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一种基于可移动 太阳能集热器的冷热电联合发电系统

阅读：888发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种基于可移动太阳能集热器的冷热电联合发电系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，属于有机朗肯循环技术领域。所述基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统包括一级有机朗肯循环模块、二级有机朗肯循环模块、移动式太阳能集热模块和吸收式制冷模块；一级有机朗肯循环模块包括第一蒸发器、第一汽轮机发电机组、第一冷凝器以及第一工质泵，第一蒸发器所用的初始热源为地热流体；二级有机朗肯循环模块包括第二蒸发器、第二汽轮机发电机组、第二冷凝器以及第二工质泵，第二蒸发器与第一蒸发器连接；移动式太阳能集热模块包括可移动太阳能集热器，蓄热罐和第三工质泵，吸收式制冷模块包括发生器、第三冷凝器、第三蒸发器、吸收器和溶液热交换器。，下面是一种基于可移动太阳能集热器的冷热电联合发电系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，其特征在于，所述基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统包括一级有机朗肯循环模块、二级有机朗肯循环模块、移动式太阳能集热模块和吸收式制冷模块；
所述一级有机朗肯循环模块包括第一蒸发器，与第一蒸发器连接的第一汽轮机发电机组，与第一汽轮机发电机组连接的第一冷凝器，以及设置在第一冷凝器与第一蒸发器之间的管路上的第一工质泵，第一蒸发器所用的初始热源为地热流体；
所述二级有机朗肯循环模块包括第二蒸发器，与第二蒸发器连接的第二汽轮机发电机组，与第二汽轮机发电机组连接的第二冷凝器，以及设置在第二冷凝器与第二蒸发器之间的管路上的第二工质泵，第二蒸发器与第一蒸发器连接；
所述移动式太阳能集热模块包括可移动太阳能集热器，蓄热罐、设置在可移动太阳能集热器的进水口与热井之间的管路上的第三工质泵，从可移动太阳能集热器的出水口引出两路管路，分别为第一管路和第二管路，第一管路与蓄热罐连通，第一管路上设有第一阀门，第二管路与位于第二蒸发器和第一蒸发器之间的管路连通，第二管路上设有第二阀门，蓄热罐与第二蒸发器连接，可移动太阳能集热器的集热面朝向以及集热面的集热角度能够调节；
所述吸收式制冷模块包括发生器，与发生器连接的第三冷凝器，与第三冷凝器连接的第三蒸发器，与第三蒸发器连接的吸收器，发生器通过第三管路连接于溶液热交换器及所述吸收器，所述第二冷凝器与发生器连接，第二冷凝器排出的热水进入发生器与发生器内的稀溶液换热，发生器产生的水蒸气在第三冷凝器内形成冷凝液体后进入第三蒸发器，在第三蒸发器内对外制冷，吸热蒸发形成的水蒸气进入吸收器，发生器产生的浓溶液通过第三管路经所述溶液热交换器升温后进入所述吸收器，进入吸收器的水蒸气和浓溶液混合成为稀溶液，所述吸收器通过第四管路连接于所述溶液热交换器及所述发生器，稀溶液通过第四管路经所述溶液热交换器降温后回流至所述发生器。
2.根据权利要求1所述的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，其特征在于，所述第二管路上设有流量计。
3.根据权利要求1所述的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，其特征在于，连接所述蓄热罐与所述第二蒸发器之间的管路上设有第三阀门。
4.根据权利要求1所述的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，其特征在于，所述一级有机朗肯循环模块还包括与所述第一冷凝器连接的冷却塔，所述第一冷凝器排出的热水经冷却塔冷却后再次进入第一冷凝器。
5.根据权利要求1所述的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，其特征在于，所述第三蒸发器与用户社区的废水排放系统连接，废水排放系统排出的高温废水进入所述第三蒸发器；
所述发生器产生的水蒸气在所述第三冷凝器内形成冷凝液体后进入所述第三蒸发器，对废水排放系统排出的高温废水进行制冷，吸热蒸发形成的水蒸气进入所述吸收器，高温废水经降温后再次供用户使用。
6.根据权利要求1所述的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，其特征在于，位于所述发生器和所述溶液热交换器之间的第三管路上设有第四工质泵。
7.根据权利要求1所述的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，其特征在于，位于所述溶液热交换器与所述发生器之间的第四管道上设置有节流阀。
8.根据权利要求1所述的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，其特征在于，所述第二蒸发器排出的热流排入所述热井。
9.根据权利要求1所述的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，其特征在于，所述第三冷凝器和所述第三蒸发器之间的管路上设有第五工质泵。

说明书全文

一种基于可移动太阳能集热器的冷热电联合发电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及有机朗肯循环技术领域，特别涉及一种基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统。

