生物质能耦合太阳能实现冷、热、电三联供的循环系统

1.本实用新型涉及节能环保领域，具体涉及一种生物质能耦合太阳能实现冷、热、电三联供的循环系统。


背景技术：

2.随着煤炭资源的日益枯竭，可再生资源生物质，成为人们能源利用的一个非常好的选择，而太阳能可以看成是取之不尽用之不竭的清洁型能源，将二者结合用来发电、制冷、制热可以取得不错的效果，氨-水吸收式制冷循环的优点是无机械部件，使用寿命很长，可以利用低品位热源的热量，而且环保特性很好，其odp和gwp都为0，可以说对臭氧层无破坏，且不会产生温室效应。


技术实现要素：

3.为了克服现有的技术存在的不足, 本实用新型提供生物质能耦合太阳能实现冷、热、电三联供的循环系统，解决了背景技术中的问题。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型包括供热循环单元、热转换单元、冷热切换单元、发电单元，所述供热循环单元内的循环工质为导热油，所述供热循环单元与热转换单元循环连接交换热量，所述热转换单元内的循环工质为氨-水，所述热转换单元分别与冷热切换单元、发电单元循环连接，所述冷热切换单元、发电单元的循环工质为气液两相态水。
5.进一步，所述供热循环单元包括生物质气化炉、燃气锅炉、蓄热器、太阳能加热器，所述生物质气化炉用于产生可燃气体，所述生物质气化炉的可燃气体出口与燃气锅炉的燃气进口连接，所述燃气锅炉内设有导热油盘管，燃气锅炉内通过可燃气体燃烧加热导热油，所述太阳能加热器通过发热管与蓄热器连接，所述蓄热器和燃气锅炉通过发生器与热转换单元换热，所述蓄热器与燃气锅炉连接的管线上设有若干电磁阀。
6.进一步，所述燃气锅炉的出口分别与蓄热器和发生器的进口连接，所述蓄热器的出口通过管线汇合连接到燃气锅炉到发生器的进口管线，所述发生器的出口通过循环泵与燃气锅炉的进口连通。
7.进一步，所述燃气锅炉与蓄热器连接的管线上设有第一电磁阀，所述燃气锅炉与发生器连接的管线上设有第二电磁阀，所述蓄热器的出口与汇合管线之间设有单向阀。
8.进一步，所述第一电磁阀与蓄热器之间的管线上还设有支路管线与燃气锅炉的进口连接，所述支路管线上设有第三电磁阀，所述循环泵与燃气锅炉之间设有第四电磁阀。
9.进一步，所述热转换单元包括发生器、精馏器、吸收器、回热器，所述发生器内为氨-水混合物，所述发生器与精馏器循环连接，所述精馏器的水蒸气出口分别连接到冷热切换单元、发电单元的入口，所述冷热切换单元、发电单元的出口与吸收器连接，所述吸收器内为浓氨水，所述回热器内设有浓氨盘管和稀氨盘管，所述回热器的稀氨盘管的进口连接发生器，出口连接吸收器，所述回热器的浓氨盘管的进口连接吸收器，出口连接发生器，所
述吸收器与稀氨盘管连接的管线上设有工质泵，所述浓氨盘管与吸收器连接的管线上设有控制调节阀。
10.进一步，所述冷热切换单元包括四通转向阀、第一换热器、第二换热器，所述四通转向阀包括高温蒸汽入口a、第一连接口b、第二连接口c、第三连接口d,所述高温蒸汽入口a与精馏器的出口连通，所述第一连接口b与第一换热器连通，所述第二连接口c与吸收器连通，所述第三连接口d与第二换热器连通，所述第二换热器与第一换热器连通。
11.进一步，所述高温蒸汽入口a与第三连接口d连通，所述第一连接口b与第二连接口c连通。
12.进一步，所述高温蒸汽入口a与第一连接口b连通，所述第二连接口c与第三连接口d连通。
13.进一步，所述发电单元包括透平，所述透平的进口与精馏器的出口连通，所述透平的出口与吸收器连通。
14.有益效果
15.本实用新型包括供热循环单元、热转换单元、冷热切换单元、发电单元，供热循环单元通过阀门的切换可以实现多种能量利用方式，可以联合使用，也可以单独使用，尤其在太阳能加热器使用的时候，系统可以完全不浪费燃料，就能实现供冷/供暖/发电的功能；
16.热转换单元通过调控进入吸收器中的浓溶液（浓氨水）的量，从而控制系统的制冷量/制热量；
17.冷热切换单元增加的四通换向阀，四通转向阀包括高温蒸汽入口a、第一连接口b、第二连接口c、第三连接口d,高温蒸汽入口a与精馏器的出口连通，第一连接口b与第一换热器连通，第二连接口c与吸收器连通，第三连接口d与第二换热器连通，第二换热器与第一换热器连通，当控制四通换向阀的高温蒸汽入口a与第三连接口d连通，第一连接口b与第二连接口c连通时实现第一换热器制冷，第二换热器制热的功能，当控制四通换向阀的的高温蒸汽入口a与第一连接口b连通，第二连接口c与第三连接口d连通实现第一换热器制热，第二换热器制冷的功能，可以通过这个部件实现第一换热器与第二换热器的功能转换，实现冬季供暖，夏季供冷的同时，不需要改动管路；
