CN110173357A - 一种冷热电联供系统及方法 - Google Patents

一种冷热电联供系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110173357A
CN110173357A CN201910454468.0A CN201910454468A CN110173357A CN 110173357 A CN110173357 A CN 110173357A CN 201910454468 A CN201910454468 A CN 201910454468A CN 110173357 A CN110173357 A CN 110173357A
Authority
CN
China
Prior art keywords
turbine
working
temperature
gas
medium water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910454468.0A
Other languages
English (en)
Inventor
尹钊
张华良
周桥
王涛
高庆
谭春青
孙文超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Original Assignee
Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Engineering Thermophysics of CAS filed Critical Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority to CN201910454468.0A priority Critical patent/CN110173357A/zh
Publication of CN110173357A publication Critical patent/CN110173357A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1807—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
    • F22B1/1815—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines using the exhaust gases of gas-turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

一种冷热电联供系统，包括：回热循环燃气轮机(100)，包括燃气轮机本体(102)以及回热装置(103)，其中，燃气轮机本体(102)用于将燃料与空气混合燃烧后的高温燃气膨胀做功，并产生高温废气，燃气轮机本体(102)采用分轴式动力涡轮(1023)，且动力涡轮(1023)的涡轮导叶的角度可调节；回热装置(103)，用于一部分高温废气加热空气，以提高输入燃气轮机本体(102)的空气的温度；余热锅炉(200)，用于利用另一部分高温废气以及加热过空气的高温废气加热工质水，以使工质水加热为高温蒸汽；冷热联供系统(300)，用于利用一部分高温蒸汽进行制热，利用另一部分高温蒸汽进行制冷。实现冷热电联供系统在满足供能需求下，获得最佳的能源利用率。

Description

一种冷热电联供系统及方法
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种冷热电联供系统及方法。
背景技术
常采用回热循环、热电联供或冷热电联供的方式提高燃气轮机的热效率，利用高温排气实现能源梯级利用，从而提高系统能源利用率。但目前冷热电联供系统中的燃气轮机一般是几何固定式结构，燃气轮机在部分工况下易出现热效率衰退，从而导致能源系统的能源利用率降低，不利于能源综合利用与节能环保需求。因此亟待设计一种高效的冷、热、电联供系统，解决目前现有的冷、热、电联供系统中燃气轮机部分工况性能衰退的问题，并通过合理的系统控制参数进行优化调节，在满足冷、热、电需求的同时，使得系统能源利用率最大化，实现多工况下系统的高效运行。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于上述技术问题，本发明提供了一种冷热电联供系统及方法，当用户对供电、供热或供冷的需求改变时，通过数据采集和控制装置采集系统中关键位置的工作参数，保证燃气轮机不超温、不超转与压气机不喘振的前提下，调节燃气轮机燃油流量、动力涡轮导叶角度、废气流量分配和高温蒸汽流量分配等参数，实现冷热电联供系统在满足供能需求下，获得最佳的能源利用率。
(二)技术方案
