CN105674521A - 用于室内滑雪场的高效供能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于室内滑雪场的高效供能系统。该装置包括燃气发动机、发电机、氨-水吸收式制冷设备、余热锅炉、乙二醇中间循环泵、冷乙二醇装置分配器、除湿机泵、新风装置、冷风机泵、冷风机组、地冷管泵、地冷管装置、蓄冷泵、蓄冷装置、造雪冷泵、造雪装置、水冷换热器、水冷散热器、水冷循环泵、冲霜水泵和余热融霜水装置。本发明利用燃气发动机的烟气余热实现冷、热、电三联产，通过有热回收和除湿功能的新风系统回收了排风的冷量，并回收了氨-水吸收式制冷设备散热的热能用于除霜，在满足了滑雪场用户的需求的同时，提高了一次能源的利用率，实现了能源的梯级利用。

Description

用于室内滑雪场的高效供能系统

技术领域

本发明涉及一种供能系统，特别是一种用于室内滑雪场的高效供能系统。

背景技术

我国滑雪运动正在逐渐普及，为突破地域和气候的限制，在多地已建成室内滑雪场。室内滑雪场的负荷主要包括冷、热、电三大类。其中，冷负荷包括：围护结构散热、人员散热、灯光散热、新风(除湿)用冷、造雪用冷、人员输送设备和雪维护设备散热；热负荷包括转轮除湿机用热、冷风机除霜用热；电负荷包括灯光、人员输送设备、雪维护设备及各类泵和风机的耗电。目前，我国室内滑雪场仍依靠电能来制冷，利用螺杆式压缩制冷机等设备获取-15℃左右的低温，耗电量大能源综合利用效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种流程设计合理、能够更好地满足滑雪场的对冷、热、电用能需求的用于室内滑雪场的高效供能系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

用于室内滑雪场的高效供能系统，包括燃气发动机、发电机、氨-水吸收式制冷设备、余热锅炉、乙二醇中间循环泵、冷乙二醇装置分配器、除湿机泵、新风装置、冷风机泵、冷风机组、地冷管泵、地冷管装置、蓄冷泵、蓄冷装置、造雪冷泵、造雪装置、水冷换热器、水冷散热器、水冷循环泵、冲霜水泵和余热融霜水装置；燃气发动机连接发电机，尾部烟气出口连接余热锅炉，余热锅炉蒸汽出口分两路分别与新风装置和氨-水吸收式制冷设备连接，或者燃气发动机的尾部烟气分两路,一路与余热锅炉连接,一路与氨-水吸收式制冷设备连接，余热锅炉与新风装置连接；氨-水吸收式制冷设备依次连接乙二醇中间循环泵和冷乙二醇装置分配器；冷乙二醇装置分配器分别与除湿机泵、新风装置、冷风机泵、冷风机组、地冷管泵、地冷管装置、蓄冷泵、蓄冷装置、造雪冷泵和造雪装置连接,除湿机泵与新风装置连接，冷风机泵与冷风机组连接，地冷管泵与地冷管装置连接，蓄冷泵与蓄冷装置连接，造雪冷泵与造雪装置连接；氨-水吸收式制冷设备冷凝器散热侧沿冷却水循环方向依次与水冷换热器、水冷散热器、水冷循环泵连接形成环路；水冷换热器还连接冲霜水泵和余热融霜水装置，并形成环路。

本发明利用燃气发动机的烟气余热实现冷、热、电三联产，通过有热回收和除湿功能的新风系统回收了排风的冷量，并回收了氨-水吸收式制冷设备散热的热能用于除霜，在满足了滑雪场用户的需求的同时，提高了一次能源的利用率，实现了能源的梯级利用。

作为优选，新风装置包括过滤器、热回收转轮、除湿转轮、冷却器、加热器；热回收转轮分别与第一过滤器、第三过滤器和除湿转轮连接，除湿转轮还与第二过滤器、冷却器连接，来自余热锅炉的蒸汽入口通过第三调节阀调节流量，蒸汽入口与加热器连接，还通过第四调节阀与除湿转轮连接。

