專利名稱：熱和電力供給系統(tǒng)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同時產(chǎn)生和供給熱和電力的一個熱和電力供給系統(tǒng)及其操作方法。
背景技術(shù)：
許多獨(dú)立的(或自動-)電力工廠，它們每一個都操作一個使用內(nèi)燃機(jī)或類似裝置的發(fā)電機(jī)，這種工廠被建議作為所謂的利用廢熱發(fā)電的設(shè)備，這種設(shè)備通過利用其本身排出的廢熱產(chǎn)生熱水或蒸汽和冷水并且以冷/熱的形式提供熱能。它們的一些例子在日本工業(yè)協(xié)會(JAPAN INDUSTRY)出版的清潔能源(CLEAN ENERGY)第6卷第12期(1997)的第1-36頁中被公開。在許多那些裝置中，能夠提供的最大數(shù)量的電力和冷能的數(shù)量或熱能的數(shù)量之間的比率被固定。
提供電力和熱能(如同時提供冷/熱)的一個冷/熱/電力供給系統(tǒng)通過與吸收式制冷器和發(fā)電機(jī)相結(jié)合來實現(xiàn)，吸收式制冷器例如通過在內(nèi)部設(shè)置一個轉(zhuǎn)換閥能夠同時提供冷水/熱水，而發(fā)電機(jī)由內(nèi)燃機(jī)(如柴油機(jī)、汽油機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)或類似的機(jī)械)來驅(qū)動。近來，發(fā)展了具有一個再生式熱交換器的小尺寸的再生式燃?xì)廨啓C(jī)并且也在研究使用這樣一個渦輪機(jī)的冷/熱/電力供給系統(tǒng)。
圖8顯示了普通冷/熱/電力供給系統(tǒng)的一個例子，它采用一個吸收式制冷器和由小尺寸的再生式燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動的一個發(fā)電機(jī)。在這種系統(tǒng)中，由再生式燃?xì)廨啓C(jī)1排出的廢氣7被輸送到吸收式制冷器2，此吸收式制冷器從再生器的廢氣中回收熱并且產(chǎn)生冷凝器中的熱水9以及蒸發(fā)器中的冷水8。在如這個例子所示的這樣一個系統(tǒng)中，由再生式燃?xì)廨啓C(jī)最大的輸出限制電力產(chǎn)生的最大輸出并且不可能增加電力產(chǎn)生的輸出也不可能增加有效使用的能量，甚至在中間季節(jié)空調(diào)已經(jīng)減小從而冷/熱的需求降低的情況下，也是這樣。
另外，普通系統(tǒng)性能的一些代表性的因素在中間季節(jié)(大氣溫度15℃和濕度30％)操作上述系統(tǒng)的情況和在夏季(大氣溫度38℃和濕度60％)操作上述系統(tǒng)的情況下以對電力產(chǎn)生的效率和輸出進(jìn)行比較的形式顯示在圖2的現(xiàn)有技術(shù)的條目中。在夏季，隨著溫度的增加空氣密度降低并且進(jìn)入到再生式燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)中的空氣的質(zhì)量流量降低，以使在再生式燃?xì)廨啓C(jī)的再生式熱交換器中的回收熱量和渦輪機(jī)的輸出降低并且電力產(chǎn)生的終端輸出和電力產(chǎn)生的效率大幅度地變化，如圖2所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述這些提出的，并且本發(fā)明的目的是提供一種能夠使電力產(chǎn)生的輸出增加的熱和電力供給系統(tǒng)及其操作方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個熱和電力供給系統(tǒng)包括產(chǎn)生電力的燃?xì)廨啓C(jī)裝置，從燃?xì)廨啓C(jī)裝置回收廢熱和產(chǎn)生熱能的吸收式制冷裝置，以及空氣冷卻裝置，此空氣冷卻裝置與燃?xì)廨啓C(jī)和吸收式制冷裝置相連通并且用吸收式制冷裝置中產(chǎn)生的熱能冷卻該燃?xì)廨啓C(jī)裝置中用于產(chǎn)生電力的空氣?？諝饫鋮s裝置的一個例子是一個用于把冷水從吸收式制冷器噴射到進(jìn)入再生式燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)中的空氣上的噴射裝置或一個用從吸收式制冷器排出的熱水加濕壓縮機(jī)中排出的空氣的加濕器。此系統(tǒng)能夠具有用于回收吸收式制冷器的廢氣的熱的一個熱回收裝置和/或用于回收吸收式制冷器的廢氣中聚集的熱量的一個蓄熱型熱交換器。
