CN105715377B - 分布式发电供热与分散式制冷耦合系统 - Google Patents

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Abstract

一种分布式发电供热与分散式制冷耦合系统：系统集成燃气轮机、余热锅炉、背压式蒸汽轮机等能源设备，及背压供热切换回路、有机朗肯循环机组、供热管网、吸收式机组等功能设备；分季节平衡背压供热量与多组功能设备耗热量：冬季由管网供热至用户端驱动采暖末端；夏季由管网供热至用户端驱动吸收式机组制冷，再驱动空调末端；以构建夏季分布式供热与分散式制冷的耦合系统，取消供冷管网及其投资，大幅降低夏季管网的能量输送成本。

Description

分布式发电供热与分散式制冷耦合系统
(一)技术领域
本发明涉及分布式能源系统中一种分布式发电供热与分散式制冷耦合系统。
(二)背景技术
在燃气蒸汽联合循环发电装置中，电能分别在两级发电循环中产生：
(1)燃气轮机第一级循环发电，燃气与空气混合后燃烧，生成的高压、高温烟气送入燃气透平中膨胀、做功，推动叶轮旋转并带动发电机转子旋转而产生第一级电力；排出的低压、高温烟气则引入余热锅炉中，回收烟气显热而产生高压、高温的过热水蒸汽。
(2)蒸汽轮机第二级循环发电，过热水蒸汽送入蒸汽轮机中膨胀、做功，推动叶轮旋转并带动发电机转子旋转而产生第二级电力。
因此燃气蒸汽联合循环发电装置的技术优势为：(1)发电效率提高至60％，超过任何单级循环发电效率的最高值40％；因此是目前最高效率发电装置；(2)降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物排放量；(3)为可再生能源发电装置的电压波动，提供可靠、灵活的电力支持。
然而，上述蒸汽轮机循环发电方式如下：
(1)凝汽式蒸汽轮机发电循环：只发电不供热，使得大量凝汽潜热不仅没有充分利用，而且通过冷却塔中循环水份的蒸发而排放环境，既消耗水资源又造成环境热、湿污染；同时使装置复杂、投资增加、可靠性降低、运行费增加，从而导致系统不节能且经济性差。
(2)抽凝式蒸汽轮机热电循环：既发电又供热，其夏季凝汽热量仍然通过冷却塔中循环水份的蒸发而排放环境，因此既消耗水资源又造成环境热、湿污染；而当冬季由蒸汽轮机中间级抽汽供热时，抽汽量减少发电量；该循环装置复杂、投资增加、可靠性降低、运行费增加、不节能、经济性差。唯一的技术优势就是不会影响燃气轮机的循环发电以避免燃气放散。
(3)背压式蒸汽轮机热电循环：既发电又供热，冬季通过提高背压而充分利用大量凝汽潜热来加热循环热水而供热，无需冷却塔，不消耗水资源，无环境热、湿污染；因此装置简单、投资降低、运行可靠、节能显著、运行费低、经济性优异。然而该循环以热定电，因此春夏秋三季无供热负荷时，蒸汽轮机就需停止运行，进而影响燃气轮机发电循环，导致燃气放散。
集中式能源系统遭受灾害攻击时表现脆弱，因此美国公共事业管理政策法于1978年提出“分布式能源系统”的概念，美国能源部1999年提出“电热冷三联产创意”和“电热冷三联产2020年纲领”，与能源管理和储能系统相结合；为不宜建设集中式电站的地区，及输配电网的末端用户提供能源，有效降低电、热、冷的输送损失和输送系统投资，为用户提供高品质、高可靠的清洁能源服务。并于2005年确保行业法规、税收优惠，建立200个示范工程；到2020年，美国50％的新建商业建筑采用电热冷三联产，15％的已建商业建筑改用电热冷三联产。
但是，电热冷三联产创意在实施过程中，供热管网由于采用25℃至50℃的供水/回水温差，因此使得其：流量、循环泵电耗、管道直径、投资等大幅降低。而供冷管网则由于只能采用5℃的供水/回水温差，因此使得其：流量是供热管网的5-10倍、循环泵电耗是供热管网的5-10倍、管道直径是供热管网的2.3-3.2倍、投资是供热管网的2-3倍。
综上所述，在燃气蒸汽联合循环发电装置中，第二级如采用背压式蒸汽轮机热电循环，冬季既发电又供热，热电联产效率可达90％，因此节能效果显著，经济性优异，且无水资源消耗和环境热、湿污染；但是春夏秋三季无供热负荷就使蒸汽轮机停止运行。此外，供冷管网的流量、循环泵电耗、管道直径、投资等均数倍于供热管网。因此，如何提高第二级背压式蒸汽轮机热电循环的全年利用率，并降低供冷管网的投资成本与输送成本，就有待热能科技工作者深入研究并解决。