作为优选，新风装置的运行过程包括：新风依次经过第一调节阀、第一过滤器进入热回收转轮，利用排风的冷量降温后与部分回风混合，经除湿转轮除湿，经冷却器冷却为低温干燥的空气后送入滑雪场内；来自滑雪场的回风经加热器加热后分为两路，一路经第二调节阀、第二过滤器后与新风混合进入除湿转轮除湿，另一路经第三过滤器过滤后进入热回收转轮加热新风后排出。其优点在于，可充分回收滑雪馆内排风的冷量，且为本高效供能系统为室内滑雪场提供新风负荷创造了硬件条件。

作为优选，除湿转轮和加热器还分别与余热锅炉连接，余热锅炉产生的蒸汽用于为除湿转轮和加热器提供热源；冷却器由除湿机泵提供的冷乙二醇溶液作为冷源。其优点在于，充分利用本高效供能系统所提供的蒸汽和冷乙二醇溶液携带的冷热/冷能来满足新风的冷却和除湿要求。

作为优选，造雪装置为喷雾造雪装置，包括造雪冷泵、水预冷换热器、高压水泵、第一空气冷却换热器、空压机和喷雾造雪机，造雪冷泵分别与水预冷换热器、第一空气冷却换热器连接，空压机与第一空气冷却换热器连接，第一空气冷却换热器通过高压水泵与水预冷换热器连接，所述水预冷换热器冷水出口与高压水泵连接，第一空气冷却换热器与高压水泵连接的管道汇合后与喷雾造雪机连接；水预冷换热器和第一空气冷却换热器分别由造雪冷泵提供的冷乙二醇溶液作为冷源；造雪冷泵、水预冷换热器、高压水泵、第一空气冷却换热器、空压机设置在滑雪场馆外，喷雾造雪机设置在滑雪场馆内。其优点在于，造雪过程中利用本高效供能系统所提供的冷乙二醇溶液携带的冷能来满足造雪水和空气的冷却要求。

作为优选，造雪装置为制冰造雪装置，包括片冰机、碎冰机、罗茨风机、第二空气冷却换热器、冰气混合装置、软管，片冰机与碎冰机连接，碎冰机与冰气混合装置连接，罗茨风机与第二空气冷却换热器连接，第二空气冷却换热器与冰气混合装置连接，冰气混合装置与软管连接；冷乙二醇溶液入口管道分为两路，一路与片冰机连接，另一路与第二空气冷却换热器连接。

作为优选，制冰造雪装置的运行过程包括：造雪用水在片冰机中制成块冰，经碎冰机粉碎后，进入冰气混合装置由经罗茨风机加压、第二空气冷却换热器冷却后的高压冷空气携带通过软管进入滑雪场内，片冰机和空气冷却换热器由造雪冷泵提供的冷乙二醇溶液作为冷源。其优点在于，造雪过程中利用本高效供能系统所提供的冷乙二醇溶液携带的冷能来满足造雪水和空气的冷却要求。

作为优选，还包括控制计算机，用于对用于室内滑雪场的高效供能系统进行调控。其优点在于，通过设置控制计算机，可以从宏观上对整个系统进行智能化的调节，使得本发明运行更加智能。

作为优选，冷乙二醇溶液质量分数≥35％；余热锅炉的出口蒸汽为温度≥140℃的饱和或过热蒸汽。其优点在于，经验证，在上述浓度或温度下，本系统能够获得更好的运行效果。

作为优选，乙二醇中间循环泵、除湿机泵、冷风机泵、地冷管泵、蓄冷泵、造雪冷泵、水冷循环泵、冲霜水泵等均使用变频调速，其优点在于，有利于根据各种负荷的变动及时调节各装置内冷乙二醇溶液的流量，且在部分负荷时有良好的节能效果。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、由于本发明位于用户近旁，克服了冷能和热能无法远距离传输的困难，输电距离短，并且没有电网的升压、传输和降压过程而产生的能量传输损失，输配电损耗低。