另外，為了達(dá)到本發(fā)明的上述的目的，包括燃?xì)廨啓C(jī)裝置和回收燃?xì)廨啓C(jī)裝置冷卻或加熱的水的廢熱的吸收式制冷裝置的一個熱和電力供給系統(tǒng)的操作方法的特征是通過把在吸收式制冷器中產(chǎn)生的水噴射到進(jìn)氣上來冷卻燃?xì)廨啓C(jī)裝置的進(jìn)氣。用于冷卻進(jìn)水的水的一個例子至少是冷水和熱水之一。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的冷/熱/電力供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖，此系統(tǒng)使用一個再生式燃?xì)廨啓C(jī)和一吸收式制冷器；
圖2是一個圖表，它顯示了在中間季節(jié)使用一個普通系統(tǒng)的情況，在夏季在一個冷/熱/電力供給系統(tǒng)中使用本發(fā)明的一個實施例的方法來增加電輸出的情況和在夏季使用此普通方法的情況下對發(fā)電效率和電力產(chǎn)生的輸出所作的比較；圖3是一個圖表，它顯示了在夏季和中間季節(jié)，分別根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的一個實施例的冷/熱/電力供給系統(tǒng)中電輸出增加的情況下的壓縮機(jī)能量，再生熱交換量和燃?xì)廨啓C(jī)輸出的比較；圖4是本發(fā)明的另一實施例的一個冷/熱/電力供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖；圖5是本發(fā)明的另一實施例的一個冷/熱/電力供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖；圖6是本發(fā)明的另一實施例的一個冷/熱/電力供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖；圖7是本發(fā)明的另一實施例的一個冷/熱/電力供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖；圖8是使用一個再生式燃?xì)廨啓C(jī)和一個吸收式制冷器的一個冷/熱/電力供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖。
具體實施例方式
一個熱和電力供給系統(tǒng)(冷/熱/電力供給裝置)，即，一個能夠聯(lián)合供給熱能(冷和熱)和電能的系統(tǒng)或裝置，本發(fā)明的每一個實施例均涉及一個所述的利用工業(yè)廢熱的發(fā)電系統(tǒng)(co-generation system)。此利用工業(yè)廢熱的發(fā)電系統(tǒng)具有一個電能產(chǎn)生功能以把電能供給一個需求者(如一間房屋，溫室栽培農(nóng)舍，小型工廠，集體房屋，醫(yī)院，飯店，綜合的運(yùn)動設(shè)備，或類似的設(shè)備)，并且供給冷能和熱能給設(shè)備(如空調(diào)裝置)。特別是，以下將描述使用一個作為發(fā)動機(jī)的再生式燃?xì)廨啓C(jī)的一系統(tǒng)。
本發(fā)明的一個實施例的一個冷/熱/電力供給系統(tǒng)將參照圖1在下面進(jìn)行描述。圖1顯示了此冷/熱/電力供給系統(tǒng)，它具有一個驅(qū)動一個發(fā)電機(jī)16的再生式燃?xì)廨啓C(jī)1，和一個通過一給水處理設(shè)備30供給水的吸收式制冷器2并將冷卻水8和熱水9供給一個需求者，如一個空調(diào)設(shè)備或類似的設(shè)備。另外，此系統(tǒng)和它的操作將在下面參照圖1進(jìn)行詳細(xì)的描述。