背景技术

[0002] 我国经济发展迅速随之带来的能源短缺及严重的环境污染，其中对于地热能和太阳能等自然能源的利用率较低，而我国地热资源十分丰富，太阳能资源也无处不在，且两者均属于可再生资源，对自然资源进行合理利用成为缓解能源问题的重要途径。

[0003] 有机朗肯循环(OrganicRankineCycle，简称ORC)系统是以低沸点有机物为工质的朗肯循环系统，主要由余热锅炉或换热器、汽轮机、冷凝器和工质泵四大部套组成，其工作原理为有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入汽轮机机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从汽轮机排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。由于汽轮机尾部乏汽仍具有一定的做功能力，对此进行重新利用，可有效提高有机郎肯循环效率，而太阳能资源潜力巨大，能够将仍具有一定做功能力的汽轮机尾部乏汽转换成为二次可利用能源，但由于太阳能资源的利用仅限于白昼，因此，有必要设计一种新型的带有集/蓄热能力的新型的冷热电联合系统有机郎肯循环系统，更合理的运用丰富的自然资源。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，所述基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统包括一级有机朗肯循环模块、二级有机朗肯循环模块、移动式太阳能集热模块和吸收式制冷模块；

[0005] 所述一级有机朗肯循环模块包括第一蒸发器，与第一蒸发器连接的第一汽轮机发电机组，与第一汽轮机发电机组连接的第一冷凝器，以及设置在第一冷凝器与第一蒸发器之间的管路上的第一工质泵，第一蒸发器所用的初始热源为地热流体；

[0006] 所述二级有机朗肯循环模块包括第二蒸发器，与第二蒸发器连接的第二汽轮机发电机组，与第二汽轮机发电机组连接的第二冷凝器，以及设置在第二冷凝器与第二蒸发器之间的管路上的第二工质泵，第二蒸发器与第一蒸发器连接；

[0007] 所述移动式太阳能集热模块包括可移动太阳能集热器，蓄热罐、设置在可移动太阳能集热器的进水口与热井之间的管路上的第三工质泵，从可移动太阳能集热器的出水口引出两路管路，分别为第一管路和第二管路，第一管路与蓄热罐连通，第一管路上设有第一阀门，第二管路与位于第二蒸发器和第一蒸发器之间的管路连通，第二管路上设有第二阀门，蓄热罐与第二蒸发器连接，可移动太阳能集热器的集热面朝向以及集热面的集热角度能够调节；

[0008] 所述吸收式制冷模块包括发生器，与发生器连接的第三冷凝器，与第三冷凝器连接的第三蒸发器，与第三蒸发器连接的吸收器，发生器通过第三管路连接于溶液热交换器及所述吸收器，所述第二冷凝器与发生器连接，第二冷凝器排出的热水进入发生器与发生器内的稀溶液换热，发生器产生的水蒸气在第三冷凝器内形成冷凝液体后进入第三蒸发器，在第三蒸发器内对外制冷，吸热蒸发形成的水蒸气进入吸收器，发生器产生的浓溶液通过第三管路经所述溶液热交换器升温后进入所述吸收器，进入吸收器的水蒸气和浓溶液混合成为稀溶液，所述吸收器通过第四管路连接于所述溶液热交换器及所述发生器，稀溶液通过第四管路经所述溶液热交换器降温后回流至所述发生器。

[0009] 所述第二管路上设有流量计。

[0010] 连接所述蓄热罐与所述第二蒸发器之间的管路上设有第三阀门。

[0011] 所述一级有机朗肯循环模块还包括与所述第一冷凝器连接的冷却塔，所述第一冷凝器排出的热水经冷却塔冷却后再次进入第一冷凝器。

[0012] 所述第三蒸发器与用户社区的废水排放系统连接，废水排放系统排出的高温废水进入所述第三蒸发器；

[0013] 所述发生器产生的水蒸气在所述第三冷凝器内形成冷凝液体后进入所述第三蒸发器，对废水排放系统排出的高温废水进行制冷，吸热蒸发形成的水蒸气进入所述吸收器，高温废水经降温后再次供用户使用。

[0014] 位于所述发生器和所述溶液热交换器之间的第三管路上设有第四工质泵。

[0015] 位于所述溶液热交换器与所述发生器之间的第四管道上设置有节流阀。

[0016] 所述第二蒸发器排出的热流排入所述热井。

[0017] 所述第三冷凝器和所述第三蒸发器之间的管路上设有第五工质泵。

[0018] 本发明中的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，打破了原有单一冷热电联产系统，并且充分利用了地热资源和太阳能资源，将地热流体作为一级有机朗肯循环模块的初始热源，将太阳能资源和消耗了一部分热量的初始地热流体混合后作为二级热源，移动式太阳能集热模块根据其所处当地太阳光照射角度，通过控制器控制其实时调整接收太阳光的集热角度，保证最大化的接收利用太阳能资源，同时将多余的热量存储在蓄热罐中，保证系统能够不间断实现高效进行储热和放热两种功能，保证系统在无日照或者日照不足的情况下仍然正常运转，大力发展了可再生资源。附图说明