(三)发明内容
本发明目的是构建一种分布式发电供热与分散式制冷耦合系统：系统集成燃气轮机、余热锅炉、背压式蒸汽轮机等能源设备，及背压供热切换回路、有机朗肯循环机组、供热管网、吸收式机组等功能设备；分季节平衡背压供热量与多组功能设备耗热量：冬季由管网供热至用户端驱动采暖末端；夏季由管网供热至用户端驱动吸收式机组制冷，再驱动空调末端；以构建夏季分布式供热与分散式制冷的耦合系统，取消供冷管网及其投资，大幅降低夏季管网的能量输送成本。
按照附图1所示的分布式发电供热与分散式制冷耦合系统，其由1-压气机；1-1-进气过滤器；1-2-进气消声器；2-燃烧室；3-二通阀；4-燃气透平；4-1-单轴；5-发电机；6-余热锅炉；6-1-除氧汽包；6-2-除氧蒸发器；6-3-省煤器；6-4-汽包；6-5-蒸发器；6-6-过热器；6-7-烟囱；7-过滤器；8-循环泵；9-止回阀；10-蒸汽透平；11-凝汽器；12-再热器；13-有机朗肯循环机组；13-1-蒸发器；13-2-膨胀机；13-3-回热器；13-4-冷凝器；13-5-储液罐；13-6-工质泵；13-7-有机工质；14-吸收式机组；14-1-再生器；14-2-蒸发器；14-3-吸收器；14-4-冷凝器；15-传感器数据采集交换模块；16-互联网终端电脑控制器；17-膨胀水箱；供水干管18；回水干管19组成，其特征在于：
压气机1、燃烧室2、燃气透平4，组成燃气轮机；
压气机1、燃气透平4、发电机5，通过单轴4-1连接为整体并共用底座，组成燃气轮机第一级循环发电及压气装置；
燃气管道连接燃烧室2的燃气进口，组成燃气支路；
空气管道连接进气过滤器1-1、进气消声器1-2、压气机1、燃烧室2的空气进口，组成空气支路；
空气管道连接二通阀3、压气机1的出口端，组成空气控制支路；
燃烧室2的烟气出口通过管道连接燃气透平4、余热锅炉6的烟气进口、过热器6-6、蒸发器6-5、省煤器6-3、除氧蒸发器6-2、烟囱6-7，组成烟气回路；
凝汽器11的凝结水侧底部通过管道连接二通阀3、三通，与再热器12的凝结水侧底部通过管道连接二通阀3、三通而相互并联连接，再通过三通、二通阀3与除盐水补充管道并联连接，最后串联连接至除氧汽包6-1的凝结水进口，组成凝结水回路；
除氧汽包6-1及其循环管道连接的除氧蒸发器6-2、过滤器7、循环泵8、止回阀9、省煤器6-3、汽包6-4及其循环管道连接的蒸发器6-5、过热器6-6，组成余热锅炉6的过热水蒸汽制取回路；
除氧蒸发器6-2、省煤器6-3、蒸发器6-5的底部集管，分别通过管道连接二通阀3，再并联连接至排出管，组成余热锅炉6的排污支路；
过热器6-6出口通过管道连接三通、三通、二通阀3，组成提供过热水蒸汽支路；
过热器6-6出口通过管道连接三通、三通、二通阀3、再热器12的过热水蒸汽侧，组成再热支路；
过热器6-6出口通过管道连接三通、二通阀3、蒸汽透平10、凝汽器11的过热水蒸汽侧，组成蒸汽轮机支路；
蒸汽透平10、发电机5，组成蒸汽轮机第二级循环发电装置；
回水干管19凝汽端连接三通、过滤器7、循环泵8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、再热器12的热水侧、供水干管18、三通、采暖末端、二通阀3、三通、回水干管19、三通，组成背压供热驱动采暖循环切换回路；
回水干管19凝汽端连接三通、过滤器7、循环泵8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、蒸发器13-1的热水侧、二通阀3、三通、三通，组成背压供热驱动发电循环切换回路；
有机工质管道连接蒸发器13-1工质侧、二通阀3、膨胀机13-2、回热器13-3放热侧、冷凝器13-4工质侧、储液罐13-5、工质泵13-6、二通阀3、回热器13-3吸热侧，组成有机朗肯循环回路；
膨胀机13-2、发电机5，组成膨胀机第三级循环发电装置；
自来水管道连接过滤器7、循环泵8、止回阀9、冷凝器13-4的卫生热水侧，组成卫生热水循环回路；
回水干管19凝汽端连接三通、过滤器7、循环泵8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、再热器12的热水侧、供水干管18、三通、再生器14-1的热水侧、二通阀3、三通、回水干管19、三通，组成背压供热驱动吸收式机组(制冷+制热)联合循环切换回路；
