大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)，其內(nèi)燃機向供熱系統(tǒng)提供余熱水，向余熱鍋爐提供余熱煙氣和余熱水，余熱鍋爐向汽輪發(fā)電機提供過熱蒸汽，汽輪發(fā)電機向電制冷機提供電力，余熱水還提供給制冷系統(tǒng)。本發(fā)明利用燃?xì)馊紵龉Ξa(chǎn)生高品位電能，通過溴化鋰機組產(chǎn)生冷凍水，通過換熱器產(chǎn)生熱水為用戶供暖，通過余熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動汽輪機及發(fā)電機進(jìn)行發(fā)電；能源利用率高達(dá)92％以上。
【專利說明】
大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供技術(shù)，具體地，涉及大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球變暖和化石能源枯竭等環(huán)境問題的加重，提高能源利用效率、改變能源結(jié)構(gòu)對我國而言非常重要。國家在“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要中明確指出:加快發(fā)展風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、水能、地?zé)崮?，安全高效發(fā)展核電；加強儲能和智能電網(wǎng)建設(shè)，發(fā)展分布式能源，推行節(jié)能低碳電力調(diào)度。
[0003]目前利用內(nèi)燃機進(jìn)行冷熱電三聯(lián)供的分布式能源應(yīng)用較多，技術(shù)也非常成熟，大都是和電網(wǎng)并網(wǎng)運行。傳統(tǒng)分布式三聯(lián)供的工藝流程為:燃?xì)庠趦?nèi)燃機中燃燒做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，300 °C以上的高溫?zé)煔夂?0 °C左右的軸套水通過吸收式制冷機組產(chǎn)生冷量，或進(jìn)入供熱系統(tǒng)進(jìn)行供熱。其綜合利用效率大約為80%左右，能源利用率不高，且傳統(tǒng)的三聯(lián)供對季節(jié)性變化供能的適應(yīng)性低，比如:在冬季，因冷量需求不足，導(dǎo)致內(nèi)燃機發(fā)電機組無法正常運行，從而大大影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此有必要對其原有的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而提供其運行的穩(wěn)定性和靈活性。
[0004]經(jīng)檢索，發(fā)現(xiàn)如下相關(guān)檢索結(jié)果。
[0005]相關(guān)檢索結(jié)果1:
[0006]申請(專利)號:CN201520401479.X名稱:一種燃?xì)馊?lián)供系統(tǒng)的中冷水余熱利用系統(tǒng)
[0007]摘要:該專利文獻(xiàn)公開了一種燃?xì)馊?lián)供系統(tǒng)的中冷水余熱利用系統(tǒng)，它包括:燃?xì)獍l(fā)電機組，散熱水箱，換熱裝置，在燃?xì)獍l(fā)電機組的中冷水出水管道上連接生活熱水換熱功能電動三通調(diào)節(jié)閥的第一端，生活熱水換熱功能電動三通調(diào)節(jié)閥的第二端與換熱裝置的進(jìn)水管道連接，該生活熱水換熱功能電動三通調(diào)節(jié)閥的第三端通過連接管道與散熱水箱功能電動調(diào)節(jié)閥第一端連接，換熱裝置的出水管道與連接管道連接，該散熱水箱功能電動調(diào)節(jié)閥第三端與散熱水箱的進(jìn)水管連接。
[0008]技術(shù)要點比較:
