区域能源供应系统

摘要

本发明公开了一种区域能源供应系统，包括液氨供给装置和燃烧室，该液氨供给装置能将氨供给燃烧室，该燃烧室还接收空气供给，还包括冷量收集装置和热量收集装置；该冷量收集装置连接在液氨供给装置和燃烧室之间以同时气化液氨为氨气及利用液氨的气化潜热收集冷量以向外供冷；该燃烧室具有排气回路，该热量收集装置设在排气回路上并收集排气中的热量以向外供热。它具有如下优点：能同时向外供冷和供热，如为园区、楼宇等区域提供冷、热等能源的清洁和低损耗供应；完全由液氨气化潜热提供冷量，无须氨燃烧提供制冷所需的热能，系统的燃料利用效率显著提升。

权利要求

1.区域能源供应系统，包括液氨供给装置和燃烧室，该液氨供给装置能将氨供给燃烧室，该燃烧室还接收空气供给，其特征在于：还包括冷量收集装置和热量收集装置；所述冷量收集装置中包括有热交换器，该冷量收集装置连接在液氨供给装置和燃烧室之间以同时气化液氨为氨气及利用液氨的气化潜热收集冷量以向外供冷；该燃烧室具有排气回路，该热量收集装置设在排气回路上并收集排气中的热量以向外供热；

还包括制冷设备，该冷量收集装置和制冷设备通过热交换器连接，该冷量收集装置通过热交换器冷却该制冷设备；还包括供热设备，该热量收集装置连接该供热设备以加热供热设备；

所述冷量收集装置还包含有空调设备、冷藏设备或冷冻设备中的至少一种；所述热量收集装置包括热管余热回收器、间壁式换热器、蓄热式换热器、陶瓷换热器或喷射式混合加热器中的至少一种；

所述热量收集装置的吸热介质包括水，通过水流入该供热设备内部以加热供热设备；

所述热量收集装置为暖气管道，该燃烧室的排气通入该暖气管道内。

2.根据权利要求1所述的区域能源供应系统，其特征在于：还包括蒸汽轮机，该热量收集装置包括蒸汽发生器，该蒸汽发生器连接蒸汽轮机以产生蒸汽推动该蒸汽轮机的涡轮运转。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的区域能源供应系统，其特征在于：还包括动力输出装置，该燃烧室连接动力输出装置并通过燃烧室燃烧产生的排气推动动力输出装置活动以输出动力。

4.根据权利要求3所述的区域能源供应系统，其特征在于：还包括发电机，该动力输出装置连接发电机以驱动该发电机输出电能。

说明书

区域能源供应系统

技术领域

[0001] 本发明涉及能源供应系统，尤其涉及一种区域内能源的综合供应系统。

背景技术

[0002] 区域能源供应系统主要是针对工业区、商业区、科技园区或楼宇的能源综合供应系统。该系统具有靠近用户、梯级利用、能源供应安全可靠等特点。燃气冷热电三联供(Combined Cooling heating and power，简称CCHP)系统是一种常用的区域能源供应方式，其以天然气为燃料，利用小型燃气轮机、燃气内燃机、微燃机等设备将天然气燃烧后获得的高温烟气首先用于发电，然后利用余热供暖，驱动吸收式制冷机供冷。

[0003] 然而，燃气冷热电三联供系统仍然存在二氧化碳排放的问题。而且，现有技术的燃气冷热电三联供系统中的制冷设备主要采用溴化锂吸收式制冷机。该制冷机由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、换热器、循环泵等组成。其工作原理为：在发生器中利用蒸汽通过管路对溴化锂溶液进行加热，随着溶液中的水不断汽化，发生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高，浓溶液在重力及压差的作用下，经热交换器放出热量后与吸收器中的稀溶液混合组成中间溶液。发生器中产生的水蒸汽进入冷凝器被冷凝器内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水，当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的。在此过程中，低温水蒸气进入吸收器，被吸收器内的溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵送回发生器，完成整个循环。如此循环即连续地产生冷量。由此可知，现有技术的燃气冷热电三联供系统中，通过天燃气不断燃烧供应的热能实现制冷剂的热力循环，因此对天燃气的消耗量较大。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种区域能源供应系统，它克服了背景技术中以燃气冷热电三联供系统所存在的不足。