工艺回水管道连接过滤器7、循环泵8、止回阀9、蒸发器14-2的工艺冷水侧，组成提供工艺冷水循环回路；
工艺回水管道连接过滤器7、循环泵8、止回阀9、串联连接的吸收器14-3和冷凝器14-4的工艺热水侧，组成工艺热水循环回路；
膨胀水箱17底部出口通过管道连接到过滤器7入口前的三通，组成背压供热切换回路的定压膨胀支路。
在集成系统中的燃气输送管道、空气输送管道、各种循环回路的过滤器7进口、蒸汽透平10的进汽口、各级发电机5的输电线、过热水蒸汽输出管、采暖热水输出管、再热器12的过热水蒸汽侧进汽口、除盐水补充管，均设置传感器数据采集交换模块15，并分别通过有线或无线方式，与互联网终端电脑控制器16之间相互通讯连接，并交换信息，以组建成能量管理互联网络--能联网。
蒸发器13-1是干式蒸发器或满液式蒸发器或降膜式蒸发器；冷凝器13-4是管壳式冷凝器或板式冷凝器或套管式冷凝器或板翅式冷凝器或盘管式冷凝器。
有机工质13-7为R134a或R245fa。
本发明的工作原理结合附图1说明如下：
1、烟气驱动燃气透平4提供第一级循环发电并带动压气机1：经过净化处理与压缩的燃气流经传感器数据采集交换模块15送入燃烧室2中，与经过进气过滤器1-1的净化、进气消声器1-2的消声、传感器数据采集交换模块15的检测、压气机1的加压而送入燃烧室2的空气，混合后燃烧并生成高压、高温烟气，由进气口送入燃气透平4中膨胀而输出机械功，推动叶轮旋转，并通过单轴4-1带动发电机5的转子以及压气机1的叶轮共同旋转，从而一方面经过传感器数据采集交换模块15而输出第一级电能，另一方面压缩来自消声器1-2的空气。
2、余热锅炉6回收烟气余热：燃气透平4出口的低压、高温烟气流入余热锅炉6中，经由过热器6-6、蒸发器6-5、省煤器6-3、除氧蒸发器6-2，而逐级回收烟气显热；并以逆流方式梯级加热余热锅炉6中的凝结回水，而回热降温后的尾气则由烟囱6-7高空排放。
3、余热锅炉6制取过热水蒸汽：凝汽器11的底部凝结水经二通阀3、三通，与再热器12的底部凝结水经二通阀3、三通而相互混合，再与经传感器数据采集交换模块15、二通阀3、三通而补充的除盐水再次混合，然后流入除氧汽包6-1及其循环管道连接的除氧蒸发器6-2中，以虹吸循环加热、分离、排除氧气，再经除氧汽包6-1、传感器数据采集交换模块15、过滤器7、循环泵8、止回阀9、省煤器6-3而被加热升温至饱和状态，然后流入汽包6-4及其循环管道连接的蒸发器6-5中，以虹吸循环加热，产生饱和水蒸汽并经过汽包6-4的分离，然后流经过热器6-6而被继续加热成为过热水蒸汽；污水则由除氧蒸发器6-2、省煤器6-3、蒸发器6-5的底部集管，而分别通过管道和二通阀3汇流至排出管排入下水道。
4、过热水蒸汽供热、再热以及驱动蒸汽透平10以提供第二级循环发电：过热器6-6的出口过热水蒸汽，(1)流经三通、三通、二通阀3、传感器数据采集交换模块15，而提供过热水蒸汽；(2)流经三通、三通、二通阀3、传感器数据采集交换模块15、再热器12的过热水蒸汽侧，而再次加热热水后凝结；(3)流经三通、二通阀3、传感器数据采集交换模块15，由进汽口送入蒸汽透平10中膨胀而输出机械功，推动叶轮旋转，并通过单轴4-1带动发电机5的转子旋转，以经过传感器数据采集交换模块15而输出第二级电能，同时蒸汽透平10的出口乏汽流入凝汽器11的水蒸汽侧，以加热循环回水并凝结。
5、背压供热切换驱动供热管网提供采暖热水循环：回水流经三通、传感器数据采集交换模块15、过滤器7、循环泵8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、再热器12的热水侧、传感器数据采集交换模块15、供水干管18、三通、采暖末端、二通阀3、三通、回水干管19，以切换完成背压供热驱动采暖热水循环。
6、背压供热切换驱动有机朗肯循环机组提供(第三级循环发电+卫生热水)：回水流经三通、传感器数据采集交换模块15、过滤器7、循环泵8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、传感器数据采集交换模块15、蒸发器13-1的热水侧、二通阀3、三通，以切换完成背压供热驱动第三级循环发电；使得蒸发器13-1工质侧的低沸点有机工质13-7吸收背压热量而气化成有压气体，再流经二通阀3驱动膨胀机13-2旋转做功而降压，并带动发电机5的转子旋转，以经过传感器数据采集交换模块15而输出第三级电能；经回热器13-3放热降温形成的气液两相流，流经冷凝器13-4工质侧时向循环卫生热水放热，以凝结成液体并流入储液罐13-5，最后由工质泵13-6驱动，流经二通阀3及回热器13-3吸热升温后，重回蒸发器13-1工质侧，从而完成有机朗肯循环。自来水流经传感器数据采集交换模块15、过滤器7、循环泵8、止回阀9，而进入冷凝器13-4卫生热水侧，以被工质冷凝加热升温而提供卫生热水。
