CN103742290A - 一种基于燃气内燃机的制冷/热、生活热水的能源梯级利用系统 - Google Patents

一种基于燃气内燃机的制冷/热、生活热水的能源梯级利用系统 Download PDF

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高建华
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

本发明公开了一种基于燃气内燃机的制冷/热、生活热水的能源梯级利用系统。燃气内燃机依次和烟气补燃型溴化锂冷/热水机组、分水器、集水器连接形成冷/热媒供回水回路；燃气内燃机依次和板式换热器、生活热水储蓄水箱连接形成生活热水回路；烟气补燃型溴化锂冷/热水机组依次和烟气—水壳管式换热器、生活热水储蓄水箱连接形成生活热水回路；烟气补燃型溴化锂冷/热水机组和闭式冷却塔连接形成冷却水回路，板式换热器的通过阀门V1、阀门V3与生活热水储蓄水箱连接；烟气-水壳管式换热器通过阀门V2、阀门V4与生活热水储蓄水箱连接。有效的实现了余烟的二次利用，实现能源梯级利用，是一种节能降耗的运行系统。

Description

一种基于燃气内燃机的制冷/热、生活热水的能源梯级利用系统
 
技术领域
本发明属于能源技术领域，具体涉及一种基于燃气内燃机的制冷/热、生活热水的能源梯级利用系统。
背景技术
随着我国经济的发展和社会的进步，在节能减排这样的国家大战略的背景下，提高能源的利用率是国家迫切需要解决的问题。传统的发电厂中的余热一般用于制热，因此一些发电厂利用余热供热形成热电联产系统，因此热电厂是最常见的利用发电余热的一种形式。然而在节能减排和不断发展的技术条件下，如何充分、高效的利用发电过程中产生的余热、高温烟气等，已成为当今能源使用的焦点。
因此，本发明提出一种基于燃气内燃机的制冷/热、生活热水的能源梯级利用系统。这种系统在充分、高效的能源梯级利用下，不仅实现了夏季供冷，冬季供热的需求，而且可以满足全年供电、供生活热水的需求，实现了电、冷/热、生活热水的综合供应。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于燃气内燃机发电机组的制冷/热、生活热水的能源梯级利用系统。燃气进入内燃机燃烧带动内燃机发电后，烟气温度一般在460℃左右。燃气内燃机有两部分余热可利用，一部分是利用燃气内燃机的高温烟气，带动烟气补燃型溴化锂冷/热水机组，夏季向空调末端提供冷媒水，冬季向末端提供热媒水。烟气补燃型溴化锂机组的排烟温度一般在140℃~160℃之间，再考虑利用这部分烟气的余热，采用烟气-水壳管式换热器进行余热回收。燃气内燃机另一部分可利用余热是缸套水余热，燃气内燃机缸套水出口温度一般是99℃，采用板式换热器将这部分余热进行回收利用，向用户提供生活热水。
本发明所采用的技术方案是，一种基于燃气内燃机发电机组的制冷/热、生活热水的能源梯级利用系统，包括发电机、燃气内燃机、板式换热器、烟气补燃型溴化锂冷/热水机组、烟气-水壳管式换热器、闭式冷却塔、生活热水储蓄水箱、集水器、分水器；燃气内燃机依次和烟气补燃型溴化锂冷/热水机组、分水器、集水器连接形成冷/热媒供回水回路；燃气内燃机依次和板式换热器、生活热水储蓄水箱连接形成生活热水回路；燃气内燃机依次和烟气补燃型溴化锂冷/热水机组依次和烟气—水壳管式换热器、生活热水储蓄水箱连接形成生活热水回路；烟气补燃型溴化锂冷/热水机组和闭式冷却塔连接形成冷却水回路；板式换热器的通过阀门V1、阀门V3与生活热水储蓄水箱连接；烟气-水壳管式换热器通过阀门V2、阀门V4与生活热水储蓄水箱连接。
