CN113606813A - 基于燃气内燃机余热利用可实现大温差供冷及蓄冷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于燃气内燃机余热利用可实现大温差供冷及蓄冷的方法，它属于高效集中供冷及蓄冷技术领域。本发明系统包括二次冷冻水供冷系统、冷冻水蓄冷系统、补水定压蓄水系统、一次冷冻水制冷系统和余热利用系统，内燃机驱动发电机产生电能，其高温排烟余热及高温缸套水的热量废热可利用量大，结合烟气热水型吸收式制冷设备对其进行充分利用，并配备电制冷机组，实现吸收式制冷机组与电制冷机组的多种供冷模式运行，本发明实现了低负负荷时的串联运行，配置了冷冻水蓄冷设备，实现系统的高效匹配与稳定运行，具备蓄冷与放冷功能，起到削峰填谷的经济运行模式，配置了冷冻水补水定压装置，维持冷冻水系统内部的压力稳定。

Description

基于燃气内燃机余热利用可实现大温差供冷及蓄冷的方法

技术领域

本发明涉及一种方法，尤其是涉及一种基于燃气内燃机余热利用可实现大温差供冷及蓄冷的方法，它涉及天然气分布式冷热电三联供领域、燃气发电机组余热利用，高效集中供冷及蓄冷技术领域。

背景技术

楼宇型天然气分布式能源系统以天然气作为燃料，内燃机膨胀做工并驱动发电机发电，配套的余热利用设备一般为溴化锂吸收式制冷机，热水换热器等余热利用设备进行余热利用，并实现冷热电联产，使得能源得到梯级利用，能耗较小、配置灵活、系统经济性好，综合能源利用效率较高。

内燃机发电产生的烟气余热以及缸套水冷却水具有大量余热，基于能量梯级利用原理对废热实现综合利用，在具备较高冷负荷地区采用吸收式制冷设备利用冷能，变废为宝，大大提高了能源的综合利用效率。同时，基于冷用户的特性曲线，一般实现集中供冷用冷的用户为商业综合体、办公楼宇、商务酒店等，其基本特征就是负荷分布不均匀，存在负荷曲线波动较大，使得机组在运行过程中存在频繁启停，同时白天用电高峰负荷大，夜晚用电低谷负荷小，运行电费较高，经济性不突出，负荷匹配性不足等问题。另一方面，针对集中供冷，一般供冷温度为6-8℃，水流量较大，水泵功耗成为供冷系统能耗的主要对象，降低水泵频率也是实现集中供冷系统经济性改善的另一主要途径。

公开日为2021年04月02日，公开号为CN112594819A的中国专利中，公开了一种名称为“一种大温差水蓄冷系统及方法”的发明专利。该专利的系统包括蓄冷水池、上布水器和下布水器、第一管路、第二管路、转换阀门组件、第三管路和第四管路、蓄冷泵和低温冷源组件、以及放冷泵和末端负载组件；以此结构布局设置的大温差水蓄冷系统，通过转换阀门组件的设置，能够方便灵活的实现上布水器与下布水器之间水流的转换，继而有效降低蓄冷水池水温，并使其产生较大温差，以此有效提升蓄冷量，进一步的起到较好的节能效果。此外，本发明还提供了一种大温差水蓄冷方法，通过该方法能够使上布水器和下布水器中的水流进行快速转换，让制冷主机在低谷电时段进行连续蓄冷，继而使得水蓄冷量得到大幅提升。