[0009]該專利文獻(xiàn)主要闡述燃?xì)馊?lián)供系統(tǒng)的中冷水余熱利用系統(tǒng)，節(jié)約了生活熱水加熱成本與中冷水散熱成本。而本發(fā)明優(yōu)化提高了整體系統(tǒng)能源利用效率，降低冷電負(fù)荷不匹配而導(dǎo)致的停機事件發(fā)生率。
[0010]相關(guān)檢索結(jié)果2:
[0011]申請(專利)號:CN201010219570.1名稱:一種四聯(lián)供系統(tǒng)
[0012]摘要:該專利文獻(xiàn)提供一種四聯(lián)供系統(tǒng)，包括燃?xì)馊?lián)供中心和數(shù)據(jù)中心，所述燃?xì)馊?lián)供中心與數(shù)據(jù)中心相連，并向所述數(shù)據(jù)中心提供冷能和電能，在所述燃?xì)馊?lián)供中心正常工作時，所述數(shù)據(jù)中心從燃?xì)馊?lián)供中心獲得電能;所述四聯(lián)供系統(tǒng)通過其中的數(shù)據(jù)中心向四聯(lián)供系統(tǒng)外部的用戶提供信息服務(wù)，并通過所述燃?xì)馊?lián)供中心向四聯(lián)供系統(tǒng)外部的用戶提供熱能、冷能和電能。
[0013]技術(shù)要點比較:
[0014]該專利文獻(xiàn)是闡述傳統(tǒng)燃?xì)馊?lián)供中心和數(shù)據(jù)中心之間的相互配合運行，具有降低碳排放量的作用。而本發(fā)明主要對傳統(tǒng)的燃?xì)馊?lián)供系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到提高綜合能源利用率的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明提供的一種大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機、集中供熱系統(tǒng)、余熱鍋爐、汽輪發(fā)電機、電制冷機以及制冷系統(tǒng)；
[0017]內(nèi)燃機的第一缸套水管路出口連接集中供熱系統(tǒng)的換熱器熱流路通道入口；集中供熱系統(tǒng)的換熱器熱流路通道出口連接內(nèi)燃機的第一缸套水管路入口 ；
[0018]內(nèi)燃機的煙氣出口連接余熱鍋爐的第一換熱器熱流路通道入口；余熱鍋爐的第一換熱器熱流路通道出口連接余熱鍋爐的第二換熱器熱流路通道入口；余熱鍋爐的第二換熱器熱流路通道出口延伸至余熱鍋爐的外部形成排煙口 ；
[0019]余熱鍋爐的第一換熱器冷流路通道入口為進(jìn)水口；余熱鍋爐的第一換熱器冷流路通道出口為蒸汽排出口并連接至汽輪發(fā)電機的蒸汽輸入口；汽輪發(fā)電機的電力輸出線連接至電制冷機的電源接口 ；
[0020]內(nèi)燃機的第二缸套水管路出口連接余熱鍋爐的第二換熱器冷流路通道入口；余熱鍋爐的第二換熱器冷流路通道出口連接至制冷系統(tǒng)的換熱器熱流路通道入口；制冷系統(tǒng)的換熱器熱流路通道出口連接內(nèi)燃機的第二缸套水管路入口。
[0021]優(yōu)選地，制冷系統(tǒng)采用熱水型溴化鋰吸收式冷水機組。
[0022]優(yōu)選地，內(nèi)燃機的第一缸套水管路、第二缸套水管路為彼此獨立的管道。
[0023]優(yōu)選地，內(nèi)燃機的第一缸套水管路、第二缸套水管路經(jīng)過內(nèi)燃機內(nèi)部的不同部位。
[0024]優(yōu)選地，內(nèi)燃機的第一缸套水管路的管壁吸熱面積小于內(nèi)燃機的第二缸套水管路的管壁吸熱面積。
[0025]優(yōu)選地，內(nèi)燃機的第一缸套水管路出口的出水溫度低于內(nèi)燃機的第二缸套水管路出口的出水溫度。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0027]1、利用燃?xì)馊紵龉Ξa(chǎn)生高品位電能；
[0028]2、利用內(nèi)燃機的第一缸套水(90°C熱水)，通過溴化鋰機組產(chǎn)生冷凍水；
