1.本发明涉及余热回收领域，特别涉及一种基于高温沙粒的余热回收冷热电联供系统技术领域。


背景技术：

2.由于化石能源的开发利用带来的一系列环境问题，全球加大对可持续能源的开发，其中太阳能作为一种普遍、可再生的能源被广泛开发使用。太阳能塔式热发电站配备的大规模储热系统能够在阴雨、云遮等太阳辐照不足的时候/情况提供系统运行所需的热量。固体颗粒作为传热储热介质能够在超过1000℃高温下稳定工作，提高发电效率的同时还降低了发电成本，因此成为国际研究热点。
3.使用沙粒作为传热介质可升温至900～1000℃，突破传统熔盐560℃的运行温度，可获得更高品质的热量进行发电，但也会造成余热增大，因此为了减少能量损失，对高温沙粒进行余热回收势在必行。因此本发明提供了一种基于高温沙粒余热回收的冷热电联供系统，通过改进的卡琳娜循环，对余热进行回收，实现能量梯级利用，提高能量利用效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种基于高温沙粒的余热回收冷热电联供系统，来对高温沙粒进行余热回收。针对固体沙粒换热问题，本发明利用自由下落式颗粒换热器使沙粒和水进行换热，并使用鼓风机从下方进行吹风，可以避免沙粒堆积在管道上方，并加强换热效果。另外使用引入脉动热管的预热器对经除尘器除尘的热风热量进行回收，对水进行预热。针对所回收热量，本发明使用冷热电联供系统进行利用，使用汽轮机进行发电，经过汽轮机的蒸汽作为热源，为经卡琳娜循环改进而成的冷热联供循环供热，并通过四通阀切换制冷或制热模式。不但实现了高温沙粒的余热回收，并且实现能量的梯级利用，提高能量的利用效率。
5.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于高温沙粒的余热回收冷热电联供系统，其特征在于：高温沙粒余热回收部分由颗粒换热器(1
‑
1)，鼓风机(1
‑
2)，预热器(1
‑
3)，除尘器(1
‑
4)组成，其中预热器利用脉动热管(1
‑3‑
1) 提高换热效率，快速回收经除尘器除尘后的热风中的热量，提高进口水的温度；冷热电联供部分由颗粒换热器(1
‑
1)，气液分离器(2)，汽轮机(3)，发生器 (4)，第一冷凝器(5)，水泵(6)，四通阀(7)，第二冷凝器(8)，双向膨胀阀(9)，蒸发器(10)，吸收器(11)，工质泵(12)，回热器(13)，节流阀(14)组成，汽轮机在水蒸汽推动下做功进行发电，之后进入吸收式制冷循环作为热源进行制冷，并可通过调节四通阀达到切换制热或制冷模式的效果。
6.所述的高温沙粒余热回收部分中采用颗粒换热器进行余热回收，并用鼓风机从下方进行吹风，对沙粒流动进行扰动，避免沙粒堆积在管道上方，并使沙粒和冷风逆向流动，形成强制对流，使沙粒充分换热，加强换热效果。
7.进一步的，所述的高温沙粒余热回收部分中沙粒由出料口排出，热风出风口设置
在颗粒换热器顶部，并对热风进行回收。
8.进一步的，所述的高温沙粒余热回收部分使用了所述的预热器，对经过除尘器除尘的热风中的热量进行回收，对水进行预热，减少能量浪费。
9.进一步的，所述的高温沙粒余热回收部分中的预热器引入脉动热管，提高换热效率，可快速回收热风中的热量。
10.进一步的，所述的高温沙粒余热回收部分中，颗粒换热器中管道上方添加纵向翅片，由上至下采用不均匀分布。添加翅片可以增大沙粒和管道之间的换热面积，并考虑到沙粒在换热器中由上至下温度逐渐降低，因此采用由上至下翅片数量逐渐减少的不均匀分布，节约成本。
11.进一步的，所述的冷热电联供部分中对卡琳娜循环进行改进，水蒸汽经过气液分离器后进入汽轮机做功进行发电，然后进入发生器作为冷热联供循环的热源，实现能量梯级利用。
12.优选的，所述的冷热电联供部分中的回热器选用微通道换热器，提高高温稀溶液与浓溶液的热交换效率。
13.进一步的，所述的冷热电联供部分中可通过四通阀控制换热介质流进蒸发器，或者流进冷凝器，从而切换制冷或制热模式。
14.优选的，所述的一种基于高温沙粒余热回收的冷热电联供系统，高温沙粒回收部分中换热介质为水，冷热联供部分中换热介质为氨水。
15.本发明的增益效果：