本发明提供了一种冷热电联供系统，包括：回热循环燃气轮机100，包括燃气轮机本体102以及回热装置103，其中，燃气轮机本体102用于将燃料与空气混合燃烧后的高温燃气膨胀做功，并产生高温废气，燃气轮机本体102采用分轴式动力涡轮1023，且动力涡轮1023的涡轮导叶的角度可调节；回热装置103，用于一部分高温废气加热空气，以提高输入燃气轮机本体102的空气的温度；余热锅炉200，用于利用另一部分高温废气以及加热过空气的高温废气加热工质水，以使工质水加热为高温蒸汽；冷热联供系统300，用于利用一部分高温蒸汽进行制热，利用另一部分高温蒸汽进行制冷，以使高温蒸汽放热后产生工质水，并将工质水送入余热锅炉200进行循环使用。
可选地，燃气轮机本体102包括压气机1021、核心机涡轮1022、动力涡轮1023、发电机1024、多个转速测量装置1025以及导叶调节装置1026，其中，压气机1021，用于压缩空气，并将压缩后的空气送入回热装置103；核心机涡轮1022，用于高温燃气的一级膨胀；动力涡轮1023，用于高温燃气的二级膨胀并带动发电机1024做功产生电能；多个转速测量装置1025，分别用于测量压气机1021、核心机涡轮1022、动力涡轮1023以及发电机1024的转速；导叶调节装置1026，用于调节动力涡轮1023中导叶的角度；燃烧室1027用于燃料与空气进行混合燃烧并产生高温燃气。
可选地，还包括数据采集与控制装置400，用于采集并控制导叶调节装置1026以调节动力涡轮1023的导叶角度。
可选地，回热循环燃气轮机100包括废气温度测量装置106以及废气流量控制装置107，其中，废气温度测量装置106用于测量动力涡轮1023出口处高温废气的温度；废气流量控制装置107，用于控制送入余热锅炉200和回热装置103的高温废气的比例。
可选地，余热锅炉200包括锅炉本体201、燃料库202以及工质水系统，其中，锅炉本体201，用于高温废气加热工质水；燃料库202，用于当高温废气不足以满足工质水的加热需求时补燃，以加热工质水；工质水系统，用于实现工质水的循环。
可选地，工质水系统包括工质水补给装置2031以及工质水控制装置2032，其中，工质水补给装置2031，用于补充工质水；工质水控制装置2032用于控制送入锅炉本体201的工质水量。
可选地，冷热联供系统300包括制冷单元301以及制热单元302，其中，制冷单元301用于利用高温蒸汽与制冷工质换热制冷；制热单元302用于利用高温蒸汽与制热工质换热制热。
可选地，冷热联供系统300还包括高温蒸汽控制装置303以及工质温度监测装置304，其中，高温蒸汽控制装置303用于控制高温蒸汽进行制冷和制热的比例；工质温度监测装置304用于监测冷热联供系统300中制冷工质和制热工质与高温蒸汽换热后的温度。
可选地，数据采集与控制装置400，还包括采集并控制废气流量控制装置107和燃料控制装置104和高温蒸汽控制装置303的阀门开度。
可选地，数据采集与控制装置400，还包括采集燃气轮机本体102的做功量以及冷热联供系统300系统的制冷量和制热量。
另一方面，本发明还提供了一种冷热电联供方法，包括：数据采集与控制装置400根据采集的数据计算并控制废气流量控制装置107、燃料控制装置104和高温蒸汽控制装置303的阀门开度以及动力涡轮1023导叶的角度，以使在满足发电量、制冷量以及制热量的条件下，获得最佳的能源利用率。
(三)有益效果
本发明提供了一种冷热电联供系统，至少具有如下技术效果：
(1)本冷热电联供系统结构完整，可以满足用户不同条件下对冷、热、电的供能需求，在大工况变化范围内可实现孤网运行；
(2)本冷热电联供系统控制策略完备，通过采集相关参数可保证燃气轮机不超温、不超转；
(3)本冷热电联供系统对系统中参数的控制基于总体仿真获得，通过调节燃气轮机燃油流量、动力涡轮导叶角度、废气流量分配和高温蒸汽流量分配等参数，可实现不同能源组合需求下的高能源利用率。
附图说明
图1示意性示出了本公开实施例的冷热电联供系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供了一种冷热电联供系统，参见图1，包括：回热循环燃气轮机100，包括燃气轮机本体102以及回热装置103，其中，燃气轮机本体102用于将燃料与空气混合燃烧后的高温燃气膨胀做功，并产生高温废气，燃气轮机本体102采用分轴式动力涡轮1023，且动力涡轮1023的涡轮导叶的角度可调节；回热装置103，用于一部分高温废气加热所述空气，以提高输入燃气轮机本体102的空气的温度；余热锅炉200，用于利用另一部分高温废气以及加热过空气的高温废气加热工质水，以使工质水加热为高温蒸汽；冷热联供系统300，用于利用一部分高温蒸汽进行制热，利用另一部分高温蒸汽进行制冷，以使高温蒸汽放热后产生工质水，并将工质水送入余热锅炉200进行循环使用。以下将以具体实施例为例对该系统进行详细介绍。
