CN107269411B - 分布式能源系统及解决缸套水系统压力波动的方法 - Google Patents

分布式能源系统及解决缸套水系统压力波动的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种分布式能源系统及解决缸套水系统压力波动的方法，其结构包括内燃机、热水溴化锂机组、烟气热水换热器、缸套水冷却系统；所述内燃机与热水溴化锂机组通过缸套水管道和烟气管道连接，所述缸套水管道和烟气管道通过烟气热水换热器换热；本发明提供一种分布式能源系统，能够对不同能量等级的余热实现梯级利用，提高余热利用设备转化效率，该分布式能源系统能够吸收缸套水系统压力波动，且在压力波动超出预设范围时可以直接调试维修。

Description

分布式能源系统及解决缸套水系统压力波动的方法
技术领域
本发明涉及一种供能系统，特别是一种分布式能源系统及解决缸套水系统压力波动的方法。
背景技术
截至2017年初，中国电力产能过剩，在经济增长趋缓、电力产能过剩的背景下如若大肆发展火电，可以预见的是未来发电设备利用小时数的进一步下降，全行业都有可能陷入亏损的状态中，严重的环境污染问题唤起了有识之士对发展第二代供能系统，分布式供能的倡议天然气热电联产作为其中一种有效的节能环保的供能方式因而在世界范围内受到了广泛重视和应用。
目前分布式能源的原动设备为燃气内燃机、燃料电池或者微型燃气轮机，不同能量等级的余热需要进一步利用。排烟的温度较高，在余热利用设备中换热后排出的温度需要进一步利用，若直接排出由于温度较高会对烟囱腐蚀严重。需要对不同等级的余热进行梯度利用，提高传热效率。
目前烟气热水型溴化锂机组同时利用高温烟气和中温热水的的热量，但烟气需要充分利用，需要一种新系统用一种高温热源加热低温热源后输入溴化锂机组，提高机组的效率。
随着内燃机使用年限的增加，缸套水系统压力频繁出现故障，需要一种新系统解决缸套水系统压力过高导致停机的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种分布式能源系统，能够对不同能量等级的余热实现梯级利用，提高余热利用设备转化效率，该分布式能源系统能够吸收缸套水系统压力波动，且在压力波动超出预设范围时可以直接调试维修。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种分布式能源系统，其结构包括内燃机、热水溴化锂机组、烟气热水换热器、缸套水冷却系统；所述内燃机与热水溴化锂机组通过缸套水管道和烟气管道连接，所述缸套水管道和烟气管道通过烟气热水换热器换热；
所述缸套水管道包括缸套水出水管道、缸套水回水主管道、缸套水回水分管道和连通管道；所述缸套水出水管道依次连接内燃机、烟气热水换热器和热水溴化锂机组；所述缸套水回水主管道连接热水溴化锂机组和内燃机；所述缸套水回水分管道的入水端和出水端与缸套水回水主管道连接，并在出水端连接处设置有第一三通阀；所述缸套水回水分管道与缸套水冷却系统配合换热；所述连通管道设置在缸套水出水管道与缸套水回水主管道间，所述连通管道与缸套水回水主管道的连接点设置在缸套水回水分管道的入水端之前；
所述烟气管道依次连接内燃机、热水溴化锂机组和烟气热水换热器。
本分布式能源系统通过缸套水管道和烟气管道的设置使缸套水能在内燃机和热水溴化锂机组中循环利用，内燃机的烟气能够根据余热情况进行梯度利用。而且该系统的管路和装置设置可以随时进行独立调试。
作为优选，所述缸套水冷却系统包括缸套水冷却塔、缸套水冷却水管路和缸套水换热器，所述缸套水换热器与缸套水回水分管道配合换热，缸套水冷却水在缸套水换热器中换热后通过缸套水冷却塔和缸套水冷却水管路循环冷却。独立的缸套水冷却系统设置使内燃机套缸水即使未进入热水溴化锂机组换热也可以按内燃机要求温度和流量进行回水，从而随时进行独立调试。
进一步地，还包括冷凝器和热水水箱，所述烟气管道在连接烟气热水换热器后还连接有冷凝器，所述热水水箱通过冷凝器与烟气管道换热。达到进一步的余热梯级利用。
作为优选，还包括第二三通阀和直排烟道，所述第二三通阀设置在内燃机与热水溴化锂机组间的烟气管道上，所述第二三通阀另一端通过直排烟道连接烟气热水换热器与冷凝器间的烟气管道。该结构设置可以使在不同工况下内燃机出口烟气可直接进入冷凝器换热，从而达到烟气余热的有效利用。
进一步地，还包括第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱通过排放管道与缸套水回水主管道连接，所述排放管道与缸套水回水主管道的连接点设置在缸套水回水分管道的出水端之后。为吸收缸套水系统压力波动，在缸套水冷却系统后设置第一膨胀水箱吸收整个缸套水管道中的多余回水或气体。