一個進(jìn)氣噴射裝置31設(shè)置在再生式燃?xì)廨啓C(jī)1的一個進(jìn)口。此噴射裝置31把冷水噴到進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)1中的空氣3上以根據(jù)周圍和操作狀態(tài)來濕潤和冷卻此空氣。進(jìn)入的空氣，即，進(jìn)氣由壓縮機(jī)11壓縮并且導(dǎo)入一個加濕器12。在此加濕器12中，所需數(shù)量的熱水根據(jù)操作狀態(tài)(如能量需求或類似的需求)被噴射并能夠加濕進(jìn)氣。從加濕器12中出去的進(jìn)氣被導(dǎo)入一個再生式熱交換器13，其中進(jìn)氣回收從一個渦輪機(jī)15排出的廢氣的熱并且因此被預(yù)熱。此預(yù)熱的進(jìn)氣與一個燃燒14中的燃油4混合并且此混合物在其中被燃燒并且作為高溫氣體進(jìn)入渦輪機(jī)15。在此渦輪機(jī)15中，此高溫氣體膨脹做功，從而被輸出。此輸出驅(qū)動此壓縮機(jī)11和發(fā)電機(jī)16。在再生式熱交換器13中回收廢氣的熱之后，從渦輪機(jī)15排出的廢氣作為燃?xì)鉁u輪機(jī)廢氣70進(jìn)入此吸收式制冷器2的一個再生器21。在此再生器21中，渦輪機(jī)廢氣70的熱量被回收并且最終作為吸收式制冷器廢氣71排放到系統(tǒng)之外。
在吸收式制冷器2中，此再生器21回收燃?xì)鉁u輪機(jī)氣體70的熱量并且把一稀釋溶液29中的溶劑蒸發(fā)以產(chǎn)生蒸汽28。在再生器中產(chǎn)生的此蒸汽28進(jìn)入冷凝器22。吸收式制冷器2具有一裝置用于在給水處理設(shè)備30中進(jìn)行除去灰塵，進(jìn)行水的軟化成類似的處理之后由一個給水泵25從裝置外部供給處理后的給水51，并且該裝置被設(shè)計成根據(jù)需求者或再生式燃?xì)廨啓C(jī)1中所消耗的水量進(jìn)行補(bǔ)充給水。此給水處理設(shè)備30被構(gòu)造成除從外界供給給水50以外也能聯(lián)合供給從一個需求者(如空調(diào)設(shè)備或類似的設(shè)備)排放和回收的冷凝液52。
被補(bǔ)充的處理后的水51和由在吸收式制冷器2中的再循環(huán)泵24循環(huán)的水使在冷凝器22中的蒸汽28冷卻并且從而接收蒸汽中的熱來轉(zhuǎn)化為熱水9。在用于需求者和再生式燃?xì)廨啓C(jī)1的所需量的熱水被設(shè)置在吸收式制冷器2中的一個熱水旁通閥26分流后，已產(chǎn)生的熱水9被導(dǎo)入一個蒸發(fā)器23。蒸發(fā)器23的內(nèi)部壓力減小到大約真空狀態(tài)并且由于壓力的減小使在冷凝器22中被冷凝的溶劑蒸發(fā)并且又變成了蒸汽28。在這種情況下，從熱水9中得到潛熱，從而由蒸發(fā)器23中出來的水變成冷水8。在蒸發(fā)器23中產(chǎn)生的蒸汽被導(dǎo)入一個吸收器20并且在再生器21中濃縮的溶液中被吸收，從而形成一種稀釋溶液29。此種稀釋溶液29被送到再生器21。在蒸發(fā)器23中產(chǎn)生的冷水8根據(jù)吸收式制冷器2中的操作狀態(tài)通過一個冷水旁通閥27調(diào)節(jié)的一最佳量進(jìn)行再循環(huán)，然后其余的冷水流出吸收式制冷器2并且進(jìn)入一個需求者(如一個空調(diào)設(shè)備或類似的設(shè)備)或通過一個分支閥23進(jìn)入再生式燃?xì)廨啓C(jī)1。
另外，在本發(fā)明的冷/熱/電力供給系統(tǒng)中，在吸收式制冷器2產(chǎn)生過量的冷/熱的情況下，將對一個將過量熱量供給再生式燃?xì)廨啓C(jī)1從而改進(jìn)電能輸出和發(fā)電效率的操作(控制)方法進(jìn)行說明。
在上述結(jié)構(gòu)的冷/熱/電力供給系統(tǒng)中，一個冷/熱水的供給率能夠通過調(diào)節(jié)熱水旁通閥26和冷水旁通閥27的開度自由地設(shè)定，以使在冷水和熱水中的任何一個產(chǎn)生過量的情況下，過量的熱能夠以任何方式如冷水或熱水被吸收。在過量的熱是足夠的小并且電力產(chǎn)生的終端輸出增加的情況下，過量的熱作為冷水被排出，并且冷水分支閥33被打開并且燃?xì)鉁u輪機(jī)提供的冷水80通過冷水供給泵34供給進(jìn)氣用的噴射裝置31，以便通過進(jìn)氣用噴射水81來冷卻并加濕該進(jìn)氣，從而通過減小再生式燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)中的熱量下降來有效地縮減用于壓縮機(jī)的能量需求并且提高了電力產(chǎn)生的終端輸出和發(fā)電效率。還有，由于通過加濕作用質(zhì)量流增加了，所以效果增大了但卻沒有大幅度地降低進(jìn)氣溫度，結(jié)果，其優(yōu)點(diǎn)是只消耗了非常少量的冷水。
