CN113623896B - 用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统及控制方法，系统主要包括余热锅炉、汽轮机组、凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、给水泵、烟气余热回收装置、汽水换热器、疏水换热器、热水型溴化锂制冷机组、水水冷却换热器、冷却塔和数据中心机房，烟气余热回收装置与汽水换热器生产高温热水，用于驱动热水型溴化锂制冷机组生产冷冻水来为数据中心机房供冷，在室外环境温度降低时并利用水水冷却换热器通过自然冷却的方式来为数据中心机房供冷。本发明通过回收热电厂的烟气余热来满足数据中心机房的供冷需求，既提升了热电厂的能效水平，又降低了数据中心机房的PUE指标，有效推进绿色数据中心建设，具有广阔的应用前景。

Description

用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统及控制方法

技术领域

本发明属于综合能源技术领域，具体涉及一种用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统及控制方法，尤其适用于具有数据中心冷却需求的热电联产系统。

背景技术

针对火电厂方面，随着国家提出“碳达峰、碳中和”的战略目标，火电厂面临着节能减碳的巨大压力。火电厂是碳排放大户，特别是随着国内碳市场的不断成熟，急剧增加了火电厂的运营成本，然而火电厂通过余热资源回收来增加火电厂的能源利用效率，一方面可以相对地减少火电厂碳排放量，另一方面余热资源回收产生的减碳效果还可以部分抵消火电厂的碳排放。因此，火电厂亟需开拓新的用能场景，来加大火电厂余热资源的深度回收利用，提升火电厂的能源利用效率，缓解火电厂面临的减碳压力。另外，我国的数据中心与欧美国家先进数据中心相比还存在一定的差距，特别是平均电能使用效率（PUE）指标，虽然新建大规模数据中心PUE有所降低，但整体与国际上1.3-2的平均水平相比具有较大差距。

针对上述技术难题，本发明则是基于能量梯级利用原理，将热电厂的余热回收流程与数据中心机房的供冷流程进行有效集成，以实现同时高效回收余热与满足数据中心机房供冷需求而进行的发明创造。

