CN112460832A - 一种基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组和制冷机组的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组，包括烟气高压发生器、热水换热器、冷凝器、烟气三通阀、溴化锂控制系统；烟气三通阀与烟气高压发生器连接，烟气通过三通阀进入发生器，与发生器内的制冷剂换热，产生高压高温溴化锂蒸汽；随后蒸汽进入冷凝器进行与冷却水进行换；同时热水换热器也与高压发生器连接，在开启制热阀门后，热水换热器中热媒水与高压发生器内产生的高温高压溴化锂蒸汽进行换热。本发明充分利用烟气热量，避免能量浪费，既能保证原先的制冷循环不被破坏，也能将余热最大化的利用，提高一次能源利用率。

Description

一种基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组和制冷机组的运 行方法

技术领域

本发明涉及一种制冷机组和制冷机组的运行方法，具体涉及一种既能保证原先的制冷循环不被破坏，也能将余热最大化的利用，提高一次能源利用率的基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组和制冷机组的运行方法。

背景技术

随着世界人口的增长，能源需求持续增加。此外，日益严峻的环境污染迫使各国寻找更为节能低碳的能源应用技术。

中国在“十四五”规划期间，强调绿色低碳发展战略，加快低碳能源发展步伐，加强新能源和替代能源的研发应用。技术进步是能源转型的关键驱动力。有限的化石能源不可能取之不尽、用之不竭，科技上的重大突破和创新，是能源可持续发展的动力和源泉。

现阶段的首要目标是调整能源消费比例，降低煤炭消费比重，扩大天然气利用比重，不断提高非化石能源消费比重。结合冷热电输出的天然气分布式能源具有利用率高，环境友好并且可靠性等特点，被认为是解决能源问题的替代方案。天然气分布式能源主要形式为三联供系统，燃气发电机、溴化锂制冷机是典型设备，辅冷辅热设备采用电制冷冷水机以及热水锅炉等。联供系统的梯级利用是其节能经济的主要原因。利用燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，对做功后的余热进一步回收，使用溴化锂机组达到制冷、供热和制取生活热水的目的，并就近供应，提高一次能源利用率并减少能源浪费。在梯级利用中，除了一次能源的消耗外，余热利用所占比重也不容忽视。因此，系统能源利用率的直接因素在于溴化锂的余热利用量。

燃气发电机组燃烧天然气发电，产生高温烟气。双效溴化锂机组通过吸收燃气发电机组排出的烟气余热进行制冷和制热。现有运行方式下，双效溴化锂机组只允许制冷或者制热其中一种模式运行。烟气三通阀的三个支路分别与燃气发电机组烟气出口、溴化锂机组的烟气高压发生器入口和环境空气连接。运行人员根据回水温度调整燃气发电机和溴化锂机组连接的烟气三通阀开度以及溴化锂机组的一次泵流量，控制余热量和冷热媒水的流量，从而调整溴化锂机组的制冷制热量，保证溴化锂机组出口温度的稳定。

在过渡季，用户侧冷热需求量小，实际冷热媒水回水温度达不到额定温度，导致供回水温差减小。按照现有运行方式将造成溴化锂在部分负荷下运行，制冷量或制热量下降。而由于燃气发电机特性，仍需保持较高负荷。此时发电产生的烟气余热无法完全被溴化锂机组利用，烟气三通阀开度减小，多余的烟气直接排放到大气中，造成部分能量的损失，一次能源利用率下降，经济性效益降低。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种既能保证原先的制冷循环不被破坏，也能将余热最大化的利用，提高一次能源利用率的基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组和制冷机组的运行方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组，所述溴化锂制冷机组包括：

