專利名稱：熱電聯(lián)和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種熱電聯(lián)和系統(tǒng)(cogeneration system)。
背景技術(shù)：
JP-A-2010-229885描述了一種尋求有效地使用通過燃燒燃料產(chǎn)生的能量的熱電聯(lián)和系統(tǒng)。在該熱電聯(lián)和系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)由燃料在里面燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力(機(jī)械能)驅(qū)動(dòng)，并且輸出電能。此外，水被燃燒廢熱(熱能)加熱，并且加熱的水從熱水供應(yīng)裝置被供應(yīng)，使得通過燃燒獲得的能量被有效地使用。
然而，該熱電聯(lián)和系統(tǒng)僅僅使用通過燃燒獲得的能量的一部分，S卩，燃料的勢能(potential energy)沒有被充分使用。例如，在上述系統(tǒng)中沒有考慮被供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)之前的燃料。被供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)之前的燃料的勢能沒有被有效地使用。此外，在上述系統(tǒng)中沒有考慮燃燒之后排放的氣體。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低操作效率下被啟動(dòng)以限制廢氣中所含有的污染物被排放到大氣中時(shí)，熱電聯(lián)和系統(tǒng)的效率變低。當(dāng)在燃料與氧氣之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)獲得熱能。然而，燃料的勢能不僅意味著理論上由燃料燃燒產(chǎn)生的熱量的量，而且意味著在燃燒之前燃料的內(nèi)部能量。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的一個(gè)目的是提供一種燃料的勢能被有效使用的熱電聯(lián)和系統(tǒng)。根據(jù)本公開的一個(gè)示例，熱電聯(lián)和系統(tǒng)包括燃料蒸發(fā)器、內(nèi)燃機(jī)、電能發(fā)生器、冷能回收部分、廢熱回收部分和氣體凈化器。燃料蒸發(fā)器蒸發(fā)液體燃料。內(nèi)燃機(jī)通過燃燒被燃料蒸發(fā)器蒸發(fā)的燃料來輸出機(jī)械能。電能發(fā)生器將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。冷能回收部分回收當(dāng)燃料蒸發(fā)器蒸發(fā)燃料時(shí)生成的冷能。廢熱回收部分回收當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃料時(shí)從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的熱量。氣體凈化器凈化當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃料時(shí)從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氣體中所含有的氮氧化物，并且當(dāng)燃料供應(yīng)給氣體凈化器時(shí)燃料通過與氮氧化物反應(yīng)來減少氮氧化物。因此，可以有效地使用燃料的勢能。


本公開的上述及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從參照附圖的以下詳細(xì)說明變得更加清楚，其中附圖為顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的熱電聯(lián)和系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施例)如圖所示，熱電聯(lián)和系統(tǒng)10具有作為儲(chǔ)存具有高壓力的加壓液體燃料的液體燃料存儲(chǔ)部分的高壓罐11。儲(chǔ)存在罐11中的燃料具有可燃性并且在隨后要被提到的發(fā)電機(jī)部分14的發(fā)動(dòng)機(jī)14a中燃燒。燃料可以在高壓條件下在諸如大約15°C _25°C的常溫下容易地被液化，從而可以降低制造成本。例如，燃料可以是具有可燃性并且在壓力等于或小于I. 5MPa的條件下在常溫下被液化的氨(nh3)。因?yàn)榘笔呛袣涞幕衔?，因此可以通過重整氨生成具有可燃性的氫氣體?？蛇x地，燃料可以是諸如甲醚的乙醇物質(zhì)。此外，含有氫的燃料在分子中可以進(jìn)一步包括硫(S)、氧(O)、氮(N)、和鹵素中的至少一種原子，并且可以在分子之間獲得氫鍵。熱電聯(lián)和系統(tǒng)10包括燃料蒸發(fā)器13、蓄熱部分15和氣體凈化器17。燃料蒸發(fā)器13通過第一流量控制閥12a連接到罐11的燃料出口端口，并且蒸發(fā)燃料。蓄熱部分15和氣體凈化器17通過第二流量控制閥12b連接到罐11的燃料出口端口。蓄熱部分15具有·發(fā)熱劑并且儲(chǔ)存熱量，其中所述發(fā)熱劑可逆地具有與燃料的化學(xué)反應(yīng)。氣體凈化器17凈化從燃料在里面燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)14a排出的氣體中所含有的氮氧化物。第一流量控制閥12a和第二流量控制閥12b中的每一個(gè)都具有布置在燃料通道中的閥體。當(dāng)通過第一閥12a的閥體控制燃料通道的開度時(shí)，流入到燃料蒸發(fā)器13中的燃料的量被控制，同時(shí)從罐11流出的液體燃料被減壓。此外，通過第二閥12b控制流入到蓄熱部分15和氣體凈化器17中的燃料的量。流量控制閥12a、12b能夠完全關(guān)閉燃料通道以禁止燃料從罐11流出來。通過從系統(tǒng)控制器(未示出)輸出的控制信號控制流量控制閥12a、12b。燃料蒸發(fā)器13由具有第一蒸發(fā)部13a和第二蒸發(fā)部13b的熱交換器形成。從罐11流出的液體燃料在第一蒸發(fā)部13a中被蒸發(fā)。在第二蒸發(fā)部13b中，液體燃料或由從第一蒸發(fā)部13a流出的液體燃料和氣態(tài)燃料構(gòu)成的兩相燃料被蒸發(fā)。