2、由于本发明可以独立运行，也可以并网运行，电网一旦发生故障，可以保证滑雪场用户供电不受影响，提高了供电可靠性；当本系统发生故障检修时，可以切换到使用电网供能的模式，具有很好的灵活性。

3、由于本发明采用天然气作为能源，减少了粉尘、SO₂、NO_X、CO₂、废水废渣等排放；减少了输变电线路和设备，电磁污染和噪声污染很低，具有良好的环保性能。

4、由于本发明具有小规模、小容量、模块化和分散式的特点，稳定可靠；每个能源装置通过计算机数据连接，实现智能化指挥调度，根据电力、热力、制冷需求，对蓄能与燃料变化进行优化调节，平衡电力、热力、制冷和燃料的峰谷变化问题，做到控制管理智能化。

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为本发明实施例1的系统原理示意图。

图2为本发明实施例1和2的新风装置原理示意图。

图3为本发明实施例1的喷雾造雪装置原理示意图。

图4为本发明实施例2的系统原理示意图。

图5为本发明实施例2的制冰造雪装置原理示意图。

标号说明：

1、燃气轮机2、发电机3、氨-水吸收式制冷设备4、余热锅炉5、乙二醇中间循环泵6、冷乙二醇装置分配器7、除湿机泵8、新风装置9、冷风机泵10、冷风机组11、地冷管泵12、地冷管装置13、蓄冷泵14、蓄冷装置15、造雪冷泵16、喷雾造雪装置17、水冷循环泵18、水冷换热器19、水冷散热器20、冲霜水泵21、余热融霜水装置22、第一调节阀23、第一过滤器24、热回收转轮25、除湿转轮26、冷却器27、加热器28、第二调节阀29、第二过滤器30、第三过滤器31、第三调节阀32、第四调节阀33、水预冷换热器34、高压水泵35、空压机36、第一空气冷却换热器37、喷雾造雪机38、第五调节阀39、第六调节阀40、内燃机41、制冰造雪装置42、片冰机43、碎冰机44、罗茨风机45、第二空气冷却换热器46、冰气混合装置47、软管48、第七调节阀49、第八调节阀

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

在本实施例中，燃气发动机为燃气轮机1。如图1所示，本实施例由燃气轮机1、发电机2、氨-水吸收式制冷设备3、余热锅炉4、乙二醇中间循环泵5、冷乙二醇装置分配器6、除湿机泵7、新风装置8、冷风机泵9、冷风机组10、地冷管泵11、地冷管装置12、蓄冷泵13、蓄冷装置14、造雪冷泵15、喷雾造雪装置16、水冷换热器18、水冷散热器19、水冷循环泵17冲霜水泵20和余热融霜水装置21组成。

燃气轮机1带动发电机2发电为滑雪场供电，燃气轮机1烟气出口和余热锅炉4连接，余热锅炉4蒸汽出口连接氨-水吸收式制冷设备3和新风装置8，氨-水吸收式制冷设备3通过管路依次连接乙二醇中间循环泵5和冷乙二醇装置分配器6，冷乙二醇装置分配器6与氨-水吸收式制冷设备3连接形成回路。冷乙二醇装置分配器6分别与除湿机泵7、新风装置8、冷风机泵9、冷风机组10、地冷管泵11、地冷管装置12、蓄冷泵13、蓄冷装置14、造雪冷泵15和喷雾造雪装置16连接，且除湿机泵7与新风装置8连接，冷风机泵9与冷风机组10连接，地冷管泵11与地冷管装置12连接，蓄冷泵13与蓄冷装置14连接，造雪冷泵15与喷雾造雪装置16连接。氨-水吸收式制冷设备3冷凝器散热侧沿冷却水循环方向依次与水冷换热器18、水冷散热器19、水冷循环泵17连接形成环路，水冷换热器18通过管路连接冲霜水泵20和余热融霜水装置21并形成环路。

