利用內(nèi)燃機尾氣集成熱化學(xué)過程的互補型分布式能源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及能源利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用內(nèi)燃機尾氣集成熱化學(xué)過程的互補型分布式能源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的社會經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，能源需求量也隨之逐年增大，在煤炭、石油和天然氣等化石燃料被大量消耗，同時也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，這將阻礙未來經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。另外由于我國人口眾多，人均資源相對匱乏，能源、資源及環(huán)境問題尤為突出。
[0003]中國的一次能源生產(chǎn)總量從2000年的13.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤增長至2013年的34億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年一次能源消耗量也由2000年的14.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤增長至2013年的37.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。其中水電、核電和風(fēng)電等清潔能源的生產(chǎn)量和消耗量為3.71億噸標(biāo)準(zhǔn)煤和3.68億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，僅占總量的10.91%和9.81%。中國經(jīng)濟自進入新一輪快速增長周期以來，煤、電、油等能源出現(xiàn)短缺，經(jīng)濟社會發(fā)展受到能源瓶頸的嚴(yán)重制約，未來中國石油對海外資源過度依賴和國際能源市場不可預(yù)測性所產(chǎn)生的能源安全問題，也給中國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展敲響了警鐘。
[0004]為應(yīng)對未來高速增長的能源需求量和亟待解決的環(huán)境污染問題，需采用先進和完善的能源應(yīng)用理論對現(xiàn)有的能源利用技術(shù)加以改進，以提高能源利用效率并實現(xiàn)能源的清潔利用。相對化石能源而言，生物質(zhì)和太陽能等可再生能源雖然資源量巨大，且利用過程清潔環(huán)保無CO2等污染物排放，但存在資源密度較低、隨機性較強等特性，這對于可再生能源的高效利用提出了更高挑戰(zhàn)。對于此類問題，與化石能源的互補利用方式將作為重要的技術(shù)手段，利用化石能源利用過程的穩(wěn)定性來提高可再生能源的利用性能，同時利用可再生能源替代部分化石能源，也達到了節(jié)能減排的目的。通過逐步提升可再生能源所占的份額，最終達到對化石能源的完全替代，這種技術(shù)路線在當(dāng)前具有較高的可操作性，也得到了各界的認可。
[0005]在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，所需要的能量利用形式通常不只局限于電力，還包括不同溫度的熱能和冷能，如各種工業(yè)用蒸汽、供暖用熱、生活熱水和空調(diào)用冷等。傳統(tǒng)能源系統(tǒng)一般采取集中分產(chǎn)的生產(chǎn)方式，對于發(fā)電系統(tǒng)而言，通常直接利用化石燃料燃燒后所釋放的熱量來生產(chǎn)高溫工質(zhì)，用以驅(qū)動動力循環(huán)做功，但其中很大一部分熱量直接傳遞給低溫?zé)嵩床⑽吹玫礁咝Ш侠砝?。對于傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)而言，雖然鍋爐將大部分化石燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有用的熱能，并提供給熱用戶，但燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵苯佑脕砑訜彷^低溫度的蒸汽或熱水，做功能力損失很大。而在制冷方面，電廠為滿足夏季電驅(qū)動空調(diào)的正常運轉(zhuǎn)，需加大電力生產(chǎn)量，由此也造成了極大的熱能損失。
[0006]依據(jù)能的梯級利用原理，按照逐級地轉(zhuǎn)化能量和盡量縮小兩級之間的差異等思路，以內(nèi)燃機發(fā)電機組做功過程和核心，構(gòu)建了利用高溫?zé)煔怛?qū)動余熱驅(qū)動吸收式制冷過程的分布式供能系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)集中式單產(chǎn)的能源生產(chǎn)方式，能源的利用效率也得到了大幅提升。另一方面，高溫?zé)煔庥酂犭m然被制冷循環(huán)加以回收，也基本實現(xiàn)了能量品位的對口利用，但如何進一步提高煙氣余熱的利用效率和拓展煙氣余熱的應(yīng)用領(lǐng)域，也將成為能源應(yīng)用領(lǐng)域的重要研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一)要解決的技術(shù)問題
[0008]有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供利用內(nèi)燃機尾氣集成熱化學(xué)過程的互補型分布式能源系統(tǒng)，在實現(xiàn)熱電冷多產(chǎn)品輸出的同時，通過熱化學(xué)反應(yīng)等手段實現(xiàn)煙氣余熱的高效回收利用。
[0009](二)技術(shù)方案