16.(1)本发明对高温沙粒的余热进行回收利用，达到了节能环保的目的，降低发电成本。
17.(2)本发明使用鼓风机由下而上吹风，干扰沙粒流动，避免沙粒堆积在管道上方，并造成冷风和沙粒之间形成强制对流，有利于沙粒充分换热。另外对顶部出风的热量进行回收，减少能量浪费。
18.(3)本发明使用的预热器引入了脉动热管，相比传统换热器，换热效率更高，可以快速将热风中的热量进行回收，提高进入颗粒换热器前水的温度。
19.(4)本发明在颗粒换热器中管道上方添加纵向翅片，可以增大沙粒和管道之间的换热面积，提高换热效果。并且由上至下翅片数量采用不均匀分布，与颗粒换热器中由上至下温度逐渐降低的情况相适应，节约成本。
20.(5)本发明使用改进的卡琳娜循环对热量进行利用，实现能量的梯级利用，提高能量利用效率。
21.(6)本发明的冷热联供循环中添加了微通道换热器作为回热器，提高高温稀溶液与浓溶液的热交换效率。并添加了四通阀，具有可快速切换制热或制冷模式的特点。
附图说明
22.图1为本发明一种基于高温沙粒余热回收的冷热电联供系统示意图。
23.图2为高温沙粒余热回收部分的示意图。
[0024]1‑
1、颗粒换热器；1
‑
2、鼓风机；1
‑
3、预热器；1
‑3‑
1脉动热管；1
‑
4、除尘器；2、气液分离器；3、汽轮机；4发生器5、第一冷凝器；6、水泵；7、四通阀；8、第二冷凝器；9、双向膨胀
阀；10、蒸发器；11、吸收器；12、工质泵；13、回热器；14、节流阀
具体实施方式
[0025]
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0026]
如图所示，本发明提供一种基于高温沙粒的余热回收冷热电联供系统由颗粒换热器1
‑
1、鼓风机1
‑
2、预热器1
‑
3、除尘器1
‑
4、脉动热管1
‑3‑
1、气液分离器2、汽轮机3、发生器4、第一冷凝器5、水泵6、四通阀7、第二冷凝器 8、双向膨胀阀9、蒸发器10、吸收器11、工质泵12、回热器13、节流阀14 组成。
[0027]
水由引入脉动热管(1
‑3‑
1)的预热器(1
‑
3)预热后，进入颗粒换热器(1
‑
1)，经过换热后变成蒸汽。期间高温沙粒在重力和鼓风机(1
‑
2)吹动双重作用下流过管道表面进行换热，热风经出风口出来后进入除尘器(1
‑
4)除尘，然后进入预热器 (1
‑
3)对水进行加热。
[0028]
在冷热电联供部分，首先使用汽轮机(3)进行发电，经过汽轮机(3)的蒸汽进入发生器(4)作为热源，通过经卡琳娜循环改进的冷热联供循环进行制冷或制热，可通过四通阀(7)控制换热介质流进蒸发器(10)，或者流进第二冷凝器(8)，从而切换制冷或制热模式。
[0029]
本发明的工作原理为：水在水泵(6)的推动下进入预热器进行预热，然后在颗粒换热器(1
‑
1)中被加热成高温的蒸汽。期间高温沙粒在重力和鼓风机(1
‑
2)吹动双重作用下流过管道表面进行换热，换热后的沙粒经出料口排出，热风经出风口出来后进入除尘器(1
‑
4)除尘，然后进入预热器(1
‑
3)对水进行加热，然后进入鼓风机(1
‑
2)形成凤路循环。高温蒸汽首先进入气液分离器(2)中进行气液分离，防止汽轮机(3)中产生液击。蒸汽在汽轮机(3)中做功发电后进入发生器(4)作为热源，之后进入第一冷凝器(5)被冷却后继续循环。在发生器(4)中浓氨水溶液蒸发变成氨气和稀氨水溶液，稀氨水溶液进入回热器(13)和浓氨水溶液换热，提高浓氨水溶液温度，之后经过节流阀(14)降压进入吸收器(11)吸收低温低压氨气。高温高压氨气进入四通阀(7)，通过调节四通阀(7)选择制冷或制热模式，制冷过程如下：高温高压氨气经四通阀(7)进入第二冷凝器(8)后被冷却水带走热量凝结为高压液体，之后经过双向膨胀阀(9)降温降压后并在相应低压下进入蒸发器(10)蒸发吸热，完成制冷。制热过程与制冷过程相反。经过制冷/制热的低温低压氨气进入吸收器(11)被稀氨水溶液吸收变成浓氨水溶液，浓氨水溶液经工质泵(12)被送到回热器中加热，然后进入发生器(4)继续循环。
[0030]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。