与上述发明申请相比，本发明能够实现了燃气内燃机系统、吸收式制冷系统、电制冷系统、蓄冷装置、补水定压装置的耦合；本发明实现了低冷负荷下双效吸收式机组单独运行，高负荷时吸收式制冷机组与电制冷机组串联运行，实现低温度供冷，降低水泵功耗；本发明实现了基于外界冷负荷变换情况，通过蓄冷装置实现蓄冷系统的蓄冷与放冷，充分利用峰谷电价机制，切实实现削峰填谷运行模式，解决冷负荷匹配性不足的问题。提高供冷系统经济性，因此，区别和效果显而易见。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种系统设计合理，稳定可靠，实现了低冷负荷下双效吸收式机组单独运行，高负荷时吸收式制冷机组与电制冷机组串联运行，实现低温度供冷，降低水泵功耗，提高供冷系统经济性的基于燃气内燃机余热利用可实现大温差供冷及蓄冷的方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是， 基于燃气内燃机余热利用可实现大温差供冷及蓄冷的方法，其特征在于：可实现大温差供冷及蓄冷的系统包括二次冷冻水供冷系统、冷冻水蓄冷系统、补水定压蓄水系统、一次冷冻水制冷系统和余热利用系统；二次冷冻水供冷系统包括冷冻水分水器、冷冻水二次供水泵、冷用户和冷冻集水器；该冷冻水分水器、冷冻水二次供水泵、冷用户、冷冻水集水器依次相连；冷冻水蓄冷系统包括蓄冷水箱和冷冻水泵，蓄冷水箱与冷冻水分水器相连，冷冻水泵设置在蓄冷水箱与冷冻水分水器之间；补水定压蓄水系统包括补给水箱和补水定压成套装置，该冷冻水补水定压装置的一端与补给水箱相连，冷冻水补水定压装置的另一端与冷冻水集水器相连；一次冷冻水制冷系统包括一次冷冻水泵、烟气热水型吸收式制冷机组本体和电制冷机组，烟气热水型吸收式制冷机组本体、电制冷机组均与一次冷冻水泵相连；余热利用系统包括燃气内燃机，该燃气内燃机与一次冷冻水制冷系统中的烟气热水型吸收式制冷机组本体相连；

基于燃气内燃机余热利用可实现大温差供冷及蓄冷的方法，具体步骤如下：烟气热水型吸收式制冷机组本体利用内燃机组的高温缸套水及高温烟气余热进行吸收式制冷，通过控制进入吸收式冷水机组内缸套水及高温烟气的流量实现对余热利用量的控制；一次冷冻水制冷系统设置有电动阀门K1、K2、K3、K4、K5；一次冷冻水制冷系统实现吸收式制冷机组单独运行、电制冷机组单独运行及吸收式制冷机组与电制冷机组并联运行，实现3℃供水，13℃回水的大温差供冷，吸收式制冷机组与电制冷机组运行模式通过电动阀门K1、K2、K3、K4、K5五个电动阀门切换控制；当电动阀门K1、K4开，电动阀门K2、K3、K5关时实现吸收式制冷机组单独运行；当电动阀门K2、K5开，电动阀门K1、K3、K4关时实现电制冷机组单独运行；当电动阀门K1、K3、K5开，电动阀门K2、K4关时实现吸收式制冷机组与电制冷机组串联运行；二次冷冻水供冷系统设置有自力式压力调节阀二，该自力式压力调节阀二控制由压差控制，为常闭阀门，当冷冻水分集水器之间压力达到一定压力值时动作，维持分集水器之间压力稳定；冷冻水蓄冷系统设置有电动阀门K6、自力式压力调节阀一和电动阀门K7，冷冻水蓄冷温度为3℃，蓄冷装置通过电动阀K6的开关，实现冷能的存储，实现蓄冷，通过电动阀门K7与冷冻水泵的启动实现释放冷，在冷负荷需求较大时释放冷负荷，在冷负荷较小时存储冷负荷；自力式压力控制阀一采取阀后压力控制，维持蓄冷系统内压力稳定；补水定压蓄水系统实现冷冻水系统内压力稳定，在压力较高时将系统内压力进行泄压、压力较低时及时向系统补压，补水箱充当泄压与补压的溶液中转箱，保障系统内的压力稳定。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）本发明实现了燃气内燃机系统、吸收式制冷系统、电制冷系统、蓄冷装置、补水定压装置的耦合；（2）本发明实现了低冷负荷下双效吸收式机组单独运行，高负荷时吸收式制冷机组与电制冷机组串联运行，实现低温度供冷，降低水泵功耗；（3）本发明实现了基于外界冷负荷变换情况，通过蓄冷装置实现蓄冷系统的蓄冷与放冷，充分利用峰谷电价机制，切实实现削峰填谷运行模式，解决冷负荷匹配性不足的问题。提高供冷系统经济性。