[0029]3、利用內(nèi)燃機的第二缸套水(53°C熱水)，通過換熱器產(chǎn)生熱水為用戶供暖；
[0030]4、利用內(nèi)燃機的余熱煙氣(375°C高溫尾氣)，通過余熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動汽輪機及發(fā)電機進(jìn)行發(fā)電；
[0031]5、本發(fā)明所提供系統(tǒng)的能源利用率高達(dá)92%以上。
【附圖說明】
[0032]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0033]圖1為本發(fā)明提供的大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖中:
[0035]1-內(nèi)燃機
[0036]2-集中供熱系統(tǒng)
[0037]3-余熱鍋爐
[0038]4-汽輪發(fā)電機
[0039]5-電制冷機
[0040]6-制冷系統(tǒng)
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0042]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明提供的一種大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機1、集中供熱系統(tǒng)2、余熱鍋爐3、汽輪發(fā)電機4、電制冷機5以及制冷系統(tǒng)6;
[0043]內(nèi)燃機I的第一缸套水管路出口連接集中供熱系統(tǒng)2的換熱器熱流路通道入口；集中供熱系統(tǒng)2的換熱器熱流路通道出口連接內(nèi)燃機I的第一缸套水管路入口 ；
[0044]內(nèi)燃機I的煙氣出口連接余熱鍋爐3的第一換熱器熱流路通道入口；余熱鍋爐3的第一換熱器熱流路通道出口連接余熱鍋爐3的第二換熱器熱流路通道入口；余熱鍋爐3的第二換熱器熱流路通道出口延伸至余熱鍋爐3的外部形成排煙口；
[0045]余熱鍋爐3的第一換熱器冷流路通道入口為進(jìn)水口；余熱鍋爐3的第一換熱器冷流路通道出口為蒸汽排出口并連接至汽輪發(fā)電機4的蒸汽輸入口；汽輪發(fā)電機4的電力輸出線連接至電制冷機5的電源接口 ；
[0046]內(nèi)燃機I的第二缸套水管路出口連接余熱鍋爐3的第二換熱器冷流路通道入口；余熱鍋爐3的第二換熱器冷流路通道出口連接至制冷系統(tǒng)6的換熱器熱流路通道入口；制冷系統(tǒng)6的換熱器熱流路通道出口連接內(nèi)燃機I的第二缸套水管路入口。
[0047]制冷系統(tǒng)6采用熱水型溴化鋰吸收式冷水機組。內(nèi)燃機I的第一缸套水管路、第二缸套水管路為彼此獨立的管道。內(nèi)燃機I的第一缸套水管路、第二缸套水管路經(jīng)過內(nèi)燃機I內(nèi)部的不同部位，從而得到溫度高低的兩種不同溫度的余熱水。內(nèi)燃機I的第一缸套水管路的管壁吸熱面積小于內(nèi)燃機I的第二缸套水管路的管壁吸熱面積。內(nèi)燃機I的第一缸套水管路出口的出水溫度低于內(nèi)燃機I的第二缸套水管路出口的出水溫度，例如，第一缸套水管路出口的出水溫度為53 °C，第二缸套水管路出口的出水溫度為90 0C。
[0048]在一個舉例中，以圖1為例，目前大型內(nèi)燃機單臺可發(fā)電9000kW以上，以9340型為例，天然氣在內(nèi)燃機內(nèi)燃燒做功發(fā)電量9340kW，輸出能量有以下三種:
[0049]-180m3/h、溫度 53°C 的熱水；
[0050]-53400kg/h、375°C 的高溫?zé)煔猓?br>[0051 ] -180m3/h、溫度 90°C 的熱水。
[0052]為了優(yōu)化利用高溫?zé)煔饧暗蜏責(zé)崴?，本發(fā)明采用的創(chuàng)新性優(yōu)化的工藝流程和舊有的工藝流程有著本質(zhì)的區(qū)別。
[0053]傳統(tǒng)的內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供的工藝流程如下:
