CN112413556A - 一种热电联产燃气发电机优化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热电联产燃气发电机优化系统及方法，包括燃气内燃机、发电机、余热锅炉、吸收式冷温水机组、冷却塔、板式换热器和储水箱。本发明一种热电联产燃气发电机优化系统及方法，通过燃气内燃机中的缸套水和产生的高温烟气进行制冷和制热，结构简单、利用率高，综合考虑能量利用效率，最大限度的提高联产系统总能效率，实现可再生能源综合互补利用，满足不同用户的产品需求，提高余热资源综合梯级利用。
Description
技术领域
本发明涉及热电联产相关技术领域，尤其涉及一种热电联产燃气发电机优化系统及方法。
背景技术
热电联产(又称汽电共生，英语：Cogeneration,combined heat and power，缩写：CHP)，是利用热机或发电站同时产生电力和有用的热量。三重热电联产(Trigeneration)或冷却，热和电力联产(CCHP)是指从燃料燃烧或太阳能集热器中同时产生电和有用的热量和冷却。
热电联产是燃料的热力学有效使用。在单独的电力生产中，一些能量必须作为废热被丢弃，但是在热电联产中，这些热能中的一些被投入使用。所有热电厂在发电期间排放的热量，可以通过冷却塔，烟道气或通过其它方式释放到自然环境中。相反，热电联产捕获一些或全部用于加热的副产物，或者非常接近于工厂，或者特别是在斯堪的纳维亚和东欧，作为用于生活区域加热的热水，温度范围为约80至130℃。这也称为“热电联产区域供热”(combined heat and power district heating，缩写CHPDH)。小型热电联产厂是分散式发电的一个例子。在中等温度(100-180℃，212-356°F)下的副产物热量也可以用于吸附式制冷机中以进行冷却。
冷热电联产(CCHP)是一种建立在能源的梯级利用概念基础上，将制冷、供热(采暖和供热水)及发电过程一体化的多联产总能系统，目的在于提高能源利用效率，减少碳化物及有害气体的排放。现有技术中由于用户侧热、电负荷随季节、天气、节假日等因素变化较大，导致国内分布式能源系统长期低效运行。为此，有必要确立一种通过热、电间相互转换的冷热电联产燃气发电系统，实现供给侧热电比灵活可调，综合考虑能量利用效率，最大限度的提高联产系统总能效率，实现可再生能源综合互补利用，满足不同用户的产品需求，提高余热资源综合梯级利用。
有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种热电联产燃气发电机优化系统及方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种热电联产燃气发电机优化系统及方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明目的之一：一种热电联产燃气发电机优化系统，包括燃气内燃机、发电机、余热锅炉、吸收式冷温水机组、冷却塔、板式换热器和储水箱，燃料气源通过气源净化装置与燃气内燃机相连接，燃气内燃机通过燃料气源燃烧驱动产生动力带动发电机进行发电并发送至用电用户，燃气内燃机通过缸套水进水管道和缸套水出水管道分别与缸套水换热器相连接，常温水管道与缸套水换热器的进水口相连接，缸套水换热器的高温水出水口与第一总热水管道的进水口相连接，燃气内燃机的高温烟气通过第一烟气管道与余热锅炉相连接，余热锅炉的第一高温烟气出口通过废气净化装置与暖气管道相连接，燃气内燃机的高温烟气通过第二烟气管道与余热锅炉的第二高温烟气出口相连通后进入到吸收式冷温水机组中，吸收式冷温水机组的高温烟气排气口通过第三烟气管道与板式换热器的高温入水口相连接，储水箱分别与板式换热器的低温入水口和低温出水口相连接，板式换热器的高温出水口与第一总热水管道的进水口相连接，吸收式冷温水机组的高温烟气排气口通过第四烟气管道与废气净化装置相连接，冷却塔分别通过冷却塔入水口和冷却塔出水口与吸收式冷温水机组相连接，媒介水管道与吸收式冷温水机组相连接，媒介水管道中储存有冷媒介水和热媒介水，吸收式冷温水机组上分别设置有冷水管道和第二总热水管道。
作为本发明的进一步改进，燃料气源包括沼气或者液化气中的一种或者多种的组合，气源净化装置为沼气净化器或者液化气净化器中的一种或者多种的组合。
作为本发明的进一步改进，余热锅炉的第一高温烟气出口通过废气净化装置与暖气管道相连接处的暖气管道的后端设置有消音装置。
作为本发明的进一步改进，吸收式冷温水机组的高温烟气排气口通过第四烟气管道与废气净化装置相连接处的废气净化装置的后端设置有消音装置。