即使進(jìn)氣用的噴射用水81以一個非常小的流量，如大約是空氣質(zhì)量流量的0.01Wt％進(jìn)行噴射，用于進(jìn)氣的噴射用水81也能夠通過由于加濕作用改變特定的熱耗來降低壓縮機(jī)功率的效果。通過噴射少量的大約是空氣流量的0.01Wt％的水，加濕再生式燃?xì)廨啓C(jī)1的進(jìn)氣以使進(jìn)氣達(dá)到一個飽和氣流壓力。通過大約是0.2℃或類似的加濕作用以降低進(jìn)氣的溫度，但是，壓縮機(jī)的效率相對于特定熱耗的降低提高了0.4到0.5％，并且壓縮機(jī)功率能夠降低1.2％。另外，為了確實蒸發(fā)用于進(jìn)氣的噴射用水81和快速地加濕進(jìn)氣使其達(dá)到飽和狀態(tài)，優(yōu)選空氣質(zhì)量流量的大約0.2Wt％的水的流量。在這種情況下，已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的冷卻水的水滴在這種飽和狀態(tài)下還沒有蒸發(fā)，大的水滴被排出并且作為排水被回收，而小的水滴通過壓縮機(jī)11和進(jìn)氣一起進(jìn)入并且在進(jìn)口處被蒸發(fā)，從而由加濕器12加濕的非常少量的水也能獲得相同的效果。
例如，當(dāng)進(jìn)氣質(zhì)量流量的0.2Wt％的冷水被用作用于加濕和冷卻進(jìn)氣的噴射用水81的時候，電力產(chǎn)生的輸出增加了大約3.4％并且電力產(chǎn)生的效率增加了大約2.9％。在存在更加過量的熱的情況下，過量的熱作為熱水被排出，即，熱水分支閥37打開并且分流的熱水90通過一個熱水泵38被送入加濕器12并且由加濕器12噴射作為供給的熱水91，從而電力產(chǎn)生的輸出和電力產(chǎn)生的效率均有進(jìn)一步的非常大的提高。當(dāng)進(jìn)行這種操作的時候，更有效地增加了燃油流量并且稍微升高在渦輪機(jī)進(jìn)口處設(shè)定的溫度。這是由于當(dāng)通過加濕器供給的熱水蒸發(fā)的時候產(chǎn)生潛熱的原故，這就導(dǎo)致了不考慮再生熱交換量的增加而在燃燒室進(jìn)氣口的空氣溫度降低的現(xiàn)象被限制的效果和在有許多蒸汽存在的狀態(tài)下可以避免不穩(wěn)定燃燒的效果。另外，在這種情況下，即使渦輪機(jī)進(jìn)口的溫度(燃燒溫度)升高，在燃燒空間也存在許多蒸汽，以使氮氧化物(NOx)的排出不增加。
在圖表1中，顯示了一個操作的例子，其中過量的熱作為冷水和熱水被排出，進(jìn)氣在壓縮機(jī)輸送口被噴冷和加濕，從而提高了電力產(chǎn)生的輸出和電力產(chǎn)生的效率。在這個例子中，使用一個冷/熱/電力供給系統(tǒng)，其采用一個再生式燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)，在外界空氣溫度是15℃并且相對濕度是30％的情況下，電力輸出是75KW，發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是65,000rpm。
圖表1

在圖表1中，現(xiàn)有技術(shù)的那一列顯示了在沒有采用本發(fā)明的提高電力輸出和電力產(chǎn)生的效率的操作方法的情況下的結(jié)果。本發(fā)明實施例那一列顯示了在采用本發(fā)明實施例的提高電力輸出和電力產(chǎn)生的效率的操作方法的結(jié)果。在效果那一列，通過相對現(xiàn)有技術(shù)的相對值(％)，顯示了在本發(fā)明具體實施例的操作方法被采用的情況下的結(jié)果。在圖表1中所顯示的操作實例中，以流量為空氣流量的0.2Wt％將7℃的冷水作為進(jìn)氣噴射用水供給，并且流量是空氣流量的3Wt％的80℃的熱水作為加濕用水。進(jìn)氣用的50％的噴射水作為排水被排放和回收。還有，為了確保燃燒的穩(wěn)定，渦輪機(jī)進(jìn)口的溫度(燃燒溫度)升高20℃。
結(jié)果，如圖表1所示，通過在進(jìn)氣上進(jìn)行噴射，壓縮機(jī)效率提高了0.5％并且壓縮機(jī)功率降低了1.2％。還有，通過加濕的作用再生熱交換量增加大約25％并且渦輪機(jī)的輸出增加了大約8％。渦輪機(jī)效率降低03％的原因是熱比因加濕作用而降低，但是，再生熱交換量增加很多，所以渦輪效率的降低不會導(dǎo)致不利的影響。
再者，在圖1所示的冷/熱/電力供給系統(tǒng)中，將對在使用本發(fā)明的方法的情況下，限制電力產(chǎn)生的輸出和再生式燃?xì)廨啓C(jī)的電力產(chǎn)生的效率的降低的效果進(jìn)行說明。