附图说明

图1是本发明实施例基于燃气内燃机余热利用可实现大温差供冷及蓄冷系统的示意图。

图中：二次冷冻水供冷系统A：冷冻水分水器5，冷冻水二次供水泵6，冷用户7，冷冻集水器4，自力式压力调节阀二V2；

冷冻水蓄冷系统B：电动阀门K6，自力式压力调节阀一V1，蓄冷水箱10，电动阀门K7，冷冻水泵9；

补水定压蓄水系统C：补给水箱12，补水定压成套装置11；

一次冷冻水制冷系统D：一次冷冻水泵8，烟气热水型吸收式制冷机组本体2，电制冷机组3，电动阀门K1、K2、K3、K4、K5；

余热利用系统E：燃气内燃机1。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，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。

参见图1，本实施例可实现大温差供冷及蓄冷的系统包括二次冷冻水供冷系统A、冷冻水蓄冷系统B、补水定压蓄水系统C、一次冷冻水制冷系统D和余热利用系统E。

本实施例中的二次冷冻水供冷系统A包括冷冻水分水器5、冷冻水二次供水泵6、冷用户7、冷冻集水器4和自力式压力调节阀二V2；该自力式压力调节阀二V2设置在冷冻水分水器5与冷冻集水器4之间，冷冻水分水器5、冷冻水二次供水泵6、冷用户7、冷冻水集水器4依次相连。

本实施例中的冷冻水蓄冷系统B包括电动阀门K6、自力式压力调节阀一V1、蓄冷水箱10、电动阀门K7和冷冻水泵9，该蓄冷水箱10与冷冻水分水器5之间依次设置电动阀门K7、冷冻水泵9，自力式压力调节阀一V1设置在蓄冷水箱10的一侧；电动阀门K6与自力式压力调节阀一V1相连。

本实施例中的补水定压蓄水系统C包括补给水箱12和补水定压成套装置11，该冷冻水补水定压装置11的一端与补给水箱12相连， 冷冻水补水定压装置11的另一端与冷冻水集水器4相连。

本实施例中的一次冷冻水制冷系统D包括一次冷冻水泵8、烟气热水型吸收式制冷机组本体2和电制冷机组3，烟气热水型吸收式制冷机组本体2、电制冷机组3均与一次冷冻水泵8相连，

本实施例中的余热利用系统E包括燃气内燃机1，该燃气内燃机1与一次冷冻水制冷系统D中的烟气热水型吸收式制冷机组本体2相连。

本实施例中的二次冷冻水供冷系统A中的冷冻集水器4与补水定压蓄水系统C中的补水定压成套装置11相连；

本实施例中的冷冻水蓄冷系统B中的蓄冷水箱10与二次冷冻水供冷系统A中的冷冻水分水器5相连。

本实施例基于燃气内燃机余热利用可实现大温差供冷及蓄冷的方法，具体步骤如下：

烟气热水型吸收式制冷机组本体2利用内燃机组的高温缸套水及高温烟气余热进行吸收式制冷，通过控制进入吸收式冷水机组内缸套水及高温烟气的流量实现对余热利用量的控制。

一次冷冻水制冷系统D设置有电动阀门K1、K2、K3、K4、K5；一次冷冻水制冷系统D实现吸收式制冷机组单独运行、电制冷机组单独运行及吸收式制冷机组与电制冷机组并联运行，实现3℃供水，13℃回水的大温差供冷，吸收式制冷机组与电制冷机组运行模式通过电动阀门K1、K2、K3、K4、K5五个电动阀门切换控制；当电动阀门K1、K4开，电动阀门K2、K3、K5关时实现吸收式制冷机组单独运行；当电动阀门K2、K5开，电动阀门K1、K3、K4关时实现电制冷机组单独运行；当电动阀门K1、K3、K5开，电动阀门K2、K4关时实现吸收式制冷机组与电制冷机组串联运行。

二次冷冻水供冷系统A设置有自力式压力调节阀二V2，该自力式压力调节阀二V2控制由压差控制，为常闭阀门，当冷冻水分集水器之间压力达到一定压力值时动作，维持分集水器之间压力稳定。

冷冻水蓄冷系统B设置有电动阀门K6、自力式压力调节阀一V1和电动阀门K7，冷冻水蓄冷温度为3℃，蓄冷装置通过电动阀K6的开关，实现冷能的存储，实现蓄冷，通过电动阀门K7与冷冻水泵9的启动实现释放冷，在冷负荷需求较大时释放冷负荷，在冷负荷较小时存储冷负荷；自力式压力控制阀一V1采取阀后压力控制，维持蓄冷系统内压力稳定。