[0010]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了利用內(nèi)燃機尾氣集成熱化學(xué)過程的互補型分布式能源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:內(nèi)燃機發(fā)電子系統(tǒng)、熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)、吸收式制冷子系統(tǒng)和低溫?zé)煔庥酂崂米酉到y(tǒng)，其中，內(nèi)燃機發(fā)電子系統(tǒng);所述熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)，其連接至所述內(nèi)燃機發(fā)電子系統(tǒng)，所述熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)接收所述內(nèi)燃機發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，利用所述高溫?zé)煔獾挠酂?，通過吸熱型熱化學(xué)反應(yīng)生成氣體燃料;所述吸收式制冷子系統(tǒng)，其連接至所述熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)，該吸收式制冷子系統(tǒng)接收所述熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)產(chǎn)生的中溫?zé)煔猓盟鲋袦責(zé)煔獾挠酂岙a(chǎn)生低溫冷能;所述低溫?zé)煔庥酂崂米酉到y(tǒng)，其連接至所述吸收式制冷子系統(tǒng)，該低溫?zé)煔庥酂崂米酉到y(tǒng)接收所述吸收式制冷子系統(tǒng)產(chǎn)生的低溫?zé)煔?，利用所述低溫?zé)煔獾挠酂嵘a(chǎn)采暖熱水、生活熱水和工業(yè)用蒸汽，最后將低溫廢氣排空。
[0011]所述內(nèi)燃機發(fā)電子系統(tǒng)，其包括內(nèi)燃機I和發(fā)電機2，所述內(nèi)燃機I具有進料口、進氣口和煙氣出口，所述內(nèi)燃機I的功率輸出軸與所述發(fā)電機2的功率輸入軸連接，組成內(nèi)燃發(fā)電機組，內(nèi)燃機I的煙氣出口連接至熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)。
[0012]所述熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)包括:熱化學(xué)反應(yīng)器3;所述熱化學(xué)反應(yīng)器3具有煙氣入口、進料口、煙氣出口和氣體燃料出口，所述熱化學(xué)反應(yīng)器3的煙氣入口連接至內(nèi)燃機發(fā)電子系統(tǒng)，該熱化學(xué)反應(yīng)器3的煙氣出口連接至所述吸收式制冷子系統(tǒng)。
[0013]所述吸收式制冷子系統(tǒng)，其包括發(fā)生器4、吸收器5、蒸發(fā)器6、冷凝器7、第二循環(huán)栗14、第一節(jié)流閥15、第二節(jié)流閥16和換熱器17、循環(huán)水冷卻塔8和第一循環(huán)栗9;其中，所述發(fā)生器4的煙氣入口通入熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)產(chǎn)生的中溫?zé)煔?，煙氣出口連接至低溫?zé)煔庥酂崂米酉到y(tǒng)，所述發(fā)生器4的水溶液出口連接所述第一節(jié)流閥15，所述第一節(jié)流閥15的出口連接所述吸收器5的水溶液入口，所述吸收器5的水溶液出口連接所述第二循環(huán)栗14，所述第二循環(huán)栗14的出口連接所述發(fā)生器4的水溶液入口，所述第一節(jié)流閥15的出口和所述第二循環(huán)栗14的出口之間連接有所述換熱器17;所述發(fā)生器4的水蒸汽出口連接所述冷凝器7的水蒸汽入口，所述冷凝器7的中溫水出口連接所述第二節(jié)流閥16，所述第二節(jié)流閥16的出口連接所述蒸發(fā)器6的中溫水入口，所述蒸發(fā)器6的水蒸汽出口連接所述吸收器5的水蒸汽入口 ；所述循環(huán)水冷卻塔8的出水口連接所述第一循環(huán)栗9，所述第一循環(huán)栗9的出口連接所述冷凝器7的冷卻水入口，所述冷凝器7的冷卻水出口連接所述吸收器5的冷卻水入口，所述吸收器5的冷卻水出口連接所述循環(huán)水冷卻塔8的入水口 ；所述蒸發(fā)器6的冷媒水出口與風(fēng)機盤管10的冷媒水入口連接，所述風(fēng)機盤管10的冷媒水出口連接所述蒸發(fā)器6的冷媒水入口。
[0014]所述低溫?zé)煔庥酂崂米酉到y(tǒng)包括:低溫?zé)煔鉄峄厥掌?2;所述低溫?zé)煔鉄峄厥掌?2的煙氣入口通入所述吸收式制冷子系統(tǒng)產(chǎn)生的低溫?zé)煔猓錈崴隹谂c所述風(fēng)機盤管10的熱水入口連接，其缸套水入口連接三通分流閥的第一出口，其煙氣出口連接煙囪13。
[0015]所述內(nèi)燃機I的進料口和進氣口分別通入燃料24和空氣25，燃料24和空氣25在所述內(nèi)燃機I內(nèi)經(jīng)燃燒后推動功率輸出軸旋轉(zhuǎn)做功，功率輸出軸帶動所述發(fā)電機2的功率輸入軸旋轉(zhuǎn)，將旋轉(zhuǎn)機械功傳遞至所述發(fā)電機2，所述發(fā)電機2將旋轉(zhuǎn)機械功轉(zhuǎn)換為電能輸出。
[0016]所述熱化學(xué)反應(yīng)器3接收所述內(nèi)燃機發(fā)電子系統(tǒng)的內(nèi)燃機I排出的高溫?zé)煔?1，其進料口通入原料36，所述高溫?zé)煔?1驅(qū)動所述熱化學(xué)反應(yīng)器3內(nèi)發(fā)生吸熱型熱化學(xué)反應(yīng)，在所述高溫?zé)煔?1的余熱作用下反應(yīng)產(chǎn)生氣體燃料，所述高溫?zé)煔?1經(jīng)過吸熱型熱化學(xué)反應(yīng)后溫度降低，成為中溫?zé)煔?2，并從所述熱化學(xué)反應(yīng)器3的煙氣出口排出。
[0017]所述發(fā)生器4接收所述熱化學(xué)余熱利用子系統(tǒng)的熱化學(xué)反應(yīng)器3排出的中溫?zé)煔?2，所述發(fā)生器4中的工作介質(zhì)水溶液被中溫?zé)煔?2加熱，其中的水被汽化為水蒸氣，而工作介質(zhì)水溶液濃度升高，并進入所述吸收器5中；上述汽化后水蒸氣由所述發(fā)生器4進入所述冷凝器7中，凝結(jié)為中溫水，而后進入所述蒸發(fā)器6，在所述蒸發(fā)器6中急速膨脹被汽化為水蒸氣，水蒸氣進入所述吸收器5，被所述吸收器5中的工作介質(zhì)水溶液吸收，工作