[0054]1、180m3/h、溫度53 °C的熱水直接通過冷卻塔進(jìn)行降溫。
[0055]2、534001^/11、375°(:的高溫?zé)煔夂?801113/11、溫度90°(:的熱水直接進(jìn)入煙氣熱水型溴化鋰機組進(jìn)行制冷。
[0056]傳統(tǒng)的內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供的缺點:
[0057]1、排煙溫度較高約140°C?160°C，導(dǎo)致內(nèi)燃機的能源可利用率不到80%。
[0058]2、因季節(jié)原因?qū)е掠美湄?fù)荷變化較大，當(dāng)用冷負(fù)荷較低時，導(dǎo)致較多的熱資源浪費，或系統(tǒng)無法運行而停機。
[0059]而本發(fā)明提供的大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)的工藝流程圖詳見圖1。其主要優(yōu)化點有以下三點:
[0060]l、180m3/h、溫度53°C熱水在冬季可以進(jìn)入換熱器進(jìn)行集中供熱，不需要供熱時通過冷卻塔進(jìn)行降溫。
[0061 ] 2、534001^/11、375°(:的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐，產(chǎn)生5.1^11、220°(:的低壓飽和蒸汽，輸入汽輪機做功發(fā)電800kW，如冷量需求大時，再通過電制冷機提供冷量。不需要冷量時，800kW可直接上網(wǎng)。
[0062]3、考慮到余熱鍋爐的排煙溫度較高(約160°C)，可在余熱鍋爐后面增加低溫?zé)峤粨Q器，用160 °C的余熱鍋爐煙氣加熱180m3/h、溫度90 V的熱水，提高熱水溫度至95 °C，然后再將180m3/h、溫度95°C熱水輸入熱水型溴化鋰型機組產(chǎn)生冷量，從而提高溴化鋰型機組的COP值。這時余熱鍋爐煙氣的排放溫度降至98°C，極大提高系統(tǒng)的能源可利用率。
[0063]進(jìn)一步地，如果53°C的熱水也被用來供熱，本發(fā)明系統(tǒng)的整體能源利用效率高達(dá)92%，如果53°C的熱水沒有被利用，本發(fā)明系統(tǒng)的整體能源利用效率也可達(dá)84%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的工藝系統(tǒng);本發(fā)明系統(tǒng)在應(yīng)用中的冷量及電量易于合理分配，當(dāng)冷量需求小時，可增加系統(tǒng)的發(fā)電量，從而克服傳統(tǒng)系統(tǒng)的缺點。
[0064]其中，內(nèi)燃機I的第一缸套水管路出口向集中供熱系統(tǒng)2的換熱器熱流路通道入口提供180m3/h、溫度530C的熱水;集中供熱系統(tǒng)2的換熱器熱流路通道出口向內(nèi)燃機I的第一缸套水管路入口提供溫度45°C的水；內(nèi)燃機I的煙氣出口向余熱鍋爐3的第一換熱器熱流路通道入口提供53400kg/h、375°C的高溫?zé)煔?余熱鍋爐3的第二換熱器熱流路通道出口延伸至余熱鍋爐3的外部形成排煙口，以排放98°C的煙氣;余熱鍋爐3的第一換熱器冷流路通道出口向汽輪發(fā)電機4的蒸汽輸入口提供220°C的蒸汽；內(nèi)燃機I的第二缸套水管路出口向余熱鍋爐3的第二換熱器冷流路通道入口提供180m3/h、溫度90 °C的熱水;余熱鍋爐3的第二換熱器冷流路通道出口向制冷系統(tǒng)6的換熱器熱流路通道入口提供180m3/h、溫度95°C的熱水;制冷系統(tǒng)6的換熱器熱流路通道出口向內(nèi)燃機I的第二缸套水管路入口提供溫度76°C的水。
[0065]在一個【具體實施方式】中，冬季集中供熱:內(nèi)燃機在工作時產(chǎn)生180m3/h、溫度53°C的缸套熱水，可通過循環(huán)栗，將此熱水打入換熱器中和循環(huán)供熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，達(dá)到集中供熱的功能，不僅利用了缸套熱水，還減少了冷卻設(shè)備的運行費用。