作为本发明的进一步改进，燃气内燃机和余热锅炉之间设置有补燃器，燃气内燃机和吸收式冷温水机组之间设置有补燃器。
作为本发明的进一步改进，废气净化装置内依次设置有活性炭吸附装置和蓄能式热氧化器，通过活性炭吸附装置的吸附作用和蓄能式热氧化器的氧化剂催化作用，降低燃气内燃机排烟中的污染物，包括氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物。
作为本发明的进一步改进，吸收式冷温水机组为溴化锂吸收式冷温水机组。
本发明目的之二：一种热电联产燃气发电机优化系统的方法，燃料气源通过气源净化装置进入到燃气内燃机，燃气内燃机通过燃料气源燃烧驱动产生动力带动发电机进行发电并发送至用电用户，用于用电用户储备用电；常温水通过常温水管道进入到缸套水换热器中，常温水通过缸套水换热器的换热处理后，将高温热水排放至第一总热水管道中；燃气内燃机的高温烟气通过第一烟气管道与余热锅炉相连接，高温燃气进入到余热锅炉后经过废气净化装置与暖气管道相连接，用于居民用户供暖使用；燃气内燃机的高温烟气通过第二烟气管道与余热锅炉的第二高温烟气出口相连通后进入到吸收式冷温水机组中，吸收式冷温水机组的高温烟气排气口通过第三烟气管道与板式换热器的高温入水口相连接，储水箱分别与板式换热器的低温入水口和低温出水口相连接，板式换热器的高温出水口与第一总热水管道的进水口相连接，通过板式换热器换热后的热水进入到第一总热水管道中，吸收式冷温水机组的高温烟气排气口通过第四烟气管道与废气净化装置相连接，其中，第四烟气管道为排气管道，多余的废气经过废气净化装置净化处理后进行排放处理；燃气内燃机的高温烟气通过第二烟气管道与余热锅炉的第二高温烟气出口相连通后进入到吸收式冷温水机组中，冷却水经过冷却塔出水口进入到吸收式冷温水机组中，换热之后再经过冷却塔入水口回流至冷却塔中，媒介水管道中储存有冷媒介水和热媒介水。
作为本发明的进一步改进，冷媒介水通过媒介水管道进入到吸收式冷温水机组中，产生的冷冻水通过冷水管道排出用于居民用户制冷；热媒介水通过媒介水管道进入到吸收式冷温水机组中，升温后的热媒介水进入到第二总热水管道中用于居民用户供暖。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明一种热电联产燃气发电机优化系统及方法，通过燃气内燃机中的缸套水和产生的高温烟气进行制冷和制热，结构简单、利用率高，综合考虑能量利用效率，最大限度的提高联产系统总能效率，实现可再生能源综合互补利用，满足不同用户的产品需求，提高余热资源综合梯级利用；通过燃料气源的多种选择性，注重可再生能源与燃气热电联产集成优化使用，将可再生能源、余热与常规能源相结合实现能源系统的统一配置。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明一种热电联产燃气发电机优化系统的结构示意图。
其中，图中各附图标记的含义如下。
1 燃料气源 2 气源净化装置
3 燃气内燃机 4 缸套水换热器
5 发电机 6 用电用户
7 补燃器 8 余热锅炉
9 吸收式冷温水机组 10 冷却塔
11 板式换热器 12 储水箱
13 废气净化装置 14 常温水管道
15 第一总热水管道 16 媒介水管道
17 冷水管道 18 第二总热水管道
19 暖气管道
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
实施例
如图1所示，
本发明目的之一：一种热电联产燃气发电机优化系统，包括燃气内燃机3、发电机5、余热锅炉8、吸收式冷温水机组9、冷却塔10、板式换热器11和储水箱12，燃料气源1通过气源净化装置2与燃气内燃机3相连接，燃气内燃机3通过燃料气源1燃烧驱动产生动力带动发电机5进行发电并发送至用电用户6，燃气内燃机3通过缸套水进水管道和缸套水出水管道分别与缸套水换热器4相连接，常温水管道14与缸套水换热器4的进水口相连接，缸套水换热器4的高温水出水口与第一总热水管道15的进水口相连接，燃气内燃机3的高温烟气通过第一烟气管道与余热锅炉8相连接，余热锅炉8的第一高温烟气出口通过废气净化装置13与暖气管道19相连接，燃气内燃机3的高温烟气通过第二烟气管道与余热锅炉8的第二高温烟气出口相连通后进入到吸收式冷温水机组9中，吸收式冷温水机组9的高温烟气排气口通过第三烟气管道与板式换热器11的高温入水口相连接，储水箱12分别与板式换热器11的低温入水口和低温出水口相连接，板式换热器11的高温出水口与第一总热水管道15的进水口相连接，吸收式冷温水机组9的高温烟气排气口通过第四烟气管道与废气净化装置13相连接，冷却塔10分别通过冷却塔入水口和冷却塔出水口与吸收式冷温水机组9相连接，媒介水管道16与吸收式冷温水机组9相连接，媒介水管道16中储存有冷媒介水和热媒介水，吸收式冷温水机组9上分别设置有冷水管道17和第二总热水管道18。
