水蒸气进入低压汽轮机内绝热膨胀做功，汽轮机3高速转动带动发电机14发电；做功后的水蒸汽进入冷凝器4，经冷凝器4内的冷却水降温后凝结成为高压低温的液态水；冷凝器4内的水通过节流阀11进入蒸发器5膨胀汽化为低压水蒸气，并在汽化过程中大量吸收制冷设备9比如空调系统的冷冻水回水中的热量，从而达到降温制冷的目的；低压水蒸气进入吸收器6，被吸收器6的溴化锂浓溶液吸收，由此成为溴化锂-水稀溶液，稀溶液经溶液泵7、溶液热交换器2送入发生器1，完成制冷剂循环。
63.吸收剂循环：吸收器6中溴化锂浓溶液吸收来自蒸发器5的低压水蒸气，成为溴化锂-水稀溶液，稀溶液经溶液泵7、溶液热交换器2送入发生器1。在发生器1中，太阳能集热器13产生的热水作为驱动热源加热发生器1内的溴化锂-水稀溶液，加热后溶液中的水不断汽化，随着水的汽化发生器1内溴化锂-水溶液浓度不断升高，形成了溴化锂浓溶液，浓溶液在溶液热交换器2中与溶液泵7送出的来自吸收器6的稀溶液进行热交换后进入吸收器6，吸收从蒸发器5出来的低温水蒸气后溴化锂溶液浓度逐步降低，形成溴化锂-水稀溶液，再由溶液泵7送回发生器1，完成吸收剂循环。由于溴化锂-水稀溶液在吸收器6内已被冷却温度较低，为了提高整个系统的热效率，在系统中增加溶液热交换器2，让发生器1流出的高温浓溶液与吸收器6流出的低温稀溶液进行热交换，提高稀溶液进入发生器1的温度。
64.驱动热源：本实用新型吸收式冷电联供系统驱动热源为太阳能集热器13内产生的热水。水在太阳能集热器13内加热后储存在储热罐12中，经热水循环泵10进入发生器1内加热溴化锂-水稀溶液。
65.系统运行中可以同时实现冷、电联供：水在蒸发器5内汽化，汽化过程中吸收空调冷冻水回水中的热量，制取低温冷冻水进入空调系统实现供冷；发生器1中水汽化生成高压水蒸气进入低压汽轮机内绝热膨胀做功，汽轮机3高速转动带动发电机14发电，实现供电。
66.系统循环过程吸收器6内溴化锂浓溶液吸收低压水蒸气，溶液稀释放热，冷凝器4内高压水蒸气冷凝放热，需设冷却水循环系统(即冷凝模块)将吸收器6和冷凝器4内释放的热量带走。冷却水循环系统主要由冷却水循环泵10、冷却塔8、管路组成，采用串联式，经冷却塔8降温后的低温冷却水依次经过吸收器6、冷凝器4吸收热量后进入冷却塔8冷却降温。
67.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。