在上面所述的夏季，由于大氣溫度升高，使空氣密度降低，因此進(jìn)入壓縮機(jī)11中的空氣的質(zhì)量流量降低并且電力產(chǎn)生的輸出和電力產(chǎn)生的效率降低。但是，如圖3所示，在具有用于進(jìn)氣的加濕器12和噴射裝置31的冷/熱/電力供給系統(tǒng)中，如上所述地通過冷水進(jìn)行加濕和冷卻以及通過熱水進(jìn)行加濕，因此不僅能限制電力產(chǎn)生的輸出和電力產(chǎn)生的效率的降低反而還能對它們有所改進(jìn)。
在本發(fā)明的實施例中，具有加濕器12，它用于把吸收式再生器2中產(chǎn)生的熱水噴射到從再生式燃汽輪機(jī)1的壓縮機(jī)11輸送來的空氣上并且大幅度地加濕被送入再生式熱交換器13，燃燒室14和渦輪機(jī)15中的空氣。
雖然空氣的加濕也能通過用于進(jìn)氣的上述噴射裝置31來實現(xiàn)，但是，在使用此噴射裝置31的情況下，大氣溫度最高大約是40℃并且大氣壓力也是低的并且大約是100Kpa，從而飽和蒸汽壓力是低的并且它對通過噴射裝置31進(jìn)行大幅度加濕是不理想的。但是，由壓縮機(jī)11輸送的空氣已經(jīng)通過在壓縮機(jī)11中的壓縮空氣來提高其溫度和壓力，所以它能夠大幅度加濕。例如，甚至在再生式燃汽輪機(jī)的尺寸相對小到壓縮比大約是或建議是3.5至4的情況下，使得用大約是空氣流量的1Wt％的熱水進(jìn)行加濕直到空氣達(dá)到飽和狀態(tài)為止成為可能。還有，在加濕器中所有的水都被蒸發(fā)是不必要的，并且除非由于水滴進(jìn)入了燃燒室和渦輪機(jī)而產(chǎn)生一些不利的影響以外，不會產(chǎn)生任何設(shè)備操作的問題，所以可能進(jìn)行更多的加濕。
另外，在具有本實施例的加濕器12的熱和電力供給系統(tǒng)中，通過用許多水加濕輸送到渦輪機(jī)中的空氣，從而提高了熱傳遞效率又不增加再生式熱交換器13的質(zhì)量流量，由于燃燒室14中存在蒸汽所以抑制了氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生并且由于增加了在渦輪機(jī)15中的質(zhì)量流量所以增加了輸出。例如，在加濕器12中用空氣流量的3Wt％的水進(jìn)行加濕的情況下，在再生式熱交換器13中，(1)由于在再生式熱交換器進(jìn)口空氣溫度降低使有效溫度的差值擴(kuò)大了，(2)由于蒸汽和空氣的混合使熱傳遞效率提高了，以及(3)流入再生式熱交換器中的水如液滴的潛熱也有助于再生的熱量。再生熱交換量增加大約20％，渦輪機(jī)的輸出也相對增加大約7％并且電力產(chǎn)生的終端輸出和電力產(chǎn)生的效率均大幅度提高。
圖2顯示了，在冷/熱/電力供給系統(tǒng)中，使用如圖表1中給出的例子中所示的額定轉(zhuǎn)速為65,000rpm和電力產(chǎn)生的輸出為75KW的再生式燃汽輪機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)，對在外界空氣溫度為15℃和相對濕度為30％的操作狀態(tài)下，電力產(chǎn)生的終端效率和電力產(chǎn)生的輸出(中間季節(jié)的現(xiàn)有技術(shù))；在外界空氣溫度是38℃和相對濕度為60％的作為一個代表性的操作狀態(tài)下，電力產(chǎn)生的終端效率和電力產(chǎn)生的輸出(在夏季的現(xiàn)有技術(shù))；與在根據(jù)本發(fā)明實施例所用的操作方法用冷水加濕和冷卻以及用熱水加濕的情況下，電力產(chǎn)生的終端效率和電力產(chǎn)生的輸出(夏季的本發(fā)明實施例)進(jìn)行比較。這里，作為一個例子還顯示了在把是空氣流量的0.2Wt％的7℃的冷水作為用于進(jìn)氣的噴射用水和把空氣流量的3Wt％的80℃的熱水作為用于加濕的水的操作狀態(tài)下的結(jié)果。進(jìn)氣用的噴射水的50％作為排水被排出和回收。另外，為了確保燃燒的穩(wěn)定，渦輪機(jī)的進(jìn)氣溫度(燃燒溫度)升高20℃。