[0005] 本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

[0006] 区域能源供应系统，包括液氨供给装置和燃烧室，该液氨供给装置能将氨供给燃烧室，该燃烧室还接收空气供给，还包括冷量收集装置和热量收集装置；该冷量收集装置连接在液氨供给装置和燃烧室之间以同时气化液氨为氨气及利用液氨的气化潜热收集冷量以向外供冷；该燃烧室具有排气回路，该热量收集装置设在排气回路上并收集排气中的热量以向外供热。

[0007] 一实施例之中：该冷量收集装置包含有空调设备、冷藏设备或冷冻设备中的至少一种。

[0008] 一实施例之中：还包括制冷设备，该冷量收集装置和制冷设备通过热交换器连接，该冷量收集装置通过热交换器冷却该制冷设备。

[0009] 一实施例之中：还包括供热设备，该热量收集装置连接该供热设备以加热供热设备。

[0010] 一实施例之中：该热量收集装置的吸热介质包括水，通过水流入该供热设备内部以加热供热设备。

[0011] 一实施例之中：该热量收集装置为暖气管道，该燃烧室的排气通入该暖气管道内。

[0012] 一实施例之中：还包括蒸汽轮机，该热量收集装置包括蒸汽发生器，该蒸汽发生器连接蒸汽轮机以产生蒸汽推动该蒸汽轮机的涡轮运转。

[0013] 一实施例之中：该热量收集装置包括热管余热回收器、间壁式换热器、蓄热式换热器、陶瓷换热器或喷射式混合加热器中的至少一种。

[0014] 一实施例之中：还包括动力输出装置，该燃烧室连接动力输出装置并通过燃烧室燃烧产生的排气推动动力输出装置活动以输出动力。

[0015] 一实施例之中：还包括发电机，该动力输出装置连接发电机以驱动该发电机输出电能。

[0016] 本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

[0017] 该冷量收集装置连接在液氨供给装置和燃烧室之间以同时气化液氨为氨气及利用液氨的气化潜热收集冷量以向外供冷，该热量收集装置设在排气回路上并收集排气中的热量以向外供热，使本发明的区域能源供应系统能同时向外供冷和供热，如为园区、楼宇等区域提供冷、热等能源的清洁和低损耗供应。本发明的制冷设备完全由液氨气化潜热提供冷量，无须氨燃烧提供制冷所需的热能，系统的燃料利用效率显著提升。该氨燃烧后成为N2和H2O，不生成CO2，因此该区域能源供应系统不产生CO2排放。我国是目前世界上氨产量和用量最多的国家，占世界总产量的1/3左右，因而我国有优异的条件逐步实现从现有的化石能源转向可再生的氨能源。液氨的气化潜热较高，在-33.41℃和101.325kPa下，气化潜热达1371.18kJ/kg，因此本发明将氨作为区域能源供应系统的优选燃料，氨燃烧后排气中余热，以及液氨气化产生的气化潜热(或冷量)均可以在本发明技术方案中被有效地回收或利用。

[0018] 该动力输出装置驱动所述发电机输出电能，这样就形成了冷热电三联供系统。

附图说明

[0019] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

[0020] 图1是实施例一的区域能源供应系统的系统图；

[0021] 图2是实施例二的区域能源供应系统的系统图；

[0022] 图3是实施例三的区域能源供应系统的系统图；

[0023] 图4是实施例四的区域能源供应系统的系统图。

具体实施方式

[0024] 实施例一

[0025] 请查阅图1，区域能源供应系统，包括液氨供给装置1、冷量收集装置2、燃烧室3和热量收集装置4。该液氨供给装置1能将氨供给燃烧室3，该燃烧室3还接收空气供给，如连接压缩机，该压缩机压缩空气并供给燃烧室；该燃烧室3内的包含有氨的燃料和空气混合燃烧。本发明中，该冷量收集装置2连接在液氨供给装置1和燃烧室3以同时气化液氨为氨气及利用液氨的气化潜热收集冷量以向外供冷；该燃烧室3具有排气回路，该热量收集装置4设在排气回路上并收集排气中的热量以向外供热。