本发明的烟气补燃型溴化锂冷/热水机组的冷却水是由闭式冷却塔提供。
烟气补燃型溴化锂冷/热水机组的排烟经过烟气-水壳管式换热器，向用户补充生活热水，同时实现余烟的二次利用。
本发明的系统，具有以下明显优势：
1.有效的结合燃气内燃机发电机组、板式换热器和烟气补燃型溴化锂冷/热水机组。有效的实现能源梯级利用，在保证满足用户电能需求的情况下，还能向用户夏季提供冷量，冬季提供热量，且一年四季提供生活热水。
2.有效利用缸套水热量。在燃气内燃机缸套水的出口接到板式换热器，利用板式换热器带走缸套水的热量，在向内燃机提供冷水的同时，可实现一年四季向用户提供生活热水。不仅实现了缸套水热量的梯级利用，向用户提供了所需的生活热水，而且节省了处理缸套水所需的设备投资和运行、维护耗资。
3. 有效利用燃气内燃机余烟热量。排掉内燃机余烟是一种能源浪费，该系统将燃气内燃机的余烟用来带动烟气补燃型溴化锂冷/热水机组，实现能源的回收利用。并且可实现，夏季向用户提供冷量，冬季向用户提供热量。同时也节省了单独向用户提供冷/热量的设备及运行、管理费用。
4.烟气补燃型溴化锂冷/热水机组出口的冷却水由闭式冷却塔两级冷却后再送回，保证了烟气补燃型溴化锂冷/热水机组对冷却水的要求。
5.有效的实现了余烟的二次利用。燃气内燃发电机的余烟经过烟气补燃型溴化锂冷/热水机组后，再经过烟气-水壳管式换热器，进行加热生活热水，补充用户的生活用水量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明系统的示意图；
图中：1.发电机；2.燃气内燃机；3.板式换热器；4.烟气补燃型溴化锂冷/热水机组；5.烟气-水壳管式换热器；6.闭式冷却塔； 9.分水器；10.集水器；11.生活热水储蓄水箱
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明提供一种基于燃气内燃机发电机组的制冷/热、生活热水的能源梯级利用系统，包括发电机1、燃气内燃机2、板式换热器3、烟气补燃型溴化锂冷/热水机组4、烟气-水壳管式换热器5、闭式冷却塔6、生活热水储蓄水箱11、集水器10、分水器9；燃气内燃机2依次和烟气补燃型溴化锂冷/热水机组4、分水器9、集水器10连接形成冷/热媒供回水回路；燃气内燃机2依次和板式换热器3、生活热水储蓄水箱11连接形成生活热水回路；烟气补燃型溴化锂冷/热水机组4依次和烟气—水壳管式换热器5、生活热水储蓄水箱11连接形成生活热水回路；烟气补燃型溴化锂冷/热水机组4和闭式冷却塔6连接形成冷却水回路，板式换热器的通过阀门V1、阀门V3与生活热水储蓄水箱连接；烟气-水壳管式换热器通过阀门V2、阀门V4与生活热水储蓄水箱连接。
本发明的生活热水回路由两部分组成，一部分是缸套水余热回收制取的热水；另一部分是由烟气补燃型溴化锂冷/热水机组4的排烟热回收制取的热水。其中燃气内燃机缸套水进出口与板式换热器3相连接，板式换热器3的另一端与生活热水储蓄水箱11相连接，利用板式换热器3对缸套水进行余热回收，制取用户所需的生活热水。同时，烟气补燃型溴化锂冷/热水机组4的排烟首先经过烟气-水壳管式换热器5，利用二次排烟的热量进行热回收把生活热水储蓄水箱11的回水和补水进行加热，热回收后再排出，生活热水被加热后再送入生活热水储蓄水箱11。