18.发电单元中透平的设置可以将系统中多余的热能，转换为电能或机械能，使整个系统的效率再次升高；
19.整个系统结构简单，充分利用了四通换向阀的作用，解决了传统氨-水系统只能提供冷量这个问题，根据四季变化实现冷热切换。
附图说明
20.图1是本实用新型整体系统结构示意图；
21.图2是本实用新型实施例1的系统连接流程图；
22.图3是本实用新型实施例2的系统连接流程图；
23.图4是本实用新型实施例3的系统连接流程图；
24.图5是本实用新型实施例4的系统连接流程图；
25.图6是本实用新型实施例5的系统连接流程图；
26.图7是本实用新型实施例6的系统连接流程图；
27.图8是本实用新型实施例7的系统连接流程图。
28.图中：
29.1-生物质气化炉、2-燃气锅炉、3-第一电磁阀、4-蓄热器、5-第二电磁阀、6-循环泵、7-发生器、 8-精馏器、9-四通换向阀、 10-第一换热器、11
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第二换热器、12-回热器、13-工质泵、14-吸收器、15-控制调节阀、16-透平、17-太阳能加热器、18-节流阀、19-单向阀、20-第三电磁阀、21-第四电磁阀。
具体实施方式
30.实施例1
31.如图1所示，本实用新型包括供热循环单元、热转换单元、冷热切换单元、发电单元，所述供热循环单元内的循环工质为导热油，具体的，所述供热循环单元包括生物质气化炉1、燃气锅炉2、蓄热器4、太阳能加热器17，所述生物质气化炉1用于产生可燃气体，所述生物质气化炉1的可燃气体出口与燃气锅炉2的燃气进口连接，所述燃气锅炉2内设有导热油盘管，燃气锅炉2内通过可燃气体燃烧加热导热油，所述太阳能加热器17通过发热管与蓄热器4连接，所述蓄热器4和燃气锅炉2通过发生器7与热转换单元换热，所述蓄热器4与燃气锅炉2连接的管线上设有若干电磁阀用于控制能量的利用方式，太阳能和生物质能可以联合使用，也可以单独使用，尤其在太阳能加热器使用的时候，系统可以完全不浪费燃料。
32.所述供热循环单元与热转换单元循环连接交换热量，所述热转换单元内的循环工质为氨-水，具体的，所述热转换单元包括发生器7、精馏器8、吸收器14、回热器12，所述发生器7内为氨-水混合物，所述发生器7与精馏器8循环连接，所述精馏器8的水蒸气出口分别连接到冷热切换单元、发电单元的入口，所述冷热切换单元、发电单元的出口与吸收器14连接，所述吸收器14内为浓氨水，所述回热器12内设有浓氨盘管和稀氨盘管，所述回热器12的稀氨盘管的进口连接发生器7，出口连接吸收器14，所述回热器12的浓氨盘管的进口连接吸收器14，出口连接发生器7，所述吸收器14与稀氨盘管连接的管线上设有工质泵13，所述浓氨盘管与吸收器14连接的管线上设有控制调节阀15。热转换单元的工作原理为：通过供热循环单元产生的热量加热发生器7的氨-水混合物，在精馏器8中经过精馏分离提纯，上部产生高温水蒸气，下部产生浓氨水，上部的高温水蒸气用于供给制冷制热发电，下部的浓氨水回流到发生器7内再次被加热，流经回热器12浓氨盘管，由于冷热切换单元、发电单元产生的冷凝水也是回流到吸收器14，可以通过调节阀15控制进入吸收器14中的浓氨水的量，从而反向控制系统的制冷量/制热量，吸收器14中的浓氨水被冷热切换单元、发电单元产生的冷凝水稀释，通过工质泵13将稀释后的氨水溶液泵入回热器12的稀氨盘管中，稀氨盘管与回热器12中的浓氨盘管初步换热，使稀氨盘管中的稀氨溶液被初步加热，然后回到发生器7中循环。
33.所述冷热切换单元包括四通换向阀9、第一换热器10、第二换热器11，所述四通换向阀9包括高温蒸汽入口a、第一连接口b、第二连接口c、第三连接口d,所述高温蒸汽入口a与精馏器8的出口连通，所述第一连接口b与第一换热器10连通，所述第二连接口c与吸收器14连通，所述第三连接口d与第二换热器11连通，所述第二换热器11与第一换热器10连通，当控制四通换向阀的高温蒸汽入口a与第三连接口d连通，第一连接口b与第二连接口c连通时实现第一换热器制冷，第二换热器制热的功能，当控制四通换向阀的高温蒸汽入口a与第
一连接口b连通，第二连接口c与第三连接口d连通实现第一换热器制热，第二换热器制冷的功能，可以通过这个部件实现第一换热器与第二换热器的功能转换，实现冬季供暖，夏季供冷的同时，不需要改动管路。