回热循环燃气轮机100，包括燃气轮机本体102以及回热装置103，其中，燃气轮机本体102用于将燃料与空气混合燃烧后的高温燃气膨胀做功，并产生高温废气，燃气轮机本体102采用分轴式动力涡轮1023，且动力涡轮1023的涡轮导叶的角度可调节；回热装置103，用于一部分高温废气加热所述空气，以提高输入燃气轮机本体102的空气的温度；
具体的，回热循环燃气轮机100，包括燃气轮机本体102以及回热装置103，其中，燃气轮机本体102包括燃烧室1027用于燃料和空气进行混合后燃烧，本发明实施例中燃料采用燃油，该回热循环燃气轮机100还包括燃油库1041、燃油泵1042以及用于控制输入燃烧室1027的燃料量燃料控制装置104；燃气轮机本体102还包括压气机1021、核心机涡轮1022、动力涡轮1023、发电机1024、多个转速测量装置1025、导叶调节装置1026以及启动机1020，其中，压气机1021，用于压缩空气，并将压缩后的空气送入回热装置103；核心机涡轮1022，用于高温燃气的一级膨胀；动力涡轮1023，用于高温燃气的二级膨胀并带动发电机1024做功产生电能；多个转速测量装置1025，分别用于测量压气机1021、核心机涡轮1022、动力涡轮1023以及发电机1024的转速；导叶调节装置1026，用于调节动力涡轮1023中导叶的角度。该回热循环燃气轮机100还包括空气净化装置105，用于净化空气，并将净化后的空气送入压气机1021。启动机1020用于启动压气机1021。
该回热循环燃气轮机100还包括废气温度测量装置106以及废气流量控制装置107，其中，废气温度测量装置106用于测量动力涡轮1023出口处高温废气的温度；废气流量控制装置107，用于控制送入余热锅炉200和回热装置103的高温废气的比例。
余热锅炉200，用于利用另一部分高温废气以及加热过空气的高温废气加热工质水，以使工质水加热为高温蒸汽；
具体的，余热锅炉200包括锅炉本体201、燃料库202以及工质水系统，其中，锅炉本体201，用于高温废气以及在回热装置换热后的高温废气加热工质水，使工质水变成高温蒸汽，用于后续的制冷和制热；燃料库202，用于当高温废气不足以满足工质水的加热需求时补燃，以加热工质水；工质水系统，用于实现工质水的循环。该工质水系统还包括工质水补给装置2031、工质水控制装置2032以及工质水输运管道2033，其中，工质水补给装置2031，用于补充工质水，包括水库、抽水泵、阀门等；工质水控制装置2032用于控制送入锅炉本体201的工质水量；工质水输运管道2033，用于输运工质水，保证工质水的循环流动。
冷热联供系统300，用于利用一部分高温蒸汽进行制热，利用另一部分高温蒸汽进行制冷，以使高温蒸汽放热后产生工质水，并将工质水送入余热锅炉200进行循环使用。
具体的，冷热联供系统300包括制冷单元301以及制热单元302，其中，制冷单元301用于利用高温蒸汽与制冷工质换热制冷；制热单元302用于利用高温蒸汽与制热工质换热制热。该冷热联供系统300还包括高温蒸汽控制装置303以及工质温度监测装置304，其中，高温蒸汽控制装置303用于控制高温蒸汽进行制冷和制热的比例；工质温度监测装置304用于监测制冷工质和制热工质与高温蒸汽换热后的温度。
该冷热电联供系统还包括数据采集与控制装置400，用于采集并控制动力涡轮1023导叶角度、以及废气流量控制装置107和燃料控制装置104和高温蒸汽控制装置303的阀门开度。以及还包括采集燃气轮机本体102的做功量以及冷热联供系统300系统的制冷量和制热量。
具体的，参见图1，图中带箭头实线为工质的流动路线，虚线为数据采集和控制装置400的电子信号传输路线，其中，A线路为废气流量控制装置107的阀门开度信号；B线路为导叶调节装置1026的监测的动力涡轮1023的导叶角度信号；C线路为动力涡轮1023的转速信号；D线路为核心机涡轮1022的转速信号；E线路为燃料控制装置104的流量调节阀门的开度信号；F线路为启动机1020的转速信号；G线路为高温蒸汽控制装置303的流量调节阀门的开度信号；H线路为工质水控制装置2032的流量调节阀门的开度信号；I线路为废气温度测量装置106监测的排气温度信号；J线路为工质温度监测装置304监测的制冷工质的温度信号；K线路为工质温度监测装置304监测的制热工质的温度信号；L线路为发电机1024输出功率信号。其中，线路A、B、E、G为控制参数信号，用于调节系统的工作状态，在满足供电、供热、供冷的需求下实现系统能源利用率最优；线路C、D、F、I用于监测燃气轮机的安全运行；线路H、J、K、L用于判断该系统工作时的供电、供热以及供冷功率。