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，而提供一种设计合理、性能可靠的用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统及控制方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统，包括余热锅炉、汽轮机组、凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、给水泵、第一冷却塔、第一循环水泵和工业蒸汽用户，所述余热锅炉沿着烟气流动方向依次设置有高压发生器、低压发生器和省煤器，所述省煤器的高温水出口同时与高压发生器的高温水进口和低压发生器的高温水进口连接，且在高压发生器的高温水进口安装有第二阀门，在低压发生器的高温水进口安装有第一阀门，所述高压发生器的高压蒸汽出口与汽轮机组的主蒸汽进口连接，所述低压发生器的低压蒸汽出口与汽轮机组的补汽进口连接，且在汽轮机组的补汽进口安装有第二十四阀门，所述汽轮机组的工业抽汽出口通过工业蒸汽管道与工业蒸汽用户连接，且在汽轮机组的工业抽汽出口安装有第三阀门，所述汽轮机组的排汽口与凝汽器连接，所述凝汽器的冷却水出口和冷却水进口分别通过第一循环供水管和第一循环回水管与第一冷却塔的冷却水进口和冷却水出口连接，且在第一循环回水管上安装有第一循环水泵，所述凝汽器的凝结水出口与凝结水泵的凝结水进口连接，所述凝结水泵的凝结水出口与轴封加热器的给水进口连接，其特征在于，还包括烟气余热回收装置、汽水换热器、疏水换热器、热水型溴化锂制冷机组、第二循环水泵、第二冷却塔、水水冷却换热器、数据中心机房、机柜组和冷冻水循环泵，所述烟气余热回收装置布置在余热锅炉的尾部，所述烟气余热回收装置的给水进口与给水泵的给水出口连接，所述烟气余热回收装置的给水出口同时与省煤器的给水进口和汽水换热器的给水进口连接，且在省煤器的给水进口安装有第四阀门，在汽水换热器的给水进口安装有第十一阀门，所述省煤器的高温水出口还与高温水旁路的进水端连接，且在高温水旁路上安装有第十二阀门，所述低压发生器的低压蒸汽出口还与汽水换热器的蒸汽进口连接，且在汽水换热器的蒸汽进口安装有第五阀门，所述汽水换热器的疏水出口与疏水换热器的疏水进口连接，且在疏水换热器的疏水进口安装有第六阀门，所述轴封加热器的给水出口与疏水换热器的给水进口连接，且在疏水换热器的给水进口安装有第八阀门，所述疏水换热器的给水出口与给水泵的给水进口连接，且在疏水换热器的给水出口安装有第九阀门，所述热水型溴化锂制冷机组的高温水进口同时与汽水换热器的给水出口和高温水旁路的出水端连接，且在热水型溴化锂制冷机组的高温水进口安装有第十四阀门，在汽水换热器的给水出口安装有第十三阀门，所述热水型溴化锂制冷机组的高温水出口与给水泵的给水进口连接，且在热水型溴化锂制冷机组的高温水出口安装有第十五阀门，所述热水型溴化锂制冷机组的冷却水出口和冷却水进口分别通过第二循环供水管和第二循环回水管与第二冷却塔的冷却水进口和冷却水出口连接，且在热水型溴化锂制冷机组的冷却水出口和冷却水进口分别安装有第十七阀门和第十六阀门，在第二循环供水管上安装有第二循环水泵，所述热水型溴化锂制冷机组的冷冻水出口和冷冻水进口分别通过冷却供水管和冷却回水管与数据中心机房内的机柜组连接，且在热水型溴化锂制冷机组的冷冻水出口和冷冻水进口分别安装有第十九阀门和第十八阀门，在冷却供水管上安装有冷冻水循环泵和第二十阀门，在冷却回水管上安装有第二十一阀门，所述数据中心机房内的机柜组还通过冷却供水管和冷却回水管分别与水水冷却换热器的冷冻水出口和冷冻水进口连接，且在水水冷却换热器的冷冻水出口和冷冻水进口分别安装有第二十三阀门和第二十二阀门，所述第二冷却塔的冷却水进口和冷却水出口还分别通过第二循环供水管和第二循环回水管与水水冷却换热器的冷却水出口和冷却水进口连接，且在水水冷却换热器的冷却水出口和冷却水进口分别安装有第二十五阀门和第二十六阀门。

进一步的，所述疏水换热器的给水侧还设置有给水旁路，且在给水旁路上安装有第十阀门。

进一步的，所述疏水换热器为直接接触式换热器，来自汽水换热器的蒸汽疏水与来自轴封加热器的锅炉给水在疏水换热器内进行混合换热。

进一步的，所述疏水换热器也可以为间壁式换热器，此时，所述疏水换热器的疏水出口通过疏水旁路与凝汽器连接，且在疏水旁路上安装有第七阀门。

进一步的，所述烟气余热回收装置布置在余热锅炉的烟道最末端，用于回收利用烟气的低温余热。

进一步的，所述机柜组布置在数据中心机房内，所述机柜组由N个机柜组成，所述机柜均由M层设备陈列台组成，所述设备陈列台用于存放计算机、服务器、控制器等IT设备，所述设备陈列台内均布置有冷冻水盘管，所述冷冻水盘管的冷冻水进口和冷冻水出口分别与冷却供水管和冷却回水管连接，且在冷冻水盘管的冷冻水进口和冷冻水出口均安装有水力平衡阀。

上述用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统的控制方法如下：

当数据中心机房需要供冷时，打开第四阀门和第十阀门，来自轴封加热器的锅炉给水通过给水泵先进入烟气余热回收装置回收烟气低温余热，然后进入省煤器进行二次加热后形成高温给水，此时，打开并调节第一阀门、第二阀门、第十二阀门、第二十四阀门、第十四阀门和第十五阀门，一部分高温给水进入低压发生器和高压发生器，分别产生低压蒸汽和高压蒸汽，用于供汽轮机组做功发电，另一部分高温给水进入热水型溴化锂制冷机组作为高温驱动热源来生产冷冻水，降温后的给水再通过给水泵驱动进入烟气余热回收装置，由此形成一个循环；

打开第十六阀门和第十七阀门，在第二循环水泵的驱动下，循环水进入热水型溴化锂制冷机组被加热后，输送至第二冷却塔进行冷却，被冷却的循环水再进入热水型溴化锂制冷机组循环被加热；