34.所述发电单元包括透平16，所述透平16的进口与精馏器8的出口连通，所述透平16的出口与吸收器14连通。
35.该系统在能量供给方面可以实现生物质燃料能量直供、太阳能储能与生物质燃料共同供给、生物质燃料直供+储能、储能系统能量直供、太阳能储能直供模式，在能量输出（供给给用户）方面，可以实现制冷、制热、发电，下面结合实施例2-8进行举例说明，实施例2-6为本实用新型系统在能量供给方面模式举例，实施例7-8为本实用新型系统在制冷制热发电流程。
36.实施例2：生物质燃料能量直供
37.如图2所示，生物质在生物质气化炉1中反应产生的可燃气体，输送给燃气锅炉2，并在燃气锅炉2中燃烧将导热油加热，被加热的导热油流经第二电磁阀5进入到发生器7中散热，散热后的导热油由循环泵6循环，并再次进入燃气锅炉2中，完成导热油的循环，此时电磁阀1，第三电磁阀20和第四电磁阀21都是关闭的，单向阀19可以阻止导热油进入蓄热器4中。
38.实施例3：太阳能储能与生物质燃料共同供给
39.如图3所示，相对于实施例2，循环中增加了太阳能储能部分，太阳能加热器17将蓄热器4中的导热油加热并通过单向阀19后与从燃气锅炉2中出来的被加热的导热油一同进入发生器7中散热，散热后的导热油由循环泵6循环，并再次进入燃气锅炉2中，从锅炉中出来的导热油一部分通过第一电磁阀3进入到蓄热器4中，由太阳能继续升温加热，另一部分经过第二电磁阀5后与从蓄热器4中出来的导热油汇合，完成循环。第一电磁阀3、第二电磁阀5、第四电磁阀21均为打开状态，其中的进入蓄热器4的导热油的流量占比可以通过第一电磁阀3的开度进行调节，第三电磁阀20为关闭状态。
40.实施例4：生物质燃料直供+储能
41.如图4所示，本实施例中，相对实施例2，增加了由第一电磁阀3到蓄热器4的支路，该部分导热油从燃气锅炉2出来，会经过第一电磁阀3、单向阀19，然后与从第二电磁阀5中流出的导热油汇合，该循环通常在太阳光照不足且生物质燃料放热量较大的情况。
42.实施例5：储能系统能量直供
43.如图5所示，此循环中的导热油从蓄热器4出来后，先经过单向阀19，而后流入发生器7中散热，再由循环泵6将导热油重新打入到蓄热器4中。第一电磁阀3、第二电磁阀5、第四电磁阀21均闭合，第三电磁阀20打开，导热油的循环量可以由第三电磁阀20进行比例调节。
44.在太阳能和生物质燃料都停用的时候，可以暂时用此循环满足用户的部分能量需要。
45.实施例6：太阳能储能直供模式
46.相对于实施例5，此循环增加了太阳能加热器17加热导热油的循环部分，具体工作流程、阀门控制与实施例5一致。在太阳能充足时候可以以此循环节约能源。
47.实施例7：第一换热器制冷，第二换热器制热
48.如图7所示，发生器7中的高温高压水蒸气（其中会含有部分氨），首先经过8精馏器
进行精馏，精馏留下来的氨水再次流入发生器中被加热，而高温蒸汽则继续循环，此时a口与d口连通，b口和d口连通，其中一部分蒸汽进入透平16实现发电，另一部分蒸汽进入四通换向阀9的a口，并从d口流出进入第二换热器11中被冷凝，即第二换热器11制热，冷凝后的蒸汽会变成接近常温的液体水（与冷凝温度有关），液体水经过节流阀18节流后，压力和温度都会下降，从而变为低温低压的气液两相态，进入第一换热器10中换热，吸收外界热量，达到降温的目的，实现制冷的功能，一般从第一换热器10中流出的水通常会有一定过热度，变为低温低压的蒸汽，蒸汽与从透平16出来的低压蒸汽混合后一同进入吸收器14中，被吸收器14中的浓氨水吸收，同时会有少部分的热量散出来，这部分热量由其他介质将热量散出。吸收了蒸汽的浓氨水会被稀释，稀氨水则被工质泵13打入到回热器12中，在回热器12中该稀氨水会被从发生器7流出的高温浓氨水预加热而后进入发生器7中，被加热后的稀氨水会再次产生高温高压水蒸气，产生蒸汽的同时浓氨水则会流入回热器12中，被从工质泵13出来的温度稍低一些的稀氨水冷却，这会增加浓氨水吸收能力，浓氨水进入吸收器7中继续吸收四通换向阀9的c口与透平16出口混合的水蒸气，实现再次循环。
49.实施例8：第二换热器制冷，第一换热器制热
50.如图8所示，本实施例与实施例7的工作流程基本相似，不同之出在于，四通换向阀9的a口与b口连通，c口与d口连通，实现第二换热器制冷，第一换热器制热。
51.由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。