烟气高压发生器：所述烟气高压发生器为烟气与溴化锂制冷剂换热的部件，在烟气高压发生器中溴化锂溶液被蒸发为高温高压的溴化锂蒸汽；

热水换热器：所述热媒水与溴化锂蒸汽换热的部件；

冷凝器：所述冷凝器为冷却水与溴化锂蒸汽换热的部件；

烟气三通阀：所述烟气三通阀连接燃气发电机烟气出口与烟气高压发生器以及环境空气，通过调节开度来控制烟气进入烟气高压发生器的流量；

溴化锂控制系统：所述溴化锂控制系统设定烟气三通阀与回水温度之间的线性关系方程式，从而控制烟气三通阀的开度；

烟气三通阀与烟气高压发生器连接，烟气通过三通阀进入发生器，与发生器内的制冷剂换热，产生高压高温溴化锂蒸汽；随后蒸汽进入冷凝器进行与冷却水进行换；同时热水换热器也与高压发生器连接，在开启制热阀门后，热水换热器中热媒水与高压发生器内产生的高温高压溴化锂蒸汽进行换热。

在本发明的具体实施例子中，所述燃气综合能源站包括燃气发电机组和溴化锂机组，该溴化锂机组为双效机组，采取制冷或者制热模式；燃气发电机产生的烟气通过烟气三通阀与溴化锂高压发生器以及环境相连接；溴化锂烟气高压发生器的蒸汽出口与热水换热器连接和冷凝器连接。

在本发明的具体实施例子中，所述燃气综合能源站中冷媒水回水温度通过设置在溴化锂机组冷媒水入口的温度传感器检测。

一种基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组的运行方法，所述方法包括如下步骤：

步骤(1)、观察记录各个冷媒水回水温度下，不打开热媒水备用门时的高发压力，即烟气三通阀不在全开位置，得到烟气三通阀开度与冷媒水回水温度的线性关系，且在机组操作界面上可以手动设定该线性关系方程式；

(2)、当溴化锂在制冷模式下回水温度降低时，出现烟气过多造成余热浪费的情况，记录下此时溴化锂的高发压力。然后手动设定该回水温度下烟气三通阀开度为100％，当烟气三通阀全开时，会由于冷凝蒸汽的增加而使烟气发生器的压力上升，此时，若通过一定量的热水进入热水换热器，与冷凝蒸汽换热，可使烟气发生器的压力降低，直到溴化锂机组的高发压力达到原先只制冷时记录的高发压力。

(3)、溴化锂热媒水出口调节门开度一定，使通过的热媒水流量一定(由于热媒水回水温度相较烟气换热器内烟气温度相差较大，故不考虑温差造成的高发压力的下降)，如此便能确定一定量热媒水过溴化锂后所产生的高发压力下降。

在本发明的具体实施例子中，步骤(1)中：溴化锂机组在标况下，供回水温度为6-15.6℃，当回水温度为15.6℃时，烟气余热可以被完全利用，此时烟气三通阀开度为100％，但在过渡季，回水温度降低，为12℃，烟气三通阀的开度降低。

在本发明的具体实施例子中，所述运行方法还包括：

步骤(1)中：在过渡季时，用户冷热负荷均较低，能源站提供的制冷制热量无法被完全消耗，导致回水温度无法达到额定温度；

当溴化锂机组只处于制冷模式时，通过在溴化锂入口的温度传感器检测记录此时的溴化锂机组冷媒水的回水温度t1；此时烟气余热无法完全利用，通常运行时会将烟气三通阀开度小于100％；记录下此时溴化锂机组的烟气高压发生器的压力P₀，然后手动令烟气三通阀开度设置到100％，并开启溴化锂机组的热水阀使部分热水通过热水换热器与冷凝蒸汽换热；由于部分热量通过热水换热器进行消耗，烟气高压发生器的压力将会下降，事先得到溴化锂热媒水出口调节门开度、热媒水流量与产生的高发压降之间的关系，以确定特定回水温度下，热媒水出口调节门的开度；当其降至原先只开制冷模式时的压力P₀时，热水阀开度确定，即制热量确定；

记录烟气高压发生器的压力P₀后，在溴化锂机组的操作系统中手动设定烟气三通阀开度与回水温度的线性关系方程式，使冷媒水回水温度对应的烟气三通阀开度为100％。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组的运行方法有如下优点：