7、背压供热切换驱动吸收式机组(制冷+制热)联合循环提供(工艺冷水+工艺热水)：回水流经三通、传感器数据采集交换模块15、过滤器7、循环泵8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、再热器12的热水侧、传感器数据采集交换模块15、供水干管18、三通、传感器数据采集交换模块15、再生器14-1管内、二通阀3、三通、回水干管19，以切换完成背压供热驱动吸收式机组，加热管外溶液，蒸发出水蒸汽而自身被浓缩成吸收液，再由吸收液泵驱动，而滴淋在吸收器14-3管外；水蒸汽则流经冷凝器14-4管外，放热并冷凝为冷剂水，再经管路减压而降温，并依重力流入蒸发器14-2中，再由冷剂泵驱动而循环滴淋在蒸发器14-2管外，以吸收工艺回水热量而蒸发成水蒸汽，然后流经吸收器14-3管外，被滴淋的吸收液吸收而成为稀溶液并释放出溶解热，然后再由溶液泵驱动，重新送回再生器14-1管外，最后经吸热而蒸发出水蒸汽，从而完成吸收式机组(制冷+制热)联合循环。工艺回水流经传感器数据采集交换模块15、过滤器7、循环泵8、止回阀9而进入蒸发器14-2管内，被管外所滴淋的冷剂水蒸发吸热而自身降温，以完成工艺冷水循环。工艺回水流经传感器数据采集交换模块15、过滤器7、循环泵8、止回阀9，而进入串联连接的吸收器14-3和冷凝器14-4的管内工艺热水侧，以被管外溶液吸收过程释放的溶解热和水蒸汽的冷凝放热而先后加热升温以提供工艺热水。
因此与现有燃气蒸汽联合循环发电装置相比较，本发明特点如下：
1、夏季由管网供热至用户端驱动吸收式机组制冷，再驱动空调末端；以构建夏季分布式供热与分散式制冷的耦合系统，不仅取消供冷管网及其投资，而且大幅降低夏季管网的输送流量、循环泵电耗、循环管道直径，使其能量输送成本与冬季的基本持平。
2、发电、供水、供冷、供热、供暖、供汽六种功能联产：通过系统集成燃气轮机、余热锅炉、背压式蒸汽轮机、有机朗肯循环机组、吸收式机组、供热管网等能源设备与功能设备，实现发电、供卫生热水、供工艺冷水、供工艺热水、供采暖热水、供过热水蒸汽等六种功能联产。
3、四级热能梯级利用：一级利用1000℃高温的烟气热能驱动燃气轮机，二级利用500℃中温的蒸汽热能驱动蒸汽轮机，三级利用100℃低温的背压热能驱动有机朗肯循环机组或吸收式机组，四级利用50℃常温的冷却热能加热卫生热水或工艺热水。
4、燃气蒸汽有机三级循环发电：通过系统集成燃气轮机、余热锅炉、背压式蒸汽轮机、有机朗肯循环机组等能源设备与功能设备，实现燃气蒸汽有机三级循环发电。
5、设备多功能化：通过有机朗肯循环机组实现提供(电力+卫生热水)双功能，使得机组效率从8％提高至100％，提高12.5倍；通过吸收式机组实现提供(工艺冷水+工艺热水)双功能，使得机组效率从0.8提高至2.6，提高3.25倍；从而实现每台功能设备输出更多功能，以期提高集成系统回报率并缩短投资回收期，达到合同能源管理所需的经济性要求。
6、背压供热量分季节切换平衡多组功能设备耗热量：
(1)春秋季驱动有机朗肯循环机组，实现燃气蒸汽有机三级循环发电效率60％，达世界最高，同时回收环境排热量以25％效率加热卫生热水，以5％效率提供过热水蒸汽，系统综合能源利用率为90％，达世界最高；
(2)冬季驱动供热管网以30％效率提供采暖热水循环，实现燃气蒸汽二级循环发电效率55％，以5％效率提供过热水蒸汽，系统综合能源利用率为90％；
(3)夏季驱动吸收式机组(制冷+制热)联合循环，实现燃气蒸汽二级循环发电效率55％，以24％效率提供工艺冷水，以54％效率提供工艺热水，以5％效率提供过热水蒸汽，系统综合能源利用率为138％，达世界最高，相比联合循环的提高一倍。
7、节能与环保并举：集成系统中的有机朗肯循环机组与吸收式机组回收全部冷却塔环境排热量，以提供卫生热水和工艺热水，降低系统驱动能耗、系统投资，同时免除水资源消耗、环境热湿污染，实现节能与环保并举，经济性优异；以为分布式能源用户提供更多功能、更高效率、更高品质的网络化清洁能源服务。