打开并调节第十八阀门、第十九阀门、第二十阀门、第二十一阀门和水力平衡阀，热水型溴化锂制冷机组生产的冷冻水进入数据中心机房，对数据中心机房进行冷却，来保证数据中心机房具有满足机柜组存放的IT设备正常工作时所需的环境温度，此时，通过调节每个水力平衡阀的开度来调节进入每个冷冻水盘管的冷冻水流量，以实现数据中心机房内供冷系统的水力平衡，由此避免因水力失调引起局部温度过高而导致部分IT设备不能正常工作或遭受损坏。

当机组低负荷运行时，烟气余热不足而难以满足热水型溴化锂制冷机组所需的高温给水流量，则打开并调节第四阀门和第十一阀门，锅炉给水被烟气余热回收装置第一次加热后，一部分锅炉给水进入省煤器，另一部分锅炉给水进入汽水换热器，打开并调节第一阀门、第二阀门和第十二阀门，省煤器生产的一部分高温给水进入低压发生器和高压发生器，省煤器生产的另一部分高温给水进入热水型溴化锂制冷机组作为高温驱动热源来生产冷冻水，此时，打开第六阀门和第十三阀门，打开并调节第五阀门和第二十四阀门，来自低压发生器的部分低压蒸汽在汽水换热器内对来自烟气余热回收装置的锅炉给水进行二次加热后也形成高温给水，然后输送至热水型溴化锂制冷机组，弥补烟气余热不足而少供的高温给水量，此时，关闭第十阀门，打开第八阀门和第九阀门，汽水换热器产生的蒸汽疏水则进入疏水换热器加热来自轴封加热器的锅炉给水。

当室外环境温度较低，可以采用部分自然冷却与热水型溴化锂制冷结合的方式来满足数据中心机房的制冷要求时，打开并调节第一阀门、第二阀门、第十二阀门、第十四阀门和第十五阀门，一部分高温给水进入低压发生器和高压发生器，另一部分高温给水进入热水型溴化锂制冷机组作为高温驱动热源，打开并调节第十六阀门、第十七阀门、第十八阀门、第十九阀门、第二十阀门、第二十一阀门、第二十二阀门、第二十三阀门、第二十五阀门和第二十六阀门，热水型溴化锂制冷机组生产的冷冻水与水水冷却换热器生产的冷冻水同时输送至数据中心机房内，对数据中心机房进行冷却，来保证数据中心机房具有满足机柜组存放的IT设备正常工作时所需的环境温度。

当室外环境温度过低，数据中心机房采用自然冷却就能满足制冷要求时，关闭第五阀门、第六阀门、第八阀门、第九阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门、第十五阀门、第十六阀门、第十七阀门、第十八阀门和第十九阀门，热水型溴化锂制冷机组停止运行，此时打开第一阀门、第二阀门、第四阀门、第十阀门、第二十阀门、第二十一阀门、第二十二阀门、第二十三阀门、第二十五阀门和第二十六阀门，仅利用室外温度过低的环境空气对数据中心机房进行自然冷却，即通过第二冷却塔的冷却作用，利用水水冷却换热器生产冷冻水，然后输送至数据中心机房内，对数据中心机房进行冷却，来保证数据中心机房具有满足机柜组存放的IT设备正常工作时所需的环境温度。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）本发明是基于能量梯级利用原理而进行的发明创造，实现了回收余热与满足供冷需求的同步，既有效提升了热电厂的能源利用效率，又有效降低了数据中心机房的PUE指标，推进建设绿色数据中心；（2）以上海某案例应用分析，可以使得热电厂的综合热效率提升2%，使得数据中心的PUE指标降低至1.22，处于国际先进水平，十分符合国家节能减排政策及未来碳中和的战略发展，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例中系统的结构示意图。