如图2所示，有热回收和除湿功能的新风装置8由第一调节阀22、第一过滤器23、热回收转轮24、除湿转轮25、冷却器26、加热器27、第二调节阀28、第二过滤器29、第三过滤器30、第三调节阀31和第四调节阀32组成。热回收转轮24分别与第一过滤器23、第三过滤器30、除湿转轮25连接，除湿转轮25还与第二过滤器29和冷却器26连接，来自余热锅炉4的蒸汽入口通过第三调节阀31调节流量，蒸汽入口一路与加热器27连接，另一路通过第四调节阀32与除湿转轮25连接。

新风装置8的运行过程如下：

新风经连接管路经过第一调节阀22、第一过滤器23进入热回收转轮24，利用排风的冷量降温，然后与部分回风混合，经除湿转轮25除湿，经冷却器26冷却为低温干燥的空气送入滑雪场内；来自滑雪场的回风经加热器27加热后分为两路，一路经第二调节阀28、第二过滤器29过滤后与新风混合进入除湿转轮25除湿，另一路经第三过滤器30过滤后进入热回收转轮24加热新风后排出；除湿转轮25和加热器27的热源由余热锅炉4产生的蒸汽提供，蒸汽分配由第三调节阀31和第四调节阀32调节，冷却器26由除湿机泵7提供的冷乙二醇溶液作为冷源。

如图3所示，喷雾造雪装置16由水预冷换热器33、高压水泵34、空压机35、第一空气冷却换热器36、喷雾造雪机37、第五调节阀38和第六调节阀39组成。冷乙二醇溶液入口管道通过第五调节阀38与造雪冷泵15连接；造雪冷泵15出口分为两路，一路经第六调节阀39和第一空气冷却换热器36连接，另一路与水预冷换热器22连接。空压机35与第一空气冷却换热器36连接，第一空气冷却换热器36与高压水泵34连接的管道汇合后与喷雾造雪机37连接。造雪冷泵15、水预冷换热器33、高压水泵34、第一空气冷却换热器36和空压机35均设置在滑雪场馆外，喷雾造雪机37设置在滑雪场馆内。

喷雾造雪装置16的运行过程如下：

造雪用水经预冷换热器33冷却后通过高压水泵34加压进入喷雾造雪机37，空气经空压机35加压、第一空气冷却换热器36降温后也一同进入喷雾造雪机37，喷雾造雪机37内压缩空气将造雪用水雾化喷入滑雪场内造雪；水预冷换热器33和第一空气冷却换热器36由造雪冷泵15提供的冷乙二醇溶液作为冷源，乙二醇溶液的量由第五调节阀38和第六调节阀39调节。

实施例2：

在本实施例中，燃气发动机为内燃机40，如图4所示，本实施例由内燃机40、发电机2、氨-水吸收式制冷设备3、余热锅炉4、乙二醇中间循环泵5、冷乙二醇装置分配器6、除湿机泵7、新风装置8、冷风机泵9、冷风机组10、地冷管泵11、地冷管装置12、蓄冷泵13、蓄冷装置14、造雪冷泵15、制冰造雪装置41、水冷换热器18、水冷散热器19、水冷循环泵17冲霜水泵20和余热融霜水装置21组成。

内燃机40带动发电机2发电为滑雪场供电，内燃机40烟气出口通过管路分别与氨-水吸收式制冷设备3和余热锅炉4连接，氨-水吸收式制冷设备3依次连接乙二醇中间循环泵5和冷乙二醇装置分配器6，且三者形成环路。冷乙二醇装置分配器6分别与除湿机泵7、新风装置8、冷风机泵9、冷风机组10、地冷管泵11、地冷管装置12、蓄冷泵13、蓄冷装置14、造雪冷泵15和制冰造雪装置41连接,且除湿机泵7与新风装置8连接，冷风机泵9与冷风机组10连接，地冷管泵11与地冷管装置12连接，蓄冷泵13与蓄冷装置14连接，造雪冷泵15与制冰造雪装置41连接。氨-水吸收式制冷设备3冷凝器散热侧沿冷却水循环方向依次与水冷换热器18、水冷散热器19、水冷循环泵17连接形成环路，水冷换热器18通过管路连接冲霜水泵20和余热融霜水装置21并形成环路。