8、组建能联网：在集成系统中的燃气输送管道、空气输送管道、各种循环回路的过滤器7进口、蒸汽透平10的进汽口、各级发电机5的输电线、过热水蒸汽输出管、采暖热水输出管、再热器12的过热水蒸汽侧进汽口、除盐水补充管，均设置传感器数据采集交换模块15，并分别通过有线或无线方式，与互联网终端电脑控制器16之间相互通讯连接，并交换信息，以组建成能量管理互联网络--能联网。
9、能联网远程管理集成系统：实现燃气、蒸汽、有机三级循环发电，燃气热量、蒸汽热量、背压热量、冷却热量四级热能梯级利用，发电、供水、供冷、供热、供暖、供汽六种功能联产。
10、实现工业发电4.0：“互联网+三级循环发电、四级热能梯级利用、六种功能联产”就是工业发电4.0，它将推动中国工业发电，向中国创造转型，是整个中国时代性的革命。其特征如下：
(1)互联：通过互联网+(传感器、集成系统、分布式能源需求)；
(2)数据：通过能联网连接传感器、集成系统、研发制造、工业链、运营管理、分布式能源需求等大数据；
(3)集成：把传感器、嵌入式终端、智能控制、通信设施等组建成为智能网络，再由其形成人-人、人-机器、机器-机器、服务-服务的能联网，实现横向、纵向与终端的高度集成；
(4)创新：三级循环发电创新、四级热能梯级利用创新、六种功能联产创新、系统集成创新、能联网管理创新、商业模式创新、产业形态创新；
(5)转型：从现有燃气蒸汽联合循环发电、电热冷三联产的分布式能源系统，演变为燃气蒸汽有机三级循环发电、四级热能梯级利用、六种功能联产的分布式能源系统，实现循环发电和热能利用的多级化、功能输出的多样化、综合能源利用率的高效化。
11、集成系统全年通过维持背压式蒸汽轮机的进汽量与第二级循环发电量，以维持燃气轮机的进气量与第一级循环发电量，避免燃气放散。
因此与燃气蒸汽联合循环发电的分布式能源系统相比较，本发明技术优势如下：系统集成燃气轮机、余热锅炉、背压式蒸汽轮机等能源设备，及背压供热切换回路、有机朗肯循环机组、供热管网、吸收式机组等功能设备；分季节平衡背压供热量与多组功能设备耗热量：冬季由管网供热至用户端驱动采暖末端；夏季由管网供热至用户端驱动吸收式机组制冷，再驱动空调末端；以构建夏季分布式供热与分散式制冷的耦合系统，取消供冷管网及其投资，大幅降低夏季管网的能量输送成本。
(四)附图说明
附图1为本发明的系统流程图。
如附图1所示，其中：1-压气机；1-1-进气过滤器；1-2-进气消声器；2-燃烧室；3-二通阀；4-燃气透平；4-1-单轴；5-发电机；6-余热锅炉；6-1-除氧汽包；6-2-除氧蒸发器；6-3-省煤器；6-4-汽包；6-5-蒸发器；6-6-过热器；6-7-烟囱；7-过滤器；8-循环泵；9-止回阀；10-蒸汽透平；11-凝汽器；12-再热器；13-有机朗肯循环机组；13-1-蒸发器；13-2-膨胀机；13-3-回热器；13-4-冷凝器；13-5-储液罐；13-6-工质泵；13-7-有机工质；14-吸收式机组；14-1-再生器；14-2-蒸发器；14-3-吸收器；14-4-冷凝器；15-传感器数据采集交换模块；16-互联网终端电脑控制器；17-膨胀水箱；18-供水干管；19-回水干管。
(五)具体实施方式
本发明提出的分布式发电供热与分散式制冷耦合系统实施例如附图1所示，现说明如下：其由(压比16.8∶1的)压气机1、(容积160L的不锈钢)燃烧室2、发电容量15MW的燃气透平4，组成燃气轮机；
压气机1、燃气透平4、(额定功率15MW、额定电压10.5kV、额定电流1031A、额定频率50Hz、额定转速1500r/min、功率因数0.8的同步)发电机5，通过(直径75mm的不锈钢)单轴4-1连接为整体并共用底座，组成(热效率34.8％的)燃气轮机第一级循环发电及压气装置；
(直径400mm、壁厚4mm的不锈钢)燃气管道连接燃烧室2的燃气进口，组成(焦炉煤气流量7989Nm3/h、热值16.72MJ/Nm3、温度50℃、压力2.6MPa、过滤精度40μm的)燃气支路；
(直径400mm、壁厚4mm的不锈钢)空气管道连接进气过滤器1-1、进气消声器1-2、压气机1、燃烧室2的空气进口，组成(流量150000Nm3/h、温度20℃、压损100mmH2O、过滤效率99.9％的)空气支路；