(1)本发明是针对基于燃气分布式能源站双效溴化锂吸收式制冷机的运行优化，在用户过渡季冷负荷低于标准工况、溴化锂机组冷媒水回水温度低于标准值时，令烟气三通阀开度为100％，并令溴化锂机组热媒水中的部分热水通过热水换热器与冷凝蒸汽换热，可使烟气发生器的压力降低，在入口烟气量过高的情况下，同时进行制冷制热，充分利用烟气热量，避免能量浪费，既能保证原先的制冷循环不被破坏，也能将余热最大化的利用，提高一次能源利用率。

(2)预先获取溴化锂热媒水出口调节门开度、热媒水流量与产生的高发压降之间的关系，可直接确定特定回水温度下，热媒水出口调节门的开度，无需对开度进行反复调节。

(3)在溴化锂机组的操作系统中手动设定烟气三通阀开度与回水温度的线性关系方程式，可在任意回水温度下使烟气三通阀保持100％开度，增加余热利用率。

(4)内燃机的负荷变化范围保持在设定区间以内，可减少烟气量改变对高发压力带来的影响，延长溴化锂机组使用寿命。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图的框图。

图2为本发明的整体结构示意图。

图3为烟气三通阀与回水温度的线性关系。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

图1为本发明的整体结构示意图的框图。图2为本发明的整体结构示意图。如图1-2所示：本发明提供的基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组，包括：烟气高压发生器、热水换热器、冷凝器、烟气三通阀、溴化锂控制系统；烟气高压发生器为烟气与溴化锂制冷剂换热的部件，在烟气高压发生器中溴化锂溶液被蒸发为高温高压的溴化锂蒸汽；热媒水与溴化锂蒸汽换热的部件；冷凝器为冷却水与溴化锂蒸汽换热的部件；烟气三通阀连接燃气发电机烟气出口与烟气高压发生器以及环境空气，通过调节开度来控制烟气进入烟气高压发生器的流量；溴化锂控制系统设定烟气三通阀与回水温度之间的线性关系方程式，从而控制烟气三通阀的开度。

烟气三通阀与烟气高压发生器连接，烟气通过三通阀进入发生器，与发生器内的制冷剂换热，产生高压高温溴化锂蒸汽；随后蒸汽进入冷凝器进行与冷却水进行换；同时热水换热器也与高压发生器连接，在开启制热阀门后，热水换热器中热媒水与高压发生器内产生的高温高压溴化锂蒸汽进行换热。

本发明中的燃气综合能源站包括燃气发电机组和溴化锂机组，该溴化锂机组为双效机组，采取制冷或者制热模式；燃气发电机产生的烟气通过烟气三通阀与溴化锂高压发生器以及环境相连接；溴化锂烟气高压发生器的蒸汽出口与热水换热器连接和冷凝器连接。

燃气综合能源站中冷媒水回水温度通过设置在溴化锂机组冷媒水入口的温度传感器检测。

一种基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组的运行方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤(1)、观察记录各个冷媒水回水温度下，不打开热媒水备用门时的高发压力，即烟气三通阀不在全开位置，得到烟气三通阀开度与冷媒水回水温度的线性关系，且在机组操作界面上可以手动设定该线性关系方程式；步骤(1)中：溴化锂机组在标况下，供回水温度为6-15.6℃，当回水温度为15.6℃时，烟气余热可以被完全利用，此时烟气三通阀开度为100％，在现有技术下烟气三通阀与回水温度的线性关系如图1中实线所示。但在过渡季，回水温度降低，为12℃，烟气三通阀的开度降低。但为了使烟气三通阀在较低的冷媒水回水温度下保持全开，设置烟气三通阀与回水温度的线性关系，如图3中的虚线所示。

(2)、当溴化锂在制冷模式下回水温度降低时，出现烟气过多造成余热浪费的情况，记录下此时溴化锂的高发压力。然后手动设定该回水温度下烟气三通阀开度为100％，当烟气三通阀全开时，会由于冷凝蒸汽的增加而使烟气发生器的压力上升，此时，若通过一定量的热水进入热水换热器，与冷凝蒸汽换热，可使烟气发生器的压力降低，直到溴化锂机组的高发压力达到原先只制冷时记录的高发压力。