如图2所示，有热回收和除湿功能的新风装置8由第一调节阀22、第一过滤器23、热回收转轮24、除湿转轮25、冷却器26、加热器27、第二调节阀28、第二过滤器29、第三过滤器30、第三调节阀31和第四调节阀32组成。热回收转轮24分别与第一过滤器23、第三过滤器30和除湿转轮25连接，除湿转轮25还与第二过滤器29和冷却器26连接；蒸汽入口通过第三调节阀31调节流量，蒸汽入口分为两路，一路与加热器27连接，另一路通过第四调节阀32与湿转轮25连接。

新风装置8的运行过程如下：

新风经连接管路经过第一调节阀22、第一过滤器23进入热回收转轮24，利用排风的冷量降温，然后与部分回风混合，经除湿转轮25除湿，经冷却器26冷却为低温干燥的空气送入滑雪场内；来自滑雪场的回风经加热器27加热后分为两路，一路经第二调节阀28、第二过滤器29过滤后与新风混合进入除湿转轮25除湿，另一路经第三过滤器30过滤后进入热回收转轮24加热新风后排出；除湿转轮25和加热器27的热源由余热锅炉4产生的蒸汽提供，蒸汽分配由第三调节阀31和第四调节阀32调节，冷却器26由除湿机泵7提供的冷乙二醇溶液作为冷源。

如图5所示，制冰造雪装置41由片冰机42、碎冰机43、罗茨风机44、第二空气冷却换热器45、冰气混合装置46、软管47、第七调节阀48和第八调节阀49组成。片冰机42与碎冰机43连接，碎冰机43与冰气混合装置46连接；罗茨风机44与第二空气冷却换热器45连接；第二空气冷却换热器45与冰气混合装置46连接，冰气混合装置46与软管47连接；冷乙二醇溶液入口管道通过第七调节阀48与片冰机42连接，通过第八调节阀49与第二空气冷却换热器45连接。

制冰造雪装置41的运行过程如下：

造雪用水在片冰机42中制成块冰，经碎冰机43粉碎后，进入冰气混合装置46由经罗茨风机44加压、第二空气冷却换热器45冷却后的高压冷空气携带通过软管47进入滑雪场内；片冰机42和第二空气冷却换热器45由造雪冷泵15提供的冷乙二醇溶液作为冷源，乙二醇溶液的量分别由调节阀48和调节阀49调节。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于室内滑雪场的高效供能系统，其特征是：包括燃气发动机、发电机、氨-水吸收式制冷设备、余热锅炉、乙二醇中间循环泵、冷乙二醇装置分配器、除湿机泵、新风装置、冷风机泵、冷风机组、地冷管泵、地冷管装置、蓄冷泵、蓄冷装置、造雪冷泵、造雪装置、水冷换热器、水冷散热器、水冷循环泵、冲霜水泵和余热融霜水装置；所述燃气发动机连接发电机，尾部烟气出口连接余热锅炉，余热锅炉蒸汽出口分两路分别与新风装置和氨-水吸收式制冷设备连接，或者燃气发动机的尾部烟气分两路,一路与余热锅炉连接,一路与氨-水吸收式制冷设备连接，余热锅炉与新风装置连接；氨-水吸收式制冷设备依次连接乙二醇中间循环泵和冷乙二醇装置分配器；冷乙二醇装置分配器分别与除湿机泵、新风装置、冷风机泵、冷风机组、地冷管泵、地冷管装置、蓄冷泵、蓄冷装置、造雪冷泵和造雪装置连接,除湿机泵与新风装置连接，冷风机泵与冷风机组连接，地冷管泵与地冷管装置连接，蓄冷泵与蓄冷装置连接，造雪冷泵与造雪装置连接；氨-水吸收式制冷设备冷凝器散热侧沿冷却水循环方向依次与水冷换热器、水冷散热器、水冷循环泵连接形成环路；水冷换热器还连接冲霜水泵和余热融霜水装置，并形成环路。