补水定压蓄水系统C实现冷冻水系统内压力稳定，在压力较高时将系统内压力进行泄压、压力较低时及时向系统补压，补水箱充当泄压与补压的溶液中转箱，保障系统内的压力稳定。

通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。

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，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，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 (1)

1.一种基于燃气内燃机余热利用可实现大温差供冷及蓄冷的方法，其特征在于：可实现大温差供冷及蓄冷的系统包括二次冷冻水供冷系统（A）、冷冻水蓄冷系统（B）、补水定压蓄水系统（C）、一次冷冻水制冷系统（D）和余热利用系统（E），二次冷冻水供冷系统（A）包括冷冻水分水器（5）、冷冻水二次供水泵（6）、冷用户（7）和冷冻集水器（4）；该冷冻水分水器（5）、冷冻水二次供水泵（6）、冷用户（7）、冷冻水集水器（4）依次相连；冷冻水蓄冷系统（B）包括蓄冷水箱（10）和冷冻水泵（9），蓄冷水箱（10）与冷冻水分水器（5）相连，冷冻水泵（9）设置在蓄冷水箱（10）与冷冻水分水器（5）之间；补水定压蓄水系统（C）包括补给水箱（12）和补水定压成套装置（11），该冷冻水补水定压装置（11）的一端与补给水箱（12）相连，冷冻水补水定压装置（11）的另一端与冷冻水集水器（4）相连；一次冷冻水制冷系统（D）包括一次冷冻水泵（8）、烟气热水型吸收式制冷机组本体（2）和电制冷机组（3），烟气热水型吸收式制冷机组本体（2）、电制冷机组（3）均与一次冷冻水泵（8）相连；余热利用系统（E）包括燃气内燃机（1），该燃气内燃机（1）与一次冷冻水制冷系统（D）中的烟气热水型吸收式制冷机组本体（2）相连；

基于燃气内燃机余热利用可实现大温差供冷及蓄冷的方法，具体步骤如下：

烟气热水型吸收式制冷机组本体（2）利用内燃机组的高温缸套水及高温烟气余热进行吸收式制冷，通过控制进入吸收式冷水机组内缸套水及高温烟气的流量实现对余热利用量的控制；

一次冷冻水制冷系统（D）设置有电动阀门（K1、K2、K3、K4、K5）；一次冷冻水制冷系统（D）实现吸收式制冷机组单独运行、电制冷机组单独运行及吸收式制冷机组与电制冷机组并联运行，实现3℃供水，13℃回水的大温差供冷，吸收式制冷机组与电制冷机组运行模式通过电动阀门（K1、K2、K3、K4、K5）五个电动阀门切换控制；当电动阀门（K1、K4）开，电动阀门（K2、K3、K5）关时实现吸收式制冷机组单独运行；当电动阀门（K2、K5）开，电动阀门（K1、K3、K4）关时实现电制冷机组单独运行；当电动阀门（K1、K3、K5）开，电动阀门（K2、K4）关时实现吸收式制冷机组与电制冷机组串联运行；

二次冷冻水供冷系统（A）设置有自力式压力调节阀二（V2），该自力式压力调节阀二（V2）控制由压差控制，为常闭阀门，当冷冻水分集水器之间压力达到一定压力值时动作，维持分集水器之间压力稳定；

冷冻水蓄冷系统（B）设置有电动阀门（K6）、自力式压力调节阀一（V1）和电动阀门（K7），冷冻水蓄冷温度为3℃，蓄冷装置通过电动阀（K6）的开关，实现冷能的存储，实现蓄冷，通过电动阀门（K7）与冷冻水泵（9）的启动实现释放冷，在冷负荷需求较大时释放冷负荷，在冷负荷较小时存储冷负荷；自力式压力控制阀一（V1）采取阀后压力控制，维持蓄冷系统内压力稳定；

补水定压蓄水系统（C）实现冷冻水系统内压力稳定，在压力较高时将系统内压力进行泄压、压力较低时及时向系统补压，补水箱充当泄压与补压的溶液中转箱，保障系统内的压力稳定。

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