(直径60mm、壁厚2mm的不锈钢)空气管道连接二通阀3、压气机1的出口端，组成空气控制气动切断阀支路；
燃烧室2的烟气出口通过(直径600mm、壁厚6mm的不锈钢)管道连接燃气透平4、(自除氧、自然循环、参数3.82MPa/450℃，产汽量16.8t/h、卧式结构的)余热锅炉6的(流量39.4kg/s、温度555℃的)烟气进口、(换热面积120m2的)过热器6-6、(换热面积220m2的)蒸发器6-5、(换热面积140m2的)省煤器6-3、(换热面积120m2的)除氧蒸发器6-2、(直径800mm、壁厚8mm的不锈钢)烟囱6-7的出口烟气温度126℃，组成烟气回路；
(换热面积280m2、循环热水流量800t/h、循环热水设计压力0.3MPa、循环热水水阻5mH2O、额定背压压力0.15MPa的)凝汽器11的凝结水侧底部通过(直径40mm、壁厚2mm的不锈钢)管道连接二通阀3、三通，与再热器12的凝结水侧底部通过(直径40mm、壁厚2mm的不锈钢)管道连接二通阀3、三通而相互并联连接，再通过三通、二通阀3与(流量10t/h、直径40mm、壁厚2mm的不锈钢)除盐水补充管道并联连接，最后串联连接至除氧汽包6-1的凝结水进口，组成凝结水回路；
(容积200L的除氧汽包6-1)及其(直径20mm、壁厚2mm的不锈钢)循环管道连接的除氧蒸发器6-2、(接口直径200mm、壁厚2mm的不锈钢)过滤器7、(流量16.8t/h、扬程150mH2O的)循环泵8、(接口直径200mm、壁厚2mm的不锈钢)止回阀9、省煤器6-3、汽包6-4及其(直径20mm、壁厚2mm的不锈钢)循环管道连接的蒸发器6-5、过热器6-6，组成余热锅炉6的过热水蒸汽制取回路；
除氧蒸发器6-2、省煤器6-3、蒸发器6-5的底部集管，分别通过(直径20mm、壁厚2mm的不锈钢)管道连接二通阀3，再并联连接至(直径40mm、壁厚3mm的不锈钢)排出管，组成余热锅炉6(的流量0.7t/h、温度250℃的)排污支路；
过热器6-6出口通过(直径200mm、壁厚2mm的不锈钢)管道连接三通、三通、二通阀3，组成提供(6.1t/h的)过热水蒸汽支路；
过热器6-6出口通过管道连接三通、三通、二通阀3、(换热面积15m2的)再热器12的过热水蒸汽侧，组成再热支路；
过热器6-6出口通过管道连接三通、二通阀3、(额定进汽流量16.8t/h、额定进汽压力3.43MPa、额定背压压力0.15MPa、额定进汽温度435℃、给定功率3.00MW、额定转速5600r/min、旋转方向顺汽流方向看为顺时针的)蒸汽透平10、凝汽器11的过热水蒸汽侧，组成背压式蒸汽轮机支路；
蒸汽透平10、(额定功率3.00MW、额定电压10.5kV、额定频率50Hz、额定转速5600r/min、功率因数0.8的同步)发电机5，组成蒸汽轮机第二级循环发电装置；
(直径200mm、壁厚2mm的碳钢)回水干管19凝汽端连接三通、过滤器7、(流量800t/h、扬程50mH2O的)循环泵8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、再热器12的热水侧、供水干管18、三通、采暖末端、二通阀3、三通、回水干管19、三通，组成背压供热驱动采暖循环切换回路；
回水干管19凝汽端连接三通、过滤器7、循环泵8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、(换热面积100m2的干式板式)蒸发器13-1的热水侧、二通阀3、三通、三通，组成背压供热驱动发电循环切换回路；
(直径100mm、壁厚1mm的紫铜)有机工质管道连接蒸发器13-1工质侧、二通阀3、(额定工质流量6.0t/h、额定进口压力1.8MPa、额定进口温度90℃、给定功率1.0MW、额定转速5600r/min、旋转方向顺工质流动方向看为顺时针的半封闭透平式)膨胀机13-2、(换热面积32m2、接口直径50mm的)回热器13-3放热侧、(换热面积120m2的管壳式)冷凝器13-4工质侧、(容积80L的不锈钢、接口直径50mm的)储液罐13-5、(额定工质流量6.0t/h、额定扬程150mH2O的)工质泵13-6、(接口直径50mm的)二通阀3、回热器13-3吸热侧，组成有机朗肯循环回路；