(3)、溴化锂热媒水出口调节门开度一定，使通过的热媒水流量一定(由于热媒水回水温度相较烟气换热器内烟气温度相差较大，故不考虑温差造成的高发压力的下降)，如此便能确定一定量热媒水过溴化锂后所产生的高发压力下降。

在过渡季时，用户冷热负荷均较低，能源站提供的制冷制热量无法被完全消耗，导致回水温度无法达到额定温度。因此有必要优化溴化锂运行模式，最大程度上提高烟气余热的利用率：

当溴化锂机组只处于制冷模式时，通过在溴化锂入口的温度传感器检测记录此时的溴化锂机组冷媒水的回水温度t1。因为此时烟气余热无法完全利用，通常运行时会将烟气三通阀开度小于100％；记录下此时溴化锂机组的烟气高压发生器的压力P0，然后手动令烟气三通阀开度设置到100％，并开启溴化锂机组的热水阀使部分热水通过热水换热器与冷凝蒸汽换热；由于部分热量通过热水换热器进行消耗，烟气高压发生器的压力将会下降，事先得到溴化锂热媒水出口调节门开度、热媒水流量与产生的高发压降之间的关系，以确定特定回水温度下，热媒水出口调节门的开度；当其降至原先只开制冷模式时的压力P0时，热水阀开度确定，即制热量确定。

记录烟气高压发生器的压力P0后，在溴化锂机组的操作系统中手动设定烟气三通阀开度与回水温度的线性关系方程式，使冷媒水回水温度对应的烟气三通阀开度为100％。

本发明中的冷却水用来冷凝高温高压的溴化锂蒸汽，使其变成液态冷剂水，带走热量；冷水是指被冷剂水吸收热量后成为低温度冷水，用于与末端用户换热进行制冷。

在具体的实施过程中，一般溴化锂机组需要控制一系列阀门的切换来进行制冷和制热模式的转换。溴化锂制冷带制热的措施是指，在过渡季冷负荷较低，烟气无法完全消纳的情况下，溴化锂机组在制冷模式下，同时开启热水侧吸收多余烟气余热进行制热。

观察记录各个冷媒水回水温度下，不打开热媒水备用门时的高发压力(烟气三通阀不在全开位置)，得到烟气三通阀开度与冷媒水回水温度的线性关系，且在机组操作界面上可以手动设定该线性关系方程式。例如溴化锂机组在标况下，供回水温度为6/15.6℃，当回水温度为15.6℃时，烟气余热可以被完全利用，此时烟气三通阀开度为100％，在现有技术下烟气三通阀与回水温度的线性关系如图1中实线所示。但在过渡季，回水温度降低，为12℃，烟气三通阀的开度降低。但为了使烟气三通阀在较低的冷媒水回水温度下保持全开，设置烟气三通阀与回水温度的线性关系，如图1虚线所示。

当溴化锂在制冷模式下回水温度降低时，出现烟气过多造成余热浪费的情况，记录下此时溴化锂的高发压力。然后手动设定该回水温度下烟气三通阀开度为100％，当烟气三通阀全开时，会由于冷凝蒸汽的增加而使烟气发生器的压力上升，此时，若通过一定量的热水进入热水换热器，与冷凝蒸汽换热，可使烟气发生器的压力降低，直到溴化锂机组的高发压力达到原先只制冷时记录的高发压力。

溴化锂热媒水出口调节门开度一定，使通过的热媒水流量一定(由于热媒水回水温度相较烟气换热器内烟气温度相差较大，故不考虑温差造成的高发压力的下降)，如此便能确定一定量热媒水过溴化锂后所产生的高发压力下降。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组，其特征在于：所述溴化锂制冷机组包括：