作为优选，所述第一膨胀水箱还通过排放管道与热水溴化锂机组连接。热水溴化锂机组中产生的多余回水或气体可直接通过第一膨胀水箱排出，避免进入缸套水管道提高缸套水管道的压力。
作为优选，还包括中冷水冷却系统、第二膨胀水箱和第三膨胀水箱，所述第二膨胀水箱与缸套水冷却系统连接，所述第三膨胀水箱与中冷水冷却系统连接。为防止冷却系统中的压力波动影响整个系统，加入了第二膨胀水箱和第三膨胀水箱。
一种分布式能源系统中解决缸套水系统压力波动的方法，包括以下两阶段：
工作阶段，内燃机缸套水通过烟气热水换热器换热后进入热水溴化锂机组，内燃机缸套水在热水溴化锂机组内做工后回到内燃机；内燃机出口烟气通过第二三通阀进入热水溴化锂机组，烟气在热水溴化锂机组内做工后进入烟气热水换热器进行换热，烟气通过烟气热水换热器换热后再通过冷凝器换热；
调试阶段，内燃机缸套水不进入热水溴化锂机组，直接通过连通管道进入缸套水回水主管道，并通过缸套水冷却系统换热，调节第一三通阀控制缸套水回水温度恒定；
当处于工作阶段的缸套水系统压力高于预设值时进入调试阶段。
作为优选，还包括第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱通过排放管道与缸套水回水主管道连接，所述排放管道与缸套水回水主管道的连接点设置在缸套水回水分管道的出水端之后。
作为优选，当处于调试阶段或处于工作阶段的进入热水溴化锂机组的烟气量大于预设值时，内燃机出口烟气通过第二三通阀直接进入冷凝器换热。
本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：本分布式能源系统通过缸套水管道和烟气管道的设置使缸套水能在内燃机和热水溴化锂机组中循环利用，内燃机的烟气能够根据余热情况进行梯度利用，独立的缸套水冷却系统设置使内燃机套缸水即使未进入热水溴化锂机组换热也可以按内燃机要求温度和流量进行回水，从而随时进行独立调试。烟气管道结构设置可以使在不同工况下内燃机出口烟气可直接进入冷凝器换热，从而达到烟气余热的有效利用。第一膨胀水箱的设置可以吸收整个缸套水管道中的多余回水或气体，而第一膨胀水箱与热水溴化锂机组的连通进一步避免多余回水或气体进入缸套水管道发生压力波动，而第二膨胀水箱和第三膨胀水箱的加入避免冷却水循环中的压力波动影响本分布式能源系统。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
标号说明：
内燃机1 热水溴化锂机组2 缸套水出水管道3
缸套水回水主管道4 缸套水回水分管道5 连通管道6
第一三通阀7 缸套水换热器8 缸套水冷却水管路9
缸套水冷却塔10 第一膨胀水箱11 排放管道12
第二膨胀水箱13 烟气管道14 第二三通阀15
烟气热水换热器16 直排烟道17 消音器18
冷凝器19 热水水箱20 中冷水冷却系统21
第三膨胀水箱22
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：
如图1，本实施例由内燃机1、热水溴化锂机组2、缸套水冷却系统、中冷水冷却系统21和热水水箱20组成，内燃机1的缸套水出水管道通过烟气热水换热器16后连接热水溴化锂机组2，内燃机1的缸套水回水主管道4从热水溴化锂机组2连接回内燃机1，其中缸套水回水主管道4上设置有缸套水回水分管道5，缸套水回水分管道5与缸套水冷却系统配合，具体地说缸套水回水分管道5可与缸套水冷却系统中的缸套水换热器8进行换热，而进入缸套水冷却系统的热量通过缸套水冷却水管路9和缸套水冷却塔10带走，缸套水回水分管道5与缸套水回水主管道4连接的出水端设置有第一三通阀7，该第一三通阀7可用于控制回水温度及流量；在缸套水出水管道3与缸套水回水主管道4间还通过连通管道6直接连接，连通管道6与缸套水出水管道3的连接点位于烟气热水换热器16之前，与缸套水回水主管道4的连接点位于缸套水回水分管道5与缸套水回水主管道4连接的入水端之前，第一三通阀7后的缸套水回水主管道4上连接有第一膨胀水箱11，第一膨胀水箱11还通过排放管道12直接与热水溴化锂机组2连接。内燃机1的出口烟气通过烟气管道14排出，烟气管道14上连接有第二三通阀15，第二三通阀15一端的管道连接热水溴化锂机组2，后通过烟气热水换热器16连接冷凝器19，并且在冷凝器19与热水水箱20中的水换热后向外排放；第二三通阀15另一端的直排烟道17通过消音器18直接连接冷凝器19。内燃机1还连接有中冷水冷却系统21，其中缸套水冷却系统和中冷水冷却系统21分别连接有第二膨胀水箱13和第三膨胀水箱22。