膨胀机13-2、(额定功率0.82MW、额定电压380V、额定频率50Hz、额定转速5600r/min、功率因数0.8的异步)发电机5，组成膨胀机第三级循环发电装置；
(温度20℃的)自来水(直径250mm、壁厚2mm的碳钢)管道连接过滤器7、(额定冷却水流量400t/h、额定扬程15mH2O的)循环泵8、止回阀9、冷凝器13-4的卫生热水侧，组成(加热量9MW的)卫生热水循环回路；
回水干管19凝汽端连接三通、过滤器7、循环泵8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、再热器12的热水侧、供水干管18、三通、(换热面积100m2的)再生器14-1的热水侧、二通阀3、三通、回水干管19、三通，组成背压供热驱动吸收式机组(制冷+制热)联合循环切换回路；
(温度35℃、直径100mm、壁厚2mm的碳钢)工艺回水管道连接过滤器7、(流量400t/h、扬程35mH2O的)循环泵8、止回阀9、(换热面积100m2的)蒸发器14-2的工艺冷水侧，组成提供工艺冷水循环回路；
(温度35℃、直径100mm、壁厚2mm的碳钢)工艺回水管道连接过滤器7、(流量400t/h、扬程35mH2O的)循环泵8、止回阀9、串联连接的(换热面积100m2的)吸收器14-3和(换热面积100m2的)冷凝器14-4的工艺热水侧，组成工艺热水循环回路；
在集成系统中的燃气输送管道、空气输送管道、各种循环回路的过滤器7进口、蒸汽透平10的进汽口、各级发电机5的输电线、过热水蒸汽输出管、采暖热水输出管、再热器12的过热水蒸汽侧进汽口、除盐水补充管，均设置(流量、温度、压力、电流、电压、频率)传感器数据采集交换模块15，并分别通过有线或无线方式，与互联网终端电脑控制器16之间相互通讯连接，并交换信息，以组建成能量管理互联网络--能联网；
(容积150m3、壁厚6mm的不锈钢)膨胀水箱17底部出口通过(直径25mm、壁厚2mm的不锈钢)管道连接到过滤器7入口前的三通，组成背压供热切换回路的定压膨胀支路。
有机工质13-7为R245fa。
本发明实施例通过回路切换使蒸汽轮机背压供热量10MW，分季节平衡(发电+供卫生热水)、(供工艺冷水+供工艺热水)、供暖气、供蒸汽的功能设备耗热量：
(1)冬季驱动供热管网，提供采暖热水循环，实现燃气蒸汽二级循环发电量18MW+背压供暖10MW，提供蒸汽2MW，电暖汽联产效率90％；
(2)春秋季驱动有机朗肯循环机组，提供第三级循环发电量0.82MW，实现燃气蒸汽有机三级循环发电量18.82MW，提供43℃卫生热水9.18MW，提供蒸汽2MW，电水汽联产效率90％；
(3)夏季驱动吸收式机组，提供(20℃工艺冷水冷量5.27MW+55℃工艺热水热量12.20MW)，实现燃气蒸汽二级循环发电量18MW，提供蒸汽2MW，电冷热汽联产效率138％。
因此，集成系统全年通过维持背压式蒸汽轮机的进汽量与第二级循环发电量，以维持燃气轮机的进气量与第一级循环发电量；避免燃气放散；同时系统综合能源利用率提高至138％。

Claims (4)

1.一种分布式发电供热与分散式制冷耦合系统，其由压气机(1)；进气过滤器(1-1)；进气消声器(1-2)；燃烧室(2)；二通阀(3)；燃气透平(4)；单轴(4-1)；发电机(5)；余热锅炉(6)；除氧汽包(6-1)；除氧蒸发器(6-2)；省煤器(6-3)；汽包(6-4)；蒸发器(6-5)；过热器(6-6)；烟囱(6-7)；过滤器(7)；循环泵(8)；止回阀(9)；蒸汽透平(10)；凝汽器(11)；再热器(12)；有机朗肯循环机组(13)；第一蒸发器(13-1)；膨胀机(13-2)；回热器(13-3)；第一冷凝器(13-4)；储液罐(13-5)；工质泵(13-6)；有机工质(13-7)；吸收式机组(14)；再生器(14-1)；第二蒸发器(14-2)；吸收器(14-3)；冷凝器(14-4)；传感器数据采集交换模块(15)；互联网终端电脑控制器(16)；膨胀水箱(17)；供水干管(18)；回水干管(19)组成，其特征在于：压气机(1)、燃烧室(2)、燃气透平(4)，组成燃气轮机；压气机(1)、燃气透平(4)、发电机(5)，通过单轴(4-1)连接为整体并共用底座，组成燃气轮机第一级循环发电及压气装置；燃气管道连接燃烧室(2)的燃气进口，组成燃气支路；空气管道连接进气过滤器(1-1)、进气消声器(1-2)、压气机(1)、燃烧室(2)的空气进口