综上所述，参见图1，当该冷热电联供系统工作时，空气通过步骤0经过空气净化装置105的过滤通过步骤1输出至压气机1021，此时启动启动电机1020，以使启动电机1020带动压气机1021以及核心机涡轮1022转动，并通过多个转速测量装置1025时刻监测压气机1021以及核心机涡轮1022的转速，当到达一定转速后启动电机1020脱开，燃气轮机维持自持状态，空气在压气机1021内实现步骤1到步骤2的压缩过程，而后空气被输入至回热装置103，通过步骤2到步骤2’实现空气的加热过程，利用部分高温废气的内能，改善燃烧室1027的燃油消耗率，步骤2”为将燃油输入至燃烧室1027，步骤2’为将空气输入燃烧室1027，二者混合燃烧后生产高温燃烧，高温燃气经过步骤3排入核心机涡轮1022进行一级膨胀，膨胀后经过步骤4排入动力涡轮1023进行二级膨胀带动发电机1024发电，之后通过步骤5将做功后的高温废气分成两部分，其中一部分通入回热装置103中参与换热，换热后通过步骤5”输出至锅炉本体201，另一部分通过废气流量控制装置107后通过步骤5’输出至锅炉本体201，在余热锅炉200内换热后通过步骤6输出。在锅炉本体201中，工质水通过步骤7输入锅炉本体201，在锅炉本体201内加热后生成高温蒸汽通过步骤8输出，高温蒸汽被分成两部分，其中一部分直接输入制热单元302，加热制热工质后通过步骤9输出，另一部通过高温蒸汽控制装置303控制流量后通过步骤8’输出至制冷单元301与制冷工质换热后通过步骤10输出，步骤9和步骤10输出的为高温蒸汽被冷却后生成的工质水，该工质水再次输入至锅炉本体201参与循环。制冷工质通过步骤15到步骤16供用户供冷使用，制热工质通过步骤13到步骤14供用户供暖使用，并可利用工质温度监测装置304监测制冷工质和制热工质与高温蒸汽换热后的温度。当高温蒸汽需求量较大时可增加燃料2”’进行补燃。从而实现供电、供热与供冷三联供。
当用户根据当前的使用环境提出了供能系统的用电、供热、供冷功率需求时，如500kW电能、400kW供热、1000kW供冷需求，此时计算机控制系统首先通过线路H、J、K、L判断该系统的供电、供热以及供冷功率。
另一方面，本发明还提供了一种冷热电联供方法，包括：数据采集与控制装置400根据采集的数据计算并控制废气流量控制装置107、燃料控制装置104和高温蒸汽控制装置303的阀门开度以及动力涡轮1023导叶的角度，以使在满足发电量、制冷量以及制热量的条件下，获得最佳的能源利用率。
具体的，为了满足用户的用电、供热、供冷需求，事先在计算机控制系统内内置了基于各部件热力分析的系统热力性能仿真模型。随后，根据用户选取的系统优化目标，如使系统能源利用率最优，系统热力性能仿真模型快速模拟得到满足用户需求燃气轮机燃油流量、动力涡轮1023导叶角度、回热装置103回热流量与余热锅炉200后制冷/制热流量的控制量数值组合，从而指导计算机控制系统调节燃料控制装置104阀门开度、动力涡轮1023导叶角度、回热装置103废气流量控制装置107的阀门开度与余热锅炉200后制冷/制热流量调节装置高温蒸汽控制装置303的阀门开度。与此同时，控制系统还监测动力涡轮1023出口温度，最终在保证燃气轮机与系统安全运行的前提下，实现系统能源利用率最优。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷热电联供系统，包括：
回热循环燃气轮机(100)，包括燃气轮机本体(102)以及回热装置(103)，其中，燃气轮机本体(102)用于将燃料与空气混合燃烧后的高温燃气膨胀做功，并产生高温废气，所述燃气轮机本体(102)采用分轴式动力涡轮(1023)，且所述动力涡轮(1023)的涡轮导叶的角度可调节；回热装置(103)，用于一部分所述高温废气加热所述空气，以提高输入所述燃气轮机本体(102)的空气的温度；
余热锅炉(200)，用于利用另一部分所述高温废气以及加热过所述空气的高温废气加热工质水，以使所述工质水加热为高温蒸汽；
冷热联供系统(300)，用于利用一部分所述高温蒸汽进行制热，利用另一部分所述高温蒸汽进行制冷，以使所述高温蒸汽放热后生成工质水，并将所述工质水送入所述余热锅炉(200)进行循环使用。
2.根据权利要求1所述的冷热电联供系统，所述燃气轮机本体(102)包括压气机(1021)、核心机涡轮(1022)、动力涡轮(1023)、发电机(1024)、多个转速测量装置(1025)以及导叶调节装置(1026)以及燃烧室(1027)，其中，压气机(1021)，用于压缩所述空气，并将压缩后的空气送入所述回热装置(103)；核心机涡轮(1022)，用于所述高温燃气的一级膨胀；动力涡轮(1023)，用于所述高温燃气的二级膨胀并带动所述发电机(1024)做功产生电能；多个转速测量装置(1025)，分别用于测量所述压气机(1021)、核心机涡轮(1022)、动力涡轮(1023)以及发电机(1024)的转速；导叶调节装置(1026)，用于调节所述动力涡轮(1023)中导叶的角度；燃烧室(1027)用于所述燃料与空气进行混合燃烧并产生所述高温燃气。