图2是本发明实施例中疏水换热器为间壁式换热器的系统示意图。

图3是本发明实施例中数据中心机房内供冷系统的系统示意图。

图中：余热锅炉1、汽轮机组2、凝汽器3、凝结水泵4、轴封加热器5、给水泵6、第一冷却塔7、第一循环水泵8、工业蒸汽用户9、第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13、第四阀门14、第五阀门15、第六阀门16、第七阀门17、第八阀门18、第九阀门19、第十阀门20、第十一阀门21、第十二阀门22、第十三阀门23、第十四阀门24、第十五阀门25、第十六阀门26、第十七阀门27、第十八阀门28、第十九阀门29、第二十阀门30、第二十一阀门31、第二十二阀门32、第二十三阀门33、第二十四阀门34、第二十五阀门35、第二十六阀门36、汽水换热器40、疏水换热器41、热水型溴化锂制冷机组42、第二循环水泵43、第二冷却塔44、水水冷却换热器45、数据中心机房46、机柜组47、冷冻水循环泵48、第一循环供水管51、第一循环回水管52、高温水旁路53、给水旁路54、疏水旁路55、第二循环供水管56、第二循环回水管57、冷却供水管58、冷却回水管59、高压发生器01、低压发生器02、省煤器03、烟气余热回收装置04、水力平衡阀470、设备陈列台471、冷冻水盘管472。

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，本实施例中，一种用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统，包括余热锅炉1、汽轮机组2、凝汽器3、凝结水泵4、轴封加热器5、给水泵6、第一冷却塔7、第一循环水泵8和工业蒸汽用户9，余热锅炉1沿着烟气流动方向依次设置有高压发生器01、低压发生器02和省煤器03，省煤器03的高温水出口同时与高压发生器01的高温水进口和低压发生器02的高温水进口连接，且在高压发生器01的高温水进口安装有第二阀门12，在低压发生器02的高温水进口安装有第一阀门11，高压发生器01的高压蒸汽出口与汽轮机组2的主蒸汽进口连接，低压发生器02的低压蒸汽出口与汽轮机组2的补汽进口连接，且在汽轮机组2的补汽进口安装有第二十四阀门34，汽轮机组2的工业抽汽出口通过工业蒸汽管道与工业蒸汽用户9连接，且在汽轮机组2的工业抽汽出口安装有第三阀门13，汽轮机组2的排汽口与凝汽器3连接，凝汽器3的冷却水出口和冷却水进口分别通过第一循环供水管51和第一循环回水管52与第一冷却塔7的冷却水进口和冷却水出口连接，且在第一循环回水管52上安装有第一循环水泵8，凝汽器3的凝结水出口与凝结水泵4的凝结水进口连接，凝结水泵4的凝结水出口与轴封加热器5的给水进口连接，系统还包括烟气余热回收装置04、汽水换热器40、疏水换热器41、热水型溴化锂制冷机组42、第二循环水泵43、第二冷却塔44、水水冷却换热器45、数据中心机房46、机柜组47和冷冻水循环泵48，烟气余热回收装置04布置在余热锅炉1的烟道最末端，烟气余热回收装置04的给水进口与给水泵6的给水出口连接，烟气余热回收装置04的给水出口同时与省煤器03的给水进口和汽水换热器40的给水进口连接，且在省煤器03的给水进口安装有第四阀门14，在汽水换热器40的给水进口安装有第十一阀门21，省煤器03的高温水出口还与高温水旁路53的进水端连接，且在高温水旁路53上安装有第十二阀门22，低压发生器02的低压蒸汽出口还与汽水换热器40的蒸汽进口连接，且在汽水换热器40的蒸汽进口安装有第五阀门15，汽水换热器40的疏水出口与疏水换热器41的疏水进口连接，且在疏水换热器41的疏水进口安装有第六阀门16，轴封加热器5的给水出口与疏水换热器41的给水进口连接，且在疏水换热器41的给水进口安装有第八阀门18，疏水换热器41的给水出口与给水泵6的给水进口连接，且在疏水换热器41的给水出口安装有第九阀门19，疏水换热器41的给水侧还设置有给水旁路54，且在给水旁路54上安装有第十阀门20，热水型溴化锂制冷机组42的高温水进口同时与汽水换热器40的给水出口和高温水旁路53的出水端连接，且在热水型溴化锂制冷机组42的高温水进口安装有第十四阀门24，在汽水换热器40的给水出口安装有第十三阀门23，热水型溴化锂制冷机组42的高温水出口与给水泵6的给水进口连接，且在热水型溴化锂制冷机组42的高温水出口安装有第十五阀门25，热水型溴化锂制冷机组42的冷却水出口和冷却水进口分别通过第二循环供水管56和第二循环回水管57与第二冷却塔44的冷却水进口和冷却水出口连接，且在热水型溴化锂制冷机组42的冷却水出口和冷却水进口分别安装有第十七阀门27和第十六阀门26，在第二循环供水管56上安装有第二循环水泵43，热水型溴化锂制冷机组42的冷冻水出口和冷冻水进口分别通过冷却供水管58和冷却回水管59与数据中心机房46内的机柜组47连接，且在热水型溴化锂制冷机组42的冷冻水出口和冷冻水进口分别安装有第十九阀门29和第十八阀门28，在冷却供水管58上安装有冷冻水循环泵48和第二十阀门30，在冷却回水管59上安装有第二十一阀门31，数据中心机房46内的机柜组47还通过冷却供水管58和冷却回水管59分别与水水冷却换热器45的冷冻水出口和冷冻水进口连接，且在水水冷却换热器45的冷冻水出口和冷冻水进口分别安装有第二十三阀门33和第二十二阀门32，第二冷却塔44的冷却水进口和冷却水出口还分别通过第二循环供水管56和第二循环回水管57与水水冷却换热器45的冷却水出口和冷却水进口连接，且在水水冷却换热器45的冷却水出口和冷却水进口分别安装有第二十五阀门35和第二十六阀门36。