[0019] 图1是本发明提供的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统的结构示意图。

[0020] 其中，

[0021] 1第一蒸发器，2第一汽轮机发电机组，3第一冷凝器，4第一工质泵，5冷却塔，6第二蒸发器，7第二汽轮机发电机组，8第二冷凝器，9第二工质泵，10可移动太阳能集热器，11 蓄热罐，12热井，13第三工质泵，14第一阀门，15第二阀门，16流量计，17第三阀门，18 发生器，19第三冷凝器，20第三蒸发器，21吸收器，22第三管路，23第五工质泵，24溶液热交换器，25第四工质泵，26第四管路，27节流阀，28用户社区。

具体实施方式

[0022] 为了解决现有技术存在的问题，如图1所示，本发明提供了一种基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，该基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统包括一级有机朗肯循环模块、二级有机朗肯循环模块、移动式太阳能集热模块和吸收式制冷模块；

[0023] 一级有机朗肯循环模块包括第一蒸发器1，与第一蒸发器1连接的第一汽轮机发电机组2，与第一汽轮机发电机组2连接的第一冷凝器3，以及设置在第一冷凝器3与第一蒸发器1之间的管路上的第一工质泵4，第一蒸发器1所用的初始热源为地热流体；

[0024] 本发明中地热流体可以为地下热水、地热蒸汽或者载热气体等存于地下，温度高于正常值的各种热流体，地热流体作为初始热源进入第一蒸发器1内与第一蒸发器1内的液态有机工质进行换热，液态有机工质被加热到饱和蒸汽状态后进入第一汽轮机发电机组2的汽轮机膨胀做工，汽轮机的输出轴与第一汽轮机发电机组2的发电机连接，带动发电机发电供用户使用，第一汽轮机发电机组2排出的有机工质进入第一冷凝器3与冷却水换热冷却，形成液态有机工质，经过第一工质泵4加压后再次进入第一蒸发器1内进行换热，完成一级有机朗肯循环过程，其中，第一冷凝器3中的冷却水的来源可以为用户平时生活中产生的低温废水，第一冷凝器3与冷却塔5连接，低温废水对进入第一冷凝器3内的有机工质换热后，排出的热水经冷却塔5冷却后再次进入第一冷凝器3进行换热。作为初始热源的地热流体对第一蒸发器1内的有机工质加热后从第一蒸发器1中排出，进入二级有机郎肯循环模块；

[0025] 二级有机朗肯循环模块包括第二蒸发器6，与第二蒸发器6连接的第二汽轮机发电机组7，与第二汽轮机发电机组7连接的第二冷凝器8，以及设置在第二冷凝器8与第二蒸发器6之间的管路上的第二工质泵9，第二蒸发器6与第一蒸发器1连接；

[0026] 其中，作为初始热源的地热流体由于对第一蒸发器1内的液态有机工质进行了换热，因此从第一蒸发器1排出的地热流体的温度会有所降低，成为具有一定温度的热流，因此，为二级有机朗肯循环模块设置一个移动式太阳能集热模块，使有一定温度的热流在进入第二蒸发器6之前与来自移动式太阳能集热模块产生的补热热源进行混合升温，升温后形成二次热源再进入第二蒸发器6对第二蒸发器6内的液态有机工质进行换热；

[0027] 其中，移动式太阳能集热模块包括可移动太阳能集热器10、蓄热罐11、设置在可移动太阳能集热器10的进水口与热井12之间的管路上的第三工质泵13，从可移动太阳能集热器10 的出水口引出两路管路，分别为第一管路和第二管路，第一管路与蓄热罐11连通，第一管路上设有第一阀门14，第二管路与位于第二蒸发器6和第一蒸发器1之间的管路连通，第二管路上设有第二阀门15和流量计16，蓄热罐11与第二蒸发器6连接，连接蓄热罐11与第二蒸发器6之间的管路上设有第三阀门17，可移动太阳能集热器10的集热面朝向以及集热面的集热角度能够调节；