更具體地，在第一蒸發(fā)部13a中，在從罐11流出的液體燃料與循環(huán)通過隨后要被提及的冷卻回路20的第一熱介質(zhì)之間交換熱量。在第二蒸發(fā)部13b中，在從第一蒸發(fā)部13a流出的液體或兩相燃料與循環(huán)通過隨后要被提及的冷卻劑回路30的發(fā)動(dòng)機(jī)14a的冷卻水30 (冷卻劑)之間交換熱量。發(fā)動(dòng)機(jī)14a的循環(huán)通過冷卻劑回路30的冷卻水的溫度被設(shè)定成高于循環(huán)通過冷卻回路20的第一熱介質(zhì)的溫度。當(dāng)從罐11流出的燃料依次流入第一蒸發(fā)部13a和第二蒸發(fā)部13b中時(shí)，在第一蒸發(fā)部13a中確保燃料與第一熱介質(zhì)之間的溫差，并且在第二蒸發(fā)部13b中確保燃料與冷卻水之間的溫差。因此，燃料被有效地蒸發(fā)。此外，控制第一蒸發(fā)部13a和第二蒸發(fā)部13b的熱交換性能，使得從燃料蒸發(fā)器13流出的燃料變成當(dāng)發(fā)電機(jī)部分14具有正常操作時(shí)確定地具有過熱度的氣態(tài)燃料。例如，在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)14a時(shí)，冷卻水的溫度可能沒有充分高于第一熱介質(zhì)的溫度。在這種情況下，從燃料蒸發(fā)器13流出的燃料可能不能變成氣態(tài)燃料，這是因?yàn)槿剂系臏囟容^低。然而，根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)闊崃繌男顭岵糠?5被供應(yīng)給第二蒸發(fā)部13b，因此從燃料蒸發(fā)器13流出的燃料變成確定地具有過熱度的氣態(tài)燃料。蓄熱部分15具有容納發(fā)熱劑的反應(yīng)容器，所述發(fā)熱劑具有與燃料的化學(xué)反應(yīng)。發(fā)熱劑可以例如由諸如氯化鍶(SrCl2)的金屬鹵化物形成。
鹵化鍶具有與對應(yīng)于燃料的氨的可逆化學(xué)反應(yīng)，并且在可逆化學(xué)反應(yīng)中生成鹵化鍶的氨加成化合物和熱量，如以下化學(xué)式(I)所示，例如，其中氨化的鹵化鍶具有8摩爾氨(SrC2 8NH3)。進(jìn)一步地，當(dāng)氨化的鹵化鍶吸收熱量時(shí)，氨和鹵化鍶被再生。
權(quán)利要求
1.一種熱電聯(lián)和系統(tǒng)，包括 燃料蒸發(fā)器(13)，所述燃料蒸發(fā)器蒸發(fā)液體燃料； 內(nèi)燃機(jī)(14a)，所述內(nèi)燃機(jī)通過燃燒被所述燃料蒸發(fā)器(13)蒸發(fā)的燃料來輸出機(jī)械倉泛; 電能發(fā)生器(14b)，所述電能發(fā)生器將所述機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能； 冷能回收部分(20)，所述冷能回收部分回收當(dāng)所述燃料蒸發(fā)器蒸發(fā)所述燃料時(shí)生成的冷能； 廢熱回收部分(30)，所述廢熱回收部分回收當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒所述燃料時(shí)從所述發(fā)動(dòng)機(jī)排出的熱量；和 氣體凈化器(17)，所述氣體凈化器凈化當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒所述燃料時(shí)從所述發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氣體中所含有的氮氧化物，其中當(dāng)將所述燃料供應(yīng)給所述氣體凈化器時(shí)，所述燃料通過與所述氮氧化物反應(yīng)來減少所述氮氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱電聯(lián)和系統(tǒng)，還包括 重整所述燃料的重整器(16)，其中 所述燃料是含有氫的化合物； 所述重整器通過重整所述燃料生成氫；以及 由所述重整器生成的所述氫被供應(yīng)給所述內(nèi)燃機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的熱電聯(lián)和系統(tǒng)，還包括 蓄熱部分(15)，所述蓄熱部分包括與所述燃料起化學(xué)反應(yīng)并發(fā)出熱量的發(fā)熱劑，所述發(fā)熱劑具有與所述燃料的可逆反應(yīng)，其中 當(dāng)所述燃料被供應(yīng)給所述蓄熱部分時(shí)，所述燃料生成反應(yīng)熱； 所述反應(yīng)熱被供應(yīng)給所述內(nèi)燃機(jī)和所述燃料蒸發(fā)器中的至少一個(gè)；以及 當(dāng)從所述發(fā)動(dòng)機(jī)排出的熱量被供應(yīng)給所述蓄熱部分時(shí)，所述發(fā)熱劑被再生。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的熱電聯(lián)和系統(tǒng)，其中，所述燃料是氨。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱電聯(lián)和系統(tǒng)，該熱電聯(lián)和系統(tǒng)包括燃料蒸發(fā)器(13)；內(nèi)燃機(jī)(14a)，所述內(nèi)燃機(jī)通過燃燒被燃料蒸發(fā)器(13)蒸發(fā)的燃料來輸出機(jī)械能；電能發(fā)生器(14b)，所述電能發(fā)生器將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能；冷能回收部分(20)，所述冷能回收部分回收當(dāng)燃料蒸發(fā)器蒸發(fā)燃料時(shí)生成的冷能；廢熱回收部分(30)，所述廢熱回收部分回收從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的熱量；和氣體凈化器(17)，所述氣體凈化器凈化從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氣體中所含有的氮氧化物。當(dāng)將燃料供應(yīng)給氣體凈化器時(shí)，燃料通過與氮氧化物反應(yīng)來減少氮氧化物。
文檔編號F02M21/02GK102797560SQ20121015989
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者布施卓哉, 西澤一敏, 桑山和利 申請人:株式會(huì)社電裝