优选的，燃料气源1包括沼气或者液化气中的一种或者多种的组合，气源净化装置2为沼气净化器或者液化气净化器中的一种或者多种的组合。
优选的，余热锅炉8的第一高温烟气出口通过废气净化装置13与暖气管道19相连接处的暖气管道19的后端设置有消音装置。
优选的，吸收式冷温水机组9的高温烟气排气口通过第四烟气管道与废气净化装置13相连接处的废气净化装置13的后端设置有消音装置。
优选的，燃气内燃机3和余热锅炉8之间设置有补燃器7，燃气内燃机3和吸收式冷温水机组9之间设置有补燃器7。
优选的，废气净化装置13内依次设置有活性炭吸附装置和蓄能式热氧化器，通过活性炭吸附装置的吸附作用和蓄能式热氧化器的氧化剂催化作用，降低燃气内燃机排烟中的污染物，包括氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物。
优选的，吸收式冷温水机组9为溴化锂吸收式冷温水机组。
本发明目的之二：
优选的，一种热电联产燃气发电机优化系统的方法，燃料气源1通过气源净化装置2进入到燃气内燃机3，燃气内燃机3通过燃料气源1燃烧驱动产生动力带动发电机5进行发电并发送至用电用户6，用于用电用户6储备用电；常温水通过常温水管道14进入到缸套水换热器4中，常温水通过缸套水换热器4的换热处理后，将高温热水排放至第一总热水管道15中；燃气内燃机3的高温烟气通过第一烟气管道与余热锅炉8相连接，高温燃气进入到余热锅炉8后经过废气净化装置13与暖气管道19相连接，用于居民用户供暖使用；燃气内燃机3的高温烟气通过第二烟气管道与余热锅炉8的第二高温烟气出口相连通后进入到吸收式冷温水机组9中，吸收式冷温水机组9的高温烟气排气口通过第三烟气管道与板式换热器11的高温入水口相连接，储水箱12分别与板式换热器11的低温入水口和低温出水口相连接，板式换热器11的高温出水口与第一总热水管道15的进水口相连接，通过板式换热器11换热后的热水进入到第一总热水管道15中，吸收式冷温水机组9的高温烟气排气口通过第四烟气管道与废气净化装置13相连接，其中，第四烟气管道为排气管道，多余的废气经过废气净化装置13净化处理后进行排放处理；燃气内燃机3的高温烟气通过第二烟气管道与余热锅炉8的第二高温烟气出口相连通后进入到吸收式冷温水机组9中，冷却水经过冷却塔出水口进入到吸收式冷温水机组9中，换热之后再经过冷却塔入水口回流至冷却塔10中，媒介水管道16中储存有冷媒介水和热媒介水。
优选的，冷媒介水通过媒介水管道16进入到吸收式冷温水机组9中，产生的冷冻水通过冷水管道17排出用于居民用户制冷；热媒介水通过媒介水管道16进入到吸收式冷温水机组9中，升温后的热媒介水进入到第二总热水管道18中用于居民用户供暖。
本发明一种热电联产燃气发电机优化系统及方法，通过燃气内燃机中的缸套水和产生的高温烟气进行制冷和制热，结构简单、利用率高，综合考虑能量利用效率，最大限度的提高联产系统总能效率，实现可再生能源综合互补利用，满足不同用户的产品需求，提高余热资源综合梯级利用；通过燃料气源的多种选择性，注重可再生能源与燃气热电联产集成优化使用，将可再生能源、余热与常规能源相结合实现能源系统的统一配置。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指咧所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接：可以是机械连接，也可以是电连接：可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通.对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种热电联产燃气发电机优化系统，其特征在于，包括燃气内燃机(3)、发电机(5)、余热锅炉(8)、吸收式冷温水机组(9)、冷却塔(10)、板式换热器(11)和储水箱(12)，燃料气源(1)通过气源净化装置(2)与燃气内燃机(3)相连接，所述燃气内燃机(3)通过燃料气源(1)燃烧驱动产生动力带动发电机(5)进行发电并发送至用电用户(6)，所述燃气内燃机(3)通过缸套水进水管道和缸套水出水管道分别与缸套水换热器(4)相连接，常温水管道(14)与所述缸套水换热器(4)的进水口相连接，所述缸套水换热器(4)的高温水出水口与第一总热水管道(15)的进水口相连接，所述燃气内燃机(3)的高温烟气通过第一烟气管道与余热锅炉(8)相连接