2.根据权利要求1所述的用于室内滑雪场的高效供能系统，其特征是：所述的新风装置包括过滤器、热回收转轮、除湿转轮、冷却器、加热器；所述热回收转轮分别与第一过滤器、第三过滤器和除湿转轮连接，所述除湿转轮还与第二过滤器、冷却器连接，来自余热锅炉的蒸汽入口通过第三调节阀调节流量，蒸汽入口与加热器连接，还通过第四调节阀与除湿转轮连接。

3.根据权利要求2所述的用于室内滑雪场的高效供能系统，其特征是：所述的新风装置的运行过程包括：新风依次经过第一调节阀、第一过滤器进入热回收转轮，利用排风的冷量降温后与部分回风混合，经除湿转轮除湿，经冷却器冷却为低温干燥的空气后送入滑雪场内；来自滑雪场的回风经加热器加热后分为两路，一路经第二调节阀、第二过滤器后与新风混合进入除湿转轮除湿，另一路经第三过滤器过滤后进入热回收转轮加热新风后排出。

4.根据权利要求2所述的用于室内滑雪场的高效供能系统，其特征是：所述的除湿转轮和加热器还分别与余热锅炉连接，余热锅炉产生的蒸汽用于为除湿转轮和加热器提供热源；冷却器由除湿机泵提供的冷乙二醇溶液作为冷源。

5.根据权利要求1所述的用于室内滑雪场的高效供能系统，其特征是：所述的造雪装置为喷雾造雪装置，包括造雪冷泵、水预冷换热器、高压水泵、第一空气冷却换热器、空压机和喷雾造雪机，所述造雪冷泵分别与水预冷换热器、第一空气冷却换热器连接，所述空压机与第一空气冷却换热器连接，所述水预冷换热器冷水出口与高压水泵连接，所述第一空气冷却换热器与高压水泵连接的管道汇合后与喷雾造雪机连接；所述水预冷换热器和第一空气冷却换热器分别由造雪冷泵提供的冷乙二醇溶液作为冷源；所述造雪冷泵、水预冷换热器、高压水泵、第一空气冷却换热器、空压机设置在滑雪场馆外，喷雾造雪机设置在滑雪场馆内。

6.根据权利要求1所述的用于室内滑雪场的高效供能系统，其特征是：所述的造雪装置为制冰造雪装置，包括片冰机、碎冰机、罗茨风机、第二空气冷却换热器、冰气混合装置、软管，所述片冰机与碎冰机连接，碎冰机与冰气混合装置连接，所述罗茨风机与第二空气冷却换热器连接，第二空气冷却换热器与冰气混合装置连接，冰气混合装置与软管连接；冷乙二醇溶液入口管道分为两路，一路与片冰机连接，另一路与第二空气冷却换热器连接。

7.根据权利要求6所述的用于室内滑雪场的高效供能系统，其特征是：所述的制冰造雪装置的运行过程包括：造雪用水在片冰机中制成块冰，经碎冰机粉碎后，进入冰气混合装置由经罗茨风机加压、第二空气冷却换热器冷却后的高压冷空气携带通过软管进入滑雪场内，片冰机和空气冷却换热器由造雪冷泵提供的冷乙二醇溶液作为冷源。

8.根据权利要求1所述的用于室内滑雪场的高效供能系统，其特征是：还包括控制计算机，用于对所述用于室内滑雪场的高效供能系统进行调控。

9.根据权利要求1至9任一项所述的用于室内滑雪场的高效供能系统，其特征是：所用的冷乙二醇溶液质量分数≥35％；所述的余热锅炉的出口蒸汽为温度≥140℃的饱和或过热蒸汽。

10.根据权利要求1所述的用于室内滑雪场的高效供能系统，其特征在于：所述乙二醇中间循环泵、除湿机泵、冷风机泵、地冷管泵、蓄冷泵、造雪冷泵、水冷循环泵、冲霜水泵分别使用变频调速。