3.根据权利要求1或2所述的冷热电联供系统，还包括数据采集与控制装置(400)，用于采集并控制所述导叶调节装置(1026)以调节所述动力涡轮(1023)的导叶角度。
4.根据权利要求3所述的冷热电联供系统，所述回热循环燃气轮机(100)包括废气温度测量装置(106)以及废气流量控制装置(107)，其中，废气温度测量装置(106)用于测量所述动力涡轮(1023)出口处高温废气的温度；废气流量控制装置(107)，用于控制送入所述余热锅炉(200)和回热装置(103)的高温废气的比例。
5.根据权利要求1所述的冷热电联供系统，所述余热锅炉(200)包括锅炉本体(201)、燃料库(202)以及工质水系统，其中，锅炉本体(201)，用于所述高温废气加热所述工质水；燃料库(202)，用于当所述高温废气不足以满足所述工质水的加热需求时补燃，以加热所述工质水；工质水系统，用于实现所述工质水的循环。
6.根据权利要求5所述的冷热电联供系统，所述工质水系统包括工质水补给装置(2031)以及工质水控制装置(2032)，其中，工质水补给装置(2031)，用于补充工质水；工质水控制装置(2032)用于控制送入所述锅炉本体(201)的工质水量。
7.根据权利要求4所述的冷热电联供系统，所述冷热联供系统(300)包括高温蒸汽控制装置(303)以及工质温度监测装置(304)，其中，高温蒸汽控制装置(303)用于控制所述高温蒸汽进行制冷和制热的比例；工质温度监测装置(304)用于监测所述冷热联供系统(300)中制冷工质和制热工质与所述高温蒸汽换热后的温度。
8.根据权利要求7所述的冷热电联供系统，所述数据采集与控制装置(400)，还包括采集并控制所述废气流量控制装置(107)和燃料控制装置(104)和高温蒸汽控制装置(303)的阀门开度。
9.根据权利要求8所述的冷热电联供系统，所述数据采集与控制装置(400)，还包括采集所述燃气轮机本体(102)的做功量以及所述冷热联供系统(300)系统的制冷量和制热量。
10.一种冷热电联供方法，包括：
所述数据采集与控制装置(400)根据采集的数据计算并控制废气流量控制装置(107)、燃料控制装置(104)和高温蒸汽控制装置(303)的阀门开度以及动力涡轮(1023)导叶的角度，以使在满足发电量、制冷量以及制热量的条件下，获得最佳的能源利用率。
CN201910454468.0A 2019-05-28 2019-05-28 一种冷热电联供系统及方法 Pending CN110173357A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910454468.0A CN110173357A (zh) 2019-05-28 2019-05-28 一种冷热电联供系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910454468.0A CN110173357A (zh) 2019-05-28 2019-05-28 一种冷热电联供系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110173357A true CN110173357A (zh) 2019-08-27

Family

ID=67695855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910454468.0A Pending CN110173357A (zh) 2019-05-28 2019-05-28 一种冷热电联供系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110173357A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111912141A (zh) * 2020-08-06 2020-11-10 中国人民解放军海军工程大学 一种燃气轮机变循环能源综合阶梯利用系统
CN113669945A (zh) * 2020-05-13 2021-11-19 高达动力科技有限公司 废热循环冷却系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4864816A (en) * 1987-02-20 1989-09-12 Nuovopignone Industrie Meccaniche E Fonderia S.P.A. Regulation system for double-shaft gas turbines
JP2007298192A (ja) * 2006-04-27 2007-11-15 Toshiba Corp ガスタービンコジェネレーションシステムおよびその使用方法