，组成空气支路；空气管道连接二通阀(3)、压气机(1)的出口端，组成空气控制支路；燃烧室(2)的烟气出口通过管道连接燃气透平(4)、余热锅炉(6)的烟气进口、过热器(6-6)、蒸发器(6-5)、省煤器(6-3)、除氧蒸发器(6-2)、烟囱(6-7)，组成烟气回路；凝汽器(11)的凝结水侧底部通过管道连接第一二通阀与第一三通，与再热器(12)的凝结水侧底部通过管道连接第二二通阀与第二三通而相互并联连接，再通过第三三通、第三二通阀与除盐水补充管道并联连接，最后串联连接至除氧汽包(6-1)的凝结水进口，组成凝结水回路；除氧汽包(6-1)及其循环管道连接的除氧蒸发器(6-2)、第一过滤器、第一循环泵、第一止回阀、省煤器(6-3)、汽包(6-4)及其循环管道连接的蒸发器(6-5)、过热器(6-6)，组成余热锅炉(6)的过热水蒸汽制取回路；除氧蒸发器(6-2)、省煤器(6-3)、蒸发器(6-5)的底部集管，分别通过管道连接第四二通阀，再并联连接至排出管，组成余热锅炉(6)的排污支路；过热器(6-6)出口通过管道连接第四三通、第五三通、第五二通阀，组成提供过热水蒸汽支路；过热器(6-6)出口通过管道连接第六三通、第七三通、第六二通阀、再热器(12)的过热水蒸汽侧，组成再热支路；过热器(6-6)出口通过管道连接第八三通、第七二通阀、蒸汽透平(10)、凝汽器(11)的过热水蒸汽侧，组成蒸汽轮机支路；蒸汽透平(10)、发电机(5)，组成蒸汽轮机第二级循环发电装置；回水干管(19)凝汽端连接第九三通、第二过滤器、第二循环泵、第二止回阀、凝汽器(11)的热水侧、第十三通、再热器(12)的热水侧、供水干管(18)、第十一三通、采暖末端、第八二通阀、第十四三通、回水干管(19)、第十五三通，组成背压供热驱动采暖循环切换回路；回水干管(19)凝汽端连接第十五三通、第三过滤器、第三循环泵、第三止回阀、凝汽器(11)的热水侧、第十六三通、第一蒸发器(13-1)的热水侧、第九二通阀(3)、第十七三通，组成背压供热驱动发电循环切换回路；有机工质管道连接第一蒸发器(13-1)工质侧、第十二通阀、膨胀机(13-2)、回热器(13-3)放热侧、第一冷凝器(13-4)工质侧、储液罐(13-5)、工质泵(13-6)、第十一二通阀、回热器(13-3)吸热侧，组成有机朗肯循环回路；膨胀机(13-2)、发电机(5)，组成膨胀机第三级循环发电装置；自来水管道连接过滤器(7)、循环泵(8)、止回阀(9)、第一冷凝器(13-4)的卫生热水侧，组成卫生热水循环回路；回水干管(19)凝汽端连接第十八三通、第四过滤器、第四循环泵、第四止回阀、凝汽器(11)的热水侧、第十九三通、再热器(12)的热水侧、供水干管(18)、第二十三通、再生器(14-1)的热水侧、第十二二通阀、第二十一三通、回水干管(19)、第二十二三通，组成背压供热驱动吸收式机组(制冷+制热)联合循环切换回路；工艺回水管道连接过滤器(7)、循环泵(8)、止回阀(9)、第二蒸发器(14-2)的工艺冷水侧，组成提供工艺冷水循环回路；工艺回水管道连接第四过滤器、第四循环泵、第四止回阀、串联连接的吸收器(14-3)和冷凝器(14-4)的工艺热水侧，组成工艺热水循环回路；膨胀水箱(17)底部出口通过管道连接到过滤器(7)入口前的第二十三三通，组成背压供热切换回路的定压膨胀支路。
2.按照权利要求1所述的分布式发电供热与分散式制冷耦合系统，其特征在于：在集成系统中的燃气输送管道、空气输送管道、各种循环回路的过滤器(7)进口、蒸汽透平(10)的进汽口、各级发电机(5)的输电线、过热水蒸汽输出管、采暖热水输出管、再热器12的过热水蒸汽侧进汽口、除盐水补充管，均设置传感器数据采集交换模块(15)，并分别通过有线或无线方式，与互联网终端电脑控制器(16)之间相互通讯连接，并交换信息，以组建成能量管理互联网络--能联网。
3.按照权利要求1所述的分布式发电供热与分散式制冷耦合系统，其特征在于：第一蒸发器(13-1)是干式蒸发器或满液式蒸发器或降膜式蒸发器；第一冷凝器(13-4)是管壳式冷凝器或板式冷凝器或套管式冷凝器或板翅式冷凝器或盘管式冷凝器。
4.按照权利要求1所述的分布式发电供热与分散式制冷耦合系统，其特征在于：有机工质(13-7)为R134a或R245fa。
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