在普通的冷/熱/電力供給系統(tǒng)中，在夏季，由于空氣質(zhì)量流量的降低，電力產(chǎn)生的輸出和電力產(chǎn)生的效率分別降低大約11％和16％。但是，在使用本發(fā)明的實施例的操作方法的情況下，電力產(chǎn)生的輸出和電力產(chǎn)生的效率分別提高了大約12％和10％。為了對此效果進(jìn)行詳細(xì)的說明，圖3顯示了在圖2中的每個操作狀態(tài)下，壓縮機(jī)功率，再生熱交換量和渦輪機(jī)輸出。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在中間季節(jié)和夏季，壓縮機(jī)功率幾乎沒有變化，但是，由于空氣質(zhì)量流量的降低，使再生熱交換量大幅度地降低，而且渦輪機(jī)輸出也降低。但是，當(dāng)使用本發(fā)明的實施例時，質(zhì)量流量通過加濕作用而增加并且再生熱交換量通過用于加濕的熱水的潛熱而大幅度增加，因此，與不使用加濕的現(xiàn)有技術(shù)的中間季節(jié)相比，甚至在夏季再生熱交換量是大的并且渦輪機(jī)的輸出也是大的。因此，當(dāng)使用如上所述的本發(fā)明的實施例的結(jié)構(gòu)和操作方法時，甚至在夏季，都可能提高電力產(chǎn)生的輸出和電力產(chǎn)生的效率。
圖4顯示了本發(fā)明的另一實施例的冷/熱/電力供給系統(tǒng)。與圖1中的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)在這里就不再進(jìn)行說明了。在本發(fā)明的實施例中，為了進(jìn)一步提高在夏季的電力產(chǎn)生的輸出和電力產(chǎn)生的效率，在冷水和進(jìn)氣之間進(jìn)行熱交換的用于冷卻進(jìn)氣的空氣冷卻裝置32設(shè)置在用于進(jìn)氣的噴射裝置31的上游。在產(chǎn)生過量的冷卻用水和在夏季外界溫度非常高或類似的情況下，進(jìn)氣冷卻裝置32能夠通過進(jìn)氣冷卻裝置的流量調(diào)節(jié)閥36來供給空氣冷卻用水82。從進(jìn)氣冷卻裝置32出來的進(jìn)氣冷卻用水53被回收流入給水處理裝置30的進(jìn)口并且在冷/熱/電力供給系統(tǒng)中循環(huán)。
圖5顯示了本發(fā)明的另一個實施例的一個冷/熱/電力供給系統(tǒng)。與上述結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)不再進(jìn)行說明。在本發(fā)明的實施例中，一個水回收裝置40加裝在圖4中所示的實施例的結(jié)構(gòu)中。即，在本發(fā)明的實施例中，提供了用于回收從吸收式制冷器2(再生器21)中排放的廢氣71中的水的水回收裝置40。當(dāng)在進(jìn)氣上噴射的操作控制和壓縮機(jī)輸送空氣的加濕的操作控制通過使用本發(fā)明的實施例來實現(xiàn)時，將消耗進(jìn)氣質(zhì)量流量的百分之幾的水，因此在一些情況下，大量的水包含在吸收式制冷器的廢氣71中。水回收裝置40被用來從吸收式制冷器的廢氣中回收水并且作為清潔的水或類似的水有效地被利用。從進(jìn)氣冷卻裝置32中排出的進(jìn)氣冷卻用水53的一部分通過水回收流量調(diào)節(jié)閥41被分流并且作為回收裝置噴射用水54被噴射進(jìn)入水回收裝置40，從而進(jìn)行直接熱交換并且回收在廢氣71中的水。
根據(jù)這種回收的方法，能夠回收廢氣71中幾乎所有的水而不大幅度增加廢氣的壓力損失，但是，它也能夠提供把進(jìn)氣冷卻用水53用作冷卻水的熱交換器型的水回收裝置。在水回收裝置40中回收的水55通過回收水處理裝置42進(jìn)行除塵或PH的調(diào)整并且作為處理后的回收水56被使用。處理后的回收水適用于作為各種裝置中的清潔用水。
圖6顯示了本發(fā)明的另一個實施例的冷/熱/電力供給系統(tǒng)。與上述結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)不再進(jìn)行說明。在本發(fā)明的實施例中，一個蓄熱型的熱交換器39加裝到圖5中所示的實施例的結(jié)構(gòu)中。即，在本發(fā)明的實施例中，蓄熱型的熱交換器39用于使從吸收式制冷器2(再生器21)中排出的吸收式制冷器的廢氣71與給水50進(jìn)行熱交換。在蓄熱型熱交換器39中被冷卻的熱交換器的廢氣72被送入水回收裝置40以回收廢氣中的水。另外，通過在蓄熱型熱交換器39中與吸收式制冷器的廢氣71進(jìn)行熱交換而被加熱的給水作為熱水9供給圖中未示出的熱水利用設(shè)備。