[0066]在一個【具體實施方式】中，余熱鍋爐結(jié)合汽輪發(fā)電機:53400kg/h、375°C的高溫?zé)煔庵苯舆M(jìn)入余熱鍋爐產(chǎn)生5.lt/h、220°C的低壓飽和蒸汽，低壓飽和蒸汽推動蒸汽汽輪機發(fā)電800kW，可以和9340kW的電量一起并入國家電網(wǎng)，也可以通過電制冷機組產(chǎn)生冷量。這時煙氣溫度可降至160°C，再和180m3/h、溫度90°C的熱水進(jìn)行熱交換，煙氣溫度降至98°C后排入大氣，90°C的熱水溫度可升至95 °C。
[0067]在一個【具體實施方式】中，制冷系統(tǒng):180m3/h、溫度95°C的熱水通過循環(huán)水栗打入熱水型溴化鋰機組產(chǎn)生2782kW的冷量，溫度降至76°C又回到內(nèi)燃機冷卻氣缸。如果熱水型溴化鋰機組滿足不了外界的需求，可以增加相應(yīng)的電制冷機組。
[0068]以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。
【主權(quán)項】
1.一種大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括內(nèi)燃機(I)、集中供熱系統(tǒng)(2)、余熱鍋爐(3)、汽輪發(fā)電機(4)、電制冷機(5)以及制冷系統(tǒng)(6); 內(nèi)燃機(I)的第一缸套水管路出口連接集中供熱系統(tǒng)(2)的換熱器熱流路通道入口 ；集中供熱系統(tǒng)(2)的換熱器熱流路通道出口連接內(nèi)燃機(I)的第一缸套水管路入口； 內(nèi)燃機(I)的煙氣出口連接余熱鍋爐(3)的第一換熱器熱流路通道入口；余熱鍋爐(3)的第一換熱器熱流路通道出口連接余熱鍋爐(3)的第二換熱器熱流路通道入口 ；余熱鍋爐(3)的第二換熱器熱流路通道出口延伸至余熱鍋爐(3)的外部形成排煙口； 余熱鍋爐(3)的第一換熱器冷流路通道入口為進(jìn)水口；余熱鍋爐(3)的第一換熱器冷流路通道出口為蒸汽排出口并連接至汽輪發(fā)電機(4)的蒸汽輸入口；汽輪發(fā)電機(4)的電力輸出線連接至電制冷機(5)的電源接口； 內(nèi)燃機(I)的第二缸套水管路出口連接余熱鍋爐(3)的第二換熱器冷流路通道入口 ；余熱鍋爐(3)的第二換熱器冷流路通道出口連接至制冷系統(tǒng)(6)的換熱器熱流路通道入口；制冷系統(tǒng)(6)的換熱器熱流路通道出口連接內(nèi)燃機(I)的第二缸套水管路入口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，制冷系統(tǒng)(6)采用熱水型溴化鋰吸收式冷水機組。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)燃機(I)的第一缸套水管路、第二缸套水管路為彼此獨立的管道。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)燃機(I)的第一缸套水管路、第二缸套水管路經(jīng)過內(nèi)燃機(I)內(nèi)部的不同部位。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)燃機(I)的第一缸套水管路的管壁吸熱面積小于內(nèi)燃機(I)的第二缸套水管路的管壁吸熱面積。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)燃機(I)的第一缸套水管路出口的出水溫度低于內(nèi)燃機(I)的第二缸套水管路出口的出水溫度。
【文檔編號】F25B29/00GK105909329SQ201610173961
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】唐子燁, 徐世洋, 吳挺
【申請人】上海光熱實業(yè)有限公司