[0026] 该液氨的气化潜热较高，在-33.41℃和101.325kPa下，气化潜热达1371.18kJ/kg。该冷量收集装置2主要用于收集液氨气化所产生的气化潜热并向外供应。本发明的制冷设备完全由液氨气化潜热提供冷量，无须氨燃烧提供制冷所需的热能，系统的燃料利用效率显著提升。该冷量收集装置2可以包括热交换器或制冷设备。该热交换器可以是：板式换热器、管壳式换热器、套管式换热器、板翅式换热器、热管换热器、冷却塔或冷凝器中的至少一种。该冷量收集装置2也可以是：空调设备、冷藏设备或冷冻设备等能够收集液氨气化潜热的设备中的至少一种，该液氨通过管道输送到这些设备中以提供冷量。

[0027] 上述热量收集装置可以是热管余热回收器、间壁式换热器、蓄热式换热器、陶瓷换热器或喷射式混合加热器中的至少一种。该热管余热回收器是利用热管的高效传热特性及其环境适应性制造的换热装置，其结构形式为：整体式、分离式或组合式。该间壁式换热器换热器可以是：冷却塔(或称冷水塔)、气体洗涤塔(或称洗涤塔)、喷射式热交换器或混合式冷凝器。该蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备，用于对介质混合要求比较低的场合。该换热器内装固体填充物，用以贮蓄热量。该陶瓷换热器是在高温或腐蚀环境下取代了传统的金属换热设备。该喷射式混合加热器是通过气、水两相流体的直接混合来生产热水的设备，利用喷射式混合加热器回收排气的余热可用以加热采暖循环水。

[0028] 实施例二

[0029] 请查阅图2，它与实施例一不同之处在于：还包括制冷设备6和供热设备7。该冷量收集装置2和制冷设备6通过热交换器连接，该冷量收集装置通过热交换器冷却该制冷设备，以实现冷量的传递，该制冷设备选自空调设备、冷藏设备或冷冻设备中的一种或几种的组合。该热量收集装置4连接该供热设备7以加热供热设备7以实现热量传递，其中该热量收集装置4的吸热介质包括水，水吸热后变成热水再流入供热设备7内部再实现对供热设备7的加热。该供热设备7可以是入户的管道暖气，热水通过管道输送到区域内的用户从而实现区域供暖。此外，也可以将燃烧室的排气直接通入暖气管道内实现区域供暖。

[0030] 实施例三

[0031] 请查阅图3，它与实施例二不同之处在于：还包括蒸汽轮机7，该热量收集装置4为蒸汽发生器4，该蒸汽发生器4连接蒸汽轮机7以产生蒸汽推动该蒸汽轮机7的涡轮运转。本实施例以排气热量来加热蒸汽，蒸汽轮机7的排热温度降低，显著提升了氨燃烧热的利用率。由于氨在燃烧室3中燃烧生成水和氮气，不产生二氧化碳排放和有机物质残留，因此排气可直接通入蒸汽发生器4中的水中以产生蒸汽，既简化了蒸汽发生器4的设备结构、也提高了换热效率。

[0032] 实施例四

[0033] 请查阅图4，它与实施例一不同之处在于：还包括动力输出装置5和发电机6。该燃烧室3连接动力输出装置5并通过燃烧室3燃烧产生的排气推动动力输出装置5活动以输出动力。该动力输出装置5连接发电机6以驱动该发电机6输出电能，从而实现该区域能源供应系统的冷、热、电的联合供给。该动力输出装置5可以为曲柄连杆机构或者涡轮机构。根据需要，本实施例四中还可设置实施例二的制冷设备和供热设备，或者，设置实施例三的蒸汽发生器和蒸汽轮机。

[0034] 以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。