通常，甚至在廢熱回收之后，吸收式熱交換器的廢氣71仍然保持120℃的高溫或更高，并且廢氣71的熱量排出此系統(tǒng)。但是，即使嘗試有效地利用此熱量，由于溫度降小，所以產(chǎn)生的熱水的量也不會變多，并且相應(yīng)于機(jī)械復(fù)雜程度的增加，沒有大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。因此，如上所述，在圖6所示的本發(fā)明的實施例中，將蓄熱型熱交換器39設(shè)置在吸收式制冷器2的廢氣通道中，從吸收式制冷器的廢氣71的廢熱中回收和聚集熱量，并且當(dāng)熱水的需求增大時，通過把給水50供給蓄熱型熱交換器39產(chǎn)生熱水。
在這種方法中，根據(jù)要求聚集和回收廢熱以產(chǎn)生熱水，從而能夠進(jìn)一步提高廢熱回收和使用的效率。另外，在圖6所示的本發(fā)明的實施例中，從水回收裝置40中得到的回收水55在回收水處理裝置42中被除塵或進(jìn)行PH的調(diào)整，并且作為處理后的水56返回給水處理裝置30的供給口，從而使冷/熱/電力供給系統(tǒng)中的再循環(huán)水量增加并且供給裝置的給水量降低。
圖7顯示了本發(fā)明的另一個實施例的一個冷/熱/電力供給系統(tǒng)。與上述結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)不再進(jìn)行說明。在本發(fā)明的實施例中，水不象圖6中所示的實施例的結(jié)構(gòu)那樣被供給蓄熱型熱交換器作為給水50，但通過使用在吸收式制冷器2中產(chǎn)生的熱水產(chǎn)生蒸汽10。通過如上所述蓄熱型熱交換器39來回收廢熱，只要此熱量不需要，就能夠根據(jù)蓄熱型熱交換器39的容量來回收和聚集廢熱，并且也能夠在某個時刻將熱量完全釋放出來從而由熱水9產(chǎn)生蒸汽10。在某些情況下，用于殺菌的蒸汽在食品工廠中或類似的地方時常需要。如圖7所示的此系統(tǒng)適用于這樣的用途。
如上所述，普通的熱/冷/電力供給系統(tǒng)不能進(jìn)行熱/冷/電可變流量的操作，但在本發(fā)明的實施例的熱和電力供給系統(tǒng)中，即，當(dāng)在吸收式制冷器中產(chǎn)生過量的冷/熱時，把過量的熱供給再生式燃?xì)廨啓C(jī)并且提高電力產(chǎn)生的輸出和電力產(chǎn)生的效率的操作能夠被完成。另外，在本發(fā)明中，通過使用在吸收式制冷器中產(chǎn)生的冷/熱的一部分能夠改進(jìn)由于在夏季外界溫度升高導(dǎo)致空氣密度降低而使電力產(chǎn)生的終端輸出和電力產(chǎn)生的效率降低的特性。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一個使電力產(chǎn)生的輸出增加的熱和電力供給系統(tǒng)及其操作方法。
權(quán)利要求
1.一種熱和電力供給裝置包括燃?xì)廨啓C(jī)裝置；利用所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的廢熱產(chǎn)生冷水和熱水的吸收式制冷裝置；一個噴射裝置，它把所述吸收式制冷裝置中產(chǎn)生的冷水噴射到所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的進(jìn)氣上；一個加濕器，它把在所述吸收式再生裝置中產(chǎn)生的熱水噴射到所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的壓縮機(jī)壓縮的空氣上。
2.一個熱和電力供給系統(tǒng)包括燃?xì)廨啓C(jī)裝置，它具有一個用于壓縮空氣的壓縮機(jī)，一個用于燃燒被壓縮的空氣和燃油的燃燒室，一個由在所述燃燒室中產(chǎn)生的燃燒氣體驅(qū)動的渦輪機(jī)；以及一個用于把從所述渦輪機(jī)排出的廢氣和導(dǎo)入所述燃燒器的被壓縮的空氣進(jìn)行熱交換的再生式熱交換器；利用所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的廢氣產(chǎn)生冷水和熱水的吸收式制冷裝置；一個用于進(jìn)氣的噴射裝置，它把所述吸收式制冷裝置中產(chǎn)生的冷水噴射到所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的進(jìn)氣上；一個加濕器，它把在所述吸收式再生裝置中產(chǎn)生的熱水噴射到由所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的壓縮機(jī)壓縮并導(dǎo)入所述再生式熱交換器的空氣上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱和電力供給系統(tǒng)，其特征在于具有一個用于回收包含在已經(jīng)通過所述吸收式制冷裝置的廢氣中的水的水回收裝置。