正常工作时，内燃机1缸套水通过烟气热水换热器16换热后进入热水溴化锂机组2，内燃机1缸套水在热水溴化锂机组2内做工后回到内燃机1；内燃机1出口烟气通过第二三通阀15进入热水溴化锂机组2，烟气在热水溴化锂机组2内做工后进入烟气热水换热器16进行换热，烟气通过烟气热水换热器16换热后再通过冷凝器19换热，在该情况下缸套水冷却系统不工作；
当需要工作运行前或缸套水系统压力过大时进入调试阶段，热水溴化锂机组2的缸套水入水口关闭，缸套水不再进入烟气热水换热器16和热水溴化锂机组2，直接通过连通管道6进入缸套水回水主管道4，并通过缸套水冷却系统换热，调节第一三通阀7控制缸套水回水温度恒定；
当处于调试阶段或处于工作阶段的进入热水溴化锂机组2的烟气量足够时，内燃机1出口烟气通过第二三通阀15直接进入冷凝器19换热。
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)

1.一种分布式能源系统，其特征在于：包括内燃机、热水溴化锂机组、烟气热水换热器、缸套水冷却系统；所述内燃机与热水溴化锂机组通过缸套水管道和烟气管道连接，所述缸套水管道和烟气管道通过烟气热水换热器换热；
所述缸套水管道包括缸套水出水管道、缸套水回水主管道、缸套水回水分管道和连通管道；所述缸套水出水管道依次连接内燃机、烟气热水换热器和热水溴化锂机组；所述缸套水回水主管道连接热水溴化锂机组和内燃机；所述缸套水回水分管道的入水端和出水端与缸套水回水主管道连接，并在出水端连接处设置有第一三通阀；所述缸套水回水分管道与缸套水冷却系统配合换热；所述连通管道设置在缸套水出水管道与缸套水回水主管道间，所述连通管道与缸套水回水主管道的连接点设置在缸套水回水分管道的入水端之前；
所述烟气管道依次连接内燃机、热水溴化锂机组和烟气热水换热器。
2.根据权利要求1所述的分布式能源系统，其特征在于：所述缸套水冷却系统包括缸套水冷却塔、缸套水冷却水管路和缸套水换热器，所述缸套水换热器与缸套水回水分管道配合换热，缸套水冷却水在缸套水换热器中换热后通过缸套水冷却塔和缸套水冷却水管路循环冷却。
3.根据权利要求1所述的分布式能源系统，其特征在于：还包括冷凝器和热水水箱，所述烟气管道在连接烟气热水换热器后还连接有冷凝器，所述热水水箱通过冷凝器与烟气管道换热。
4.根据权利要求3所述的分布式能源系统，其特征在于：还包括第二三通阀和直排烟道，所述第二三通阀设置在内燃机与热水溴化锂机组间的烟气管道上，所述第二三通阀另一端通过直排烟道连接烟气热水换热器与冷凝器间的烟气管道。
5.根据权利要求1所述的分布式能源系统，其特征在于：还包括第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱通过排放管道与缸套水回水主管道连接，所述排放管道与缸套水回水主管道的连接点设置在缸套水回水分管道的出水端之后。
6.根据权利要求5所述的分布式能源系统，其特征在于：所述第一膨胀水箱还通过排放管道与热水溴化锂机组连接。
7.根据权利要求1所述的分布式能源系统，其特征在于：还包括中冷水冷却系统、第二膨胀水箱和第三膨胀水箱，所述第二膨胀水箱与缸套水冷却系统连接，所述第三膨胀水箱与中冷水冷却系统连接。
8.一种解决缸套水系统压力波动的方法，其应用于权利要求4所述的分布式能源系统，特征在于，包括以下两阶段：
工作阶段，内燃机缸套水通过烟气热水换热器换热后进入热水溴化锂机组，内燃机缸套水在热水溴化锂机组内做工后回到内燃机；内燃机出口烟气通过第二三通阀进入热水溴化锂机组，烟气在热水溴化锂机组内做工后进入烟气热水换热器进行换热，烟气通过烟气热水换热器换热后再通过冷凝器换热；
调试阶段，内燃机缸套水不进入热水溴化锂机组，直接通过连通管道进入缸套水回水主管道，并通过缸套水冷却系统换热，调节第一三通阀控制缸套水回水温度恒定；
当处于工作阶段的缸套水系统压力高于预设值时进入调试阶段。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱通过排放管道与缸套水回水主管道连接，所述排放管道与缸套水回水主管道的连接点设置在缸套水回水分管道的出水端之后。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：当处于调试阶段或处于工作阶段的进入热水溴化锂机组的烟气量大于预设值时，内燃机出口烟气通过第二三通阀直接进入冷凝器换热。
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