具体根据一年四季中通过调节阀门V1、V2、V3、V4、V6 、V7，来满足用户对生活热水的不同需求：1）当缸套水余热回收制取的热水满足用户所需的生活热水，则开启阀门V3、V1，关闭阀门V4、V2、V7，开启阀门V6，将烟气补燃型溴化锂冷/热水机组4的排烟排出；2）当缸套水余热回收制取的热水不能满足用户所需的生活热水时，则开启阀门V3、V1，调节V4、V2、V7，关闭阀门V6；3） 当烟气-水壳管式换热器5余热回收制取的热水满足用户所需的生活热水，则关闭阀门V3、V1、V6，开启阀门V4、V2、V7；4）当烟气-水壳管式换热器5余热回收制取的热水不能满足用户所需的生活热水，则关闭阀门V6，调节阀门V3、V1，开启阀门V4、V2、V7；
系统的运行模式是：1）燃气进入燃气内燃机发电机组4进行发电，向用户提供电能；2）燃气内燃机2的缸套水经过板式换热器3与生活热水的回水进行热量交换，加热生活热水，为用户提供生活热水；3）燃气内燃机2的排烟进入烟气补燃型溴化锂冷/热水机组4进行制冷/热，用户末端的回水通过集水器10进入烟气补燃型溴化锂冷/热水机组4，通过分水器9向用户末端提供冷媒水/热媒水，末端回水的热量由来自闭式冷却塔6的冷却水带走，冷却水经过闭式冷却塔6后再进入烟气补燃型溴化锂冷/热水机组4内，以此往复带走末端回水的热量。当燃气内燃机2的排烟满足用户末端对冷量的需求，则关闭阀门V5，当不能满足用户末端对冷量的需求时，通过调节阀门V5进行燃气补燃，用来满足末端对冷量的需求。
本发明有效的结合燃气内燃机发电机组、板式换热器和烟气补燃型溴化锂冷/热水机组，实现能源梯级利用，在保证满足用户电能需求的情况下，还能向用户夏季提供冷量，冬季提供热量，且一年四季提供生活热水。在燃气内燃机缸套水的出口接到板式换热器，利用板式换热器带走缸套水的热量，在向内燃机提供冷水的同时，可实现一年四季向用户提供生活热水。不仅实现了缸套水热量的梯级利用，向用户提供了所需的生活热水，而且节省了处理缸套水所需的设备投资和运行、维护耗资。本发明还将将燃气内燃机的余烟用来带动烟气补燃型溴化锂冷/热水机组，实现能源的回收利用。并且可实现，夏季向用户提供冷量，冬季向用户提供热量。同时也节省了单独向用户提供冷/热量的设备及运行、管理费用。此外，烟气补燃型溴化锂冷/热水机组出口的冷却水由闭式冷却塔两级冷却后再送回，保证了烟气补燃型溴化锂冷/热水机组对冷却水的要求。最后，燃气内燃发电机的余烟经过烟气补燃型溴化锂冷/热水机组后，再经过烟气-水壳管式换热器，进行加热生活热水，补充用户的生活用水量。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种基于燃气内燃机发电机组的制冷/热、生活热水的能源梯级利用系统，包括发电机（1）、燃气内燃机（2）、板式换热器（3）、烟气补燃型溴化锂冷/热水机组（4）、烟气-水壳管式换热器（5）、闭式冷却塔（6）、生活热水储蓄水箱（11）、集水器（10）、分水器（9）；燃气内燃机（2）依次和烟气补燃型溴化锂冷/热水机组（4）、分水器（9）、集水器（10）连接形成冷/热媒供回水回路；燃气内燃机（2）依次和板式换热器（3）、生活热水储蓄水箱（11）连接形成生活热水回路；烟气补燃型溴化锂冷/热水机组（4）依次和烟气—水壳管式换热器（5）、生活热水储蓄水箱（11）连接形成生活热水回路；烟气补燃型溴化锂冷/热水机组（4）和闭式冷却塔（6）连接形成冷却水回路，板式换热器的通过阀门V1、阀门V3与生活热水储蓄水箱连接；烟气-水壳管式换热器通过阀门V2、阀门V4与生活热水储蓄水箱连接。
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