4.如權(quán)利要求1或2所述的熱和電力供給系統(tǒng)，其特征在于具有一個蓄熱型熱交換器，它用于回收和聚集已經(jīng)通過所述吸收式制冷裝置的廢氣中的廢熱。
5.如權(quán)利要求1或2所述的熱和電力供給系統(tǒng)，其特征在于具有一個進(jìn)氣冷卻裝置，它通過在進(jìn)氣和所述吸收式制冷裝置產(chǎn)生的冷水之間進(jìn)行熱交換，從而冷卻供給到所述噴射裝置的進(jìn)氣。
6.一種熱和電力供給系統(tǒng)的操作方法，該供給系統(tǒng)具有燃?xì)廨啓C(jī)裝置和利用所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的廢熱產(chǎn)生冷水和熱水的吸收式制冷裝置，該方法包括以下步驟向用于所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的進(jìn)氣噴射所述吸收式制冷裝置產(chǎn)生的冷水，從而冷卻進(jìn)氣，向所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的壓縮機(jī)壓縮的空氣噴射所述吸收式制冷裝置產(chǎn)生的熱水，從而加濕壓縮空氣。
7.一種熱和電力供給系統(tǒng)的操作方法，該供給系統(tǒng)具有燃?xì)廨啓C(jī)裝置，它具有一個用于壓縮空氣的壓縮機(jī)，一個用于燃燒被壓縮的空氣和燃油的燃燒室，一個由在所述燃燒室中產(chǎn)生的燃燒氣體驅(qū)動的渦輪機(jī)；以及一個用于把從所述渦輪機(jī)排出的廢氣和導(dǎo)入所述燃燒器的被壓縮的空氣進(jìn)行熱交換的再生式熱交換器；利用所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的廢氣產(chǎn)生冷水和熱水的吸收式制冷裝置；該方法包括以下步驟向用于所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的進(jìn)氣噴射所述吸收式制冷裝置產(chǎn)生的冷水，從而冷卻進(jìn)氣，向由所述壓縮機(jī)壓縮并導(dǎo)入所述再生式熱交換器的空氣噴射所述吸收式制冷裝置產(chǎn)生的熱水，從而加濕壓縮空氣。
8.如權(quán)利要求6或7所述的熱和電力供給系統(tǒng)的操作方法，其特征在于所述操作方法還包括以下步驟回收和聚集已經(jīng)通過所述吸收式制冷裝置的廢氣中的廢熱，當(dāng)產(chǎn)生對熱水的需要時，利用聚集的廢熱產(chǎn)生熱水或蒸汽。
9.如權(quán)利要求6或7所述的熱和電力供給系統(tǒng)的操作方法，其特征在于所述操作方法還包括以下步驟當(dāng)采用加濕作用時，供給所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的燃燒室的燃油流量增加。
全文摘要
一種熱和電力供給系統(tǒng)，包括一個再生式燃?xì)廨啓C(jī)和一個回收燃?xì)廨啓C(jī)廢氣中廢熱的吸收式制冷器，此系統(tǒng)具有一個進(jìn)氣冷卻裝置，它包括一個用于把吸收式制冷器中的冷水噴射到再生式燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣口中的噴射裝置和一個通過把熱水從再生器噴射到再生式燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)輸送口中而起到加濕作用的加濕器。根據(jù)操作狀態(tài)用冷水進(jìn)行冷卻并用熱水噴射進(jìn)行加濕。
文檔編號F25B27/02GK1693686SQ20051006486
公開日2005年11月9日 申請日期2001年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月8日
發(fā)明者百百聰, 坪內(nèi)邦良, 安介平紀(jì)雄, 有田浩, 赤津康昭, 幡宮重雄 申請人:株式會社日立制作所