烟气高压发生器：所述烟气高压发生器为烟气与溴化锂制冷剂换热的部件，在烟气高压发生器中溴化锂溶液被蒸发为高温高压的溴化锂蒸汽；

热水换热器：所述热媒水与溴化锂蒸汽换热的部件；

冷凝器：所述冷凝器为冷却水与溴化锂蒸汽换热的部件；

烟气三通阀：所述烟气三通阀连接燃气发电机烟气出口与烟气高压发生器以及环境空气，通过调节开度来控制烟气进入烟气高压发生器的流量；

溴化锂控制系统：所述溴化锂控制系统设定烟气三通阀与回水温度之间的线性关系方程式，从而控制烟气三通阀的开度；

烟气三通阀与烟气高压发生器连接，烟气通过三通阀进入发生器，与发生器内的制冷剂换热，产生高压高温溴化锂蒸汽；随后蒸汽进入冷凝器进行与冷却水进行换；同时热水换热器也与高压发生器连接，在开启制热阀门后，热水换热器中热媒水与高压发生器内产生的高温高压溴化锂蒸汽进行换热。

2.根据权利要求1所述的基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组，其特征在于：所述燃气综合能源站包括燃气发电机组和溴化锂机组，该溴化锂机组为双效机组，采取制冷或者制热模式；燃气发电机产生的烟气通过烟气三通阀与溴化锂高压发生器以及环境相连接；溴化锂烟气高压发生器的蒸汽出口与热水换热器连接和冷凝器连接。

3.根据权利要求1所述的基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组，其特征在于：燃气综合能源站中冷媒水回水温度通过设置在溴化锂机组冷媒水入口的温度传感器检测。

4.一种基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组的运行方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤(1)、观察记录各个冷媒水回水温度下，不打开热媒水备用门时的高发压力，即烟气三通阀不在全开位置，得到烟气三通阀开度与冷媒水回水温度的线性关系，且在机组操作界面上可以手动设定该线性关系方程式；

(2)、当溴化锂在制冷模式下回水温度降低时，出现烟气过多造成余热浪费的情况，记录下此时溴化锂的高发压力。然后手动设定该回水温度下烟气三通阀开度为100％，当烟气三通阀全开时，会由于冷凝蒸汽的增加而使烟气发生器的压力上升，此时，若通过一定量的热水进入热水换热器，与冷凝蒸汽换热，可使烟气发生器的压力降低，直到溴化锂机组的高发压力达到原先只制冷时记录的高发压力。

(3)、溴化锂热媒水出口调节门开度一定，使通过的热媒水流量一定(由于热媒水回水温度相较烟气换热器内烟气温度相差较大，故不考虑温差造成的高发压力的下降)，如此便能确定一定量热媒水过溴化锂后所产生的高发压力下降。

5.根据权利要求4所述的基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组的运行方法，其特征在于：步骤(1)中：溴化锂机组在标况下，供回水温度为6-15.6℃，当回水温度为15.6℃时，烟气余热可以被完全利用，此时烟气三通阀开度为100％，但在过渡季，回水温度降低，为12℃，烟气三通阀的开度降低。

6.根据权利要求4所述的基于燃气综合能源站的溴化锂制冷机组的运行方法，其特征在于：所述运行方法还包括：

步骤(1)中：在过渡季时，用户冷热负荷均较低，能源站提供的制冷制热量无法被完全消耗，导致回水温度无法达到额定温度；

当溴化锂机组只处于制冷模式时，通过在溴化锂入口的温度传感器检测记录此时的溴化锂机组冷媒水的回水温度t1；此时烟气余热无法完全利用，通常运行时会将烟气三通阀开度小于100％；记录下此时溴化锂机组的烟气高压发生器的压力P₀，然后手动令烟气三通阀开度设置到100％，并开启溴化锂机组的热水阀使部分热水通过热水换热器与冷凝蒸汽换热；由于部分热量通过热水换热器进行消耗，烟气高压发生器的压力将会下降，事先得到溴化锂热媒水出口调节门开度、热媒水流量与产生的高发压降之间的关系，以确定特定回水温度下，热媒水出口调节门的开度；当其降至原先只开制冷模式时的压力P₀时，热水阀开度确定，即制热量确定；

记录烟气高压发生器的压力P₀后，在溴化锂机组的操作系统中手动设定烟气三通阀开度与回水温度的线性关系方程式，使冷媒水回水温度对应的烟气三通阀开度为100％。

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