，所述余热锅炉(8)的第一高温烟气出口通过废气净化装置(13)与暖气管道(19)相连接，所述燃气内燃机(3)的高温烟气通过第二烟气管道与余热锅炉(8)的第二高温烟气出口相连通后进入到吸收式冷温水机组(9)中，所述吸收式冷温水机组(9)的高温烟气排气口通过第三烟气管道与板式换热器(11)的高温入水口相连接，所述储水箱(12)分别与板式换热器(11)的低温入水口和低温出水口相连接，所述板式换热器(11)的高温出水口与第一总热水管道(15)的进水口相连接，所述吸收式冷温水机组(9)的高温烟气排气口通过第四烟气管道与废气净化装置(13)相连接，所述冷却塔(10)分别通过冷却塔入水口和冷却塔出水口与吸收式冷温水机组(9)相连接，媒介水管道(16)与所述吸收式冷温水机组(9)相连接，所述媒介水管道(16)中储存有冷媒介水和热媒介水，所述吸收式冷温水机组(9)上分别设置有冷水管道(17)和第二总热水管道(18)。
2.如权利要求1所述的一种热电联产燃气发电机优化系统，其特征在于，所述燃料气源(1)包括沼气或者液化气中的一种或者多种的组合，所述气源净化装置(2)为沼气净化器或者液化气净化器中的一种或者多种的组合。
3.如权利要求1所述的一种热电联产燃气发电机优化系统，其特征在于，所述余热锅炉(8)的第一高温烟气出口通过废气净化装置(13)与暖气管道(19)相连接处的暖气管道(19)的后端设置有消音装置。
4.如权利要求1所述的一种热电联产燃气发电机优化系统，其特征在于，所述吸收式冷温水机组(9)的高温烟气排气口通过第四烟气管道与废气净化装置(13)相连接处的废气净化装置(13)的后端设置有消音装置。
5.如权利要求1所述的一种热电联产燃气发电机优化系统，其特征在于，所述燃气内燃机(3)和余热锅炉(8)之间设置有补燃器(7)，所述燃气内燃机(3)和吸收式冷温水机组(9)之间设置有补燃器(7)。
6.如权利要求1所述的一种热电联产燃气发电机优化系统，其特征在于，所述废气净化装置(13)内依次设置有活性炭吸附装置和蓄能式热氧化器，通过活性炭吸附装置的吸附作用和蓄能式热氧化器的氧化剂催化作用，降低燃气内燃机排烟中的污染物，包括氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物。
7.如权利要求1所述的一种热电联产燃气发电机优化系统，其特征在于，所述吸收式冷温水机组(9)为溴化锂吸收式冷温水机组。
8.如权利要求1所述的一种热电联产燃气发电机优化系统的方法，其特征在于，所述燃料气源(1)通过气源净化装置(2)进入到燃气内燃机(3)，所述燃气内燃机(3)通过燃料气源(1)燃烧驱动产生动力带动发电机(5)进行发电并发送至用电用户(6)，用于用电用户(6)储备用电；常温水通过常温水管道(14)进入到缸套水换热器(4)中，常温水通过缸套水换热器(4)的换热处理后，将高温热水排放至第一总热水管道(15)中；所述燃气内燃机(3)的高温烟气通过第一烟气管道与余热锅炉(8)相连接，高温燃气进入到余热锅炉(8)后经过废气净化装置(13)与暖气管道(19)相连接，用于居民用户供暖使用；所述燃气内燃机(3)的高温烟气通过第二烟气管道与余热锅炉(8)的第二高温烟气出口相连通后进入到吸收式冷温水机组(9)中，所述吸收式冷温水机组(9)的高温烟气排气口通过第三烟气管道与板式换热器(11)的高温入水口相连接，所述储水箱(12)分别与板式换热器(11)的低温入水口和低温出水口相连接，所述板式换热器(11)的高温出水口与第一总热水管道(15)的进水口相连接，通过板式换热器(11)换热后的热水进入到第一总热水管道(15)中，所述吸收式冷温水机组(9)的高温烟气排气口通过第四烟气管道与废气净化装置(13)相连接，其中，第四烟气管道为排气管道，多余的废气经过废气净化装置(13)净化处理后进行排放处理；所述燃气内燃机(3)的高温烟气通过第二烟气管道与余热锅炉(8)的第二高温烟气出口相连通后进入到吸收式冷温水机组(9)中，冷却水经过冷却塔出水口进入到吸收式冷温水机组(9)中，换热之后再经过冷却塔入水口回流至冷却塔(10)中，所述媒介水管道(16)中储存有冷媒介水和热媒介水。
9.如权利要求8所述的一种热电联产燃气发电机优化系统的方法，其特征在于，所述冷媒介水通过媒介水管道(16)进入到吸收式冷温水机组(9)中，产生的冷冻水通过冷水管道(17)排出用于居民用户制冷；所述热媒介水通过媒介水管道(16)进入到吸收式冷温水机组(9)中，升温后的热媒介水进入到第二总热水管道(18)中用于居民用户供暖。
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