[0028] 热井12中的水经过第三工质泵13加压后通过可移动太阳能集热器10的进水口进入可移动太阳能集热器10内，可移动太阳能集热器10将太阳辐射能转化热能，使水的温度升高，若日照条件较好时，同时打开第一阀门14和第二阀门15，关闭第三阀门17，从可移动太阳能集热器10出水口流出的热水一部分通过第一管路进入蓄热罐11中存储起来，另一部分通过第二管路进入第二蒸发器6和第一蒸发器1之间的管路，并与第一蒸发器1排出的具有一定温度的热流混合，形成了二次热源后进入到第二蒸发器6内，其中，第一阀门14用于控制第一管路上的热水的流量，第二阀门15用于控制第二管路上的热水的流量，若日照条件较差或者夜晚可移动太阳能集热器10产生的热水不能满足换热要求时，关闭第一阀门14和第二阀门15，停止运行第三工质泵13，打开和调节第三阀门17，控制蓄热罐11内存储的热水与第一蒸发器1排出的地热流体混合形成二次热源后进入第二蒸发器6；

[0029] 其中，可移动太阳能集热器10设有多条轨道和集热板，集热板作为集热面，集热板可以在轨道上滑动，且集热板与轨道连接处通过360度可旋转的连轴连接，使得集热板可以进行 360度的旋转，因此，可以根据日照条件实时对集热面的朝向以及集热面的集热角度进行调节，最大化的接收太阳能资源，可移动太阳能集热器10采用控制器进行自动调节。

[0030] 从第一蒸发器1排出的地热流体在与移动式太阳能集热模块产生的补热热源混合后，形成二次热源，二次热源进入第二蒸发器6内与第二蒸发器6内的液态有机工质进行换热，液态有机工质被加热到饱和蒸汽状态后进入第二汽轮机发电机组7的汽轮机膨胀做工，汽轮机的输出轴与第二汽轮机发电机组7的发电机连接，带动发电机发电供用户使用，第二汽轮机发电机组7排出的有机工质进入第二冷凝器8与冷却水换热冷却，形成液态有机工质，经过第二工质泵9加压后再次进入第二蒸发器6内进行换热，第二蒸发器6排出的热流排至热井 12，完成二级有机朗肯循环过程，其中，第二冷凝器8中的冷却水的来源可以为用户平时生活中产生的低温废水，低温废水对进入第二冷凝器8内的有机工质换热后，排出的热水进入吸收式制冷模块；

[0031] 吸收式制冷模块包括发生器18，与发生器18连接的第三冷凝器19，与第三冷凝器19连接的第三蒸发器20，与第三蒸发器20连接的吸收器21，发生器18通过第三管路22连接于溶液热交换器24及吸收器21，第二冷凝器8与发生器18连接，第二冷凝器8排出的热水进入发生器18与发生器18内的稀溶液换热，发生器18产生的水蒸气作为制冷剂，进入第三冷凝器19，在第三冷凝器19内形成冷凝液体后进入第三蒸发器20，在第三蒸发器20内对外制冷，其中，第三蒸发器20与用户社区28的废水排放系统连接，废水排放系统排出的高温废水进入第三蒸发器20；第三冷凝器19内形成冷凝液体进入第三蒸发器20内，对废水排放系统排出的高温废水进行制冷，吸热蒸发形成的水蒸气进入吸收器21，高温废水经降温后再次供用户使用；第三冷凝器19和第三蒸发器20之间的管路上设有第五工质泵23，第三冷凝器
19内形成冷凝液体经过第五工质泵23加压后进入第三蒸发器20；发生器18产生的浓溶液通过第三管路22经溶液热交换器24升温后进入吸收器21，发生器18和溶液热交换器24之间的第三管路22上设有第四工质泵25，将浓溶液加压后进入溶液热交换器24，进入吸收器21 的水蒸气和浓溶液混合成为稀溶液；

[0032] 吸收器21通过第四管路26连接于溶液热交换器24及发生器18，稀溶液通过第四管路 26经溶液热交换器24降温后回流至发生器18，位于溶液热交换器24与发生器18之间的第四管道上设置有节流阀27。

[0033] 以上为本发明中的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统的整个工作过程，刚开始启动时，一级有机朗肯循环模块启动，联合移动式太阳能集热模块，一同推动二级有机朗肯循环模块启动，最后启动吸收式制冷模块，当运行稳定后，四个模块同时工作。

[0034] 本发明中的基于可移动太阳能集热器的新型冷热电联合发电系统，打破了原有单一冷热电联产系统，并且充分利用了地热资源和太阳能资源，将地热流体作为一级有机朗肯循环模块的初始热源，将太阳能资源和消耗了一部分热量的初始地热流体混合后作为二级热源，移动式太阳能集热模块根据其所处当地太阳光照射角度，通过控制器控制其实时调整接收太阳光的集热角度，保证最大化的接收利用太阳能资源，同时将多余的热量存储在蓄热罐11中，保证系统能够不间断高效进行储热和放热两种功能，保证系统在无日照或者日照不足的情况下仍然正常运转，大力发展了可再生资源。

[0035] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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