US20090107128A1 (en) * 2007-10-25 2009-04-30 Honda Motor Co., Ltd. Cogeneration system
CN101761392A (zh) * 2010-01-11 2010-06-30 华北电力大学 集成化的多功能高效微型燃气轮机冷热电联产系统
CN108624395A (zh) * 2017-03-22 2018-10-09 徐齐越 一种大豆预处理工艺中余热回收再利用的方法及其节能装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4864816A (en) * 1987-02-20 1989-09-12 Nuovopignone Industrie Meccaniche E Fonderia S.P.A. Regulation system for double-shaft gas turbines
JP2007298192A (ja) * 2006-04-27 2007-11-15 Toshiba Corp ガスタービンコジェネレーションシステムおよびその使用方法
US20090107128A1 (en) * 2007-10-25 2009-04-30 Honda Motor Co., Ltd. Cogeneration system
CN101761392A (zh) * 2010-01-11 2010-06-30 华北电力大学 集成化的多功能高效微型燃气轮机冷热电联产系统
CN108624395A (zh) * 2017-03-22 2018-10-09 徐齐越 一种大豆预处理工艺中余热回收再利用的方法及其节能装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113669945A (zh) * 2020-05-13 2021-11-19 高达动力科技有限公司 废热循环冷却系统
CN111912141A (zh) * 2020-08-06 2020-11-10 中国人民解放军海军工程大学 一种燃气轮机变循环能源综合阶梯利用系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202867001U (zh) 小型燃气轮机分布式冷热电联供系统
CN102003229B (zh) 一种车用柴油机余热发电控制系统及控制方法
CN104251143B (zh) 蒸汽轮机成套设备的启动控制装置
CN102691555B (zh) 带蓄热器的内燃机排气余热回收系统及控制方法
CN102619641A (zh) 同时利用内燃机排气和冷却余热的发电系统及控制方法
CN102094690B (zh) 基于单螺杆膨胀机的发动机排气余热利用系统
CN206785443U (zh) 一种高压天然气热电联供分布式能源系统
CN105579688A (zh) 燃气涡轮机、燃气涡轮机的控制装置和燃气涡轮机的运转方法
CN202851187U (zh) 同时利用内燃机排气和冷却余热的发电系统
CN103775211A (zh) 一种主动调控型燃气轮机分布式冷热电联供系统
CN110173357A (zh) 一种冷热电联供系统及方法
CN108843418A (zh) 一种双压高效燃气超临界二氧化碳联合循环发电系统
CN201963362U (zh) 一种车用柴油机余热发电控制系统
CN102392694A (zh) 采暖供热热电联产发电机组
CN202970867U (zh) 带蓄热器的内燃机排气余热回收系统
RU2199020C2 (ru) Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы газораспределения и комбинированная газотурбинная установка для его осуществления
CN107420204A (zh) 一种控制热电联产中燃气轮机进气温度的系统及方法
CN106968794B (zh) 一种冷热电联产系统的两级调峰运行方法
CN207647562U (zh) 一种冷热、电、蒸汽联供系统
CN202370596U (zh) 采暖供热热电联产发电机组
CN201891524U (zh) 基于单螺杆膨胀机的发动机排气余热利用系统
CN208380648U (zh) 一种带双压超临界二氧化碳余热锅炉的联合循环发电系统
CN116816499A (zh) 一种分布式能源发电系统及其控制方法
CN110500176A (zh) 热电联产燃气机组及其主供电模式与主供热模式控制方法
CN102678287A (zh) 发动机排气能量缸内回收系统及其回收方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190827