在本实施例中，疏水换热器41为直接接触式换热器，来自汽水换热器40的蒸汽疏水与来自轴封加热器5的锅炉给水在疏水换热器41内进行混合换热。

在本实施例中，参见图2，疏水换热器41也可以为间壁式换热器，此时，疏水换热器41的疏水出口通过疏水旁路55与凝汽器3连接，且在疏水旁路55上安装有第七阀门17。

在本实施例中，参见图3，机柜组47布置在数据中心机房46内，机柜组47由N个机柜组成，机柜均由M层设备陈列台471组成，设备陈列台471用于存放计算机、服务器、控制器等IT 设备，设备陈列台471内均布置有冷冻水盘管472，冷冻水盘管472的冷冻水进口和冷冻水出口分别与冷却供水管58和冷却回水管59连接，且在冷冻水盘管472的冷冻水进口和冷冻水出口均安装有水力平衡阀470。

在本实施例中，用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统的控制方法如下：

打开第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13、第四阀门14、第二十四阀门34和第十阀门20，来自给水泵6的锅炉给水依次进入烟气余热回收装置04和省煤器03，然后再分别进入低压发生器02和高压发生器01，分别产生低压蒸汽和高压蒸汽，用于供汽轮机组2做功发电，汽轮机组2通过工业蒸汽管道向工业蒸汽用户9供蒸汽，汽轮机组2的排汽进入凝汽器3，凝汽器3产生的凝结水通过凝结水泵4进入轴封加热器5，轴封加热器5加热后的锅炉给水再通过给水泵6输送至余热锅炉1。

当数据中心机房46需要供冷时，来自轴封加热器5的锅炉给水通过给水泵6先进入烟气余热回收装置04回收烟气低温余热，然后进入省煤器03进行二次加热后形成高温给水，此时，打开并调节第一阀门11、第二阀门12、第十二阀门22、第二十四阀门34、第十四阀门24和第十五阀门25，一部分高温给水进入低压发生器02和高压发生器01，分别产生低压蒸汽和高压蒸汽，用于供汽轮机组2做功发电，另一部分高温给水进入热水型溴化锂制冷机组42作为高温驱动热源来生产冷冻水，降温后的给水再通过给水泵6驱动进入烟气余热回收装置04，由此形成一个循环；

打开第十六阀门26和第十七阀门27，在第二循环水泵43的驱动下，循环水进入热水型溴化锂制冷机组42被加热后，输送至第二冷却塔44进行冷却，被冷却的循环水再进入热水型溴化锂制冷机组42循环被加热；

打开并调节第十八阀门28、第十九阀门29、第二十阀门30、第二十一阀门31和水力平衡阀470，热水型溴化锂制冷机组42生产的冷冻水进入数据中心机房46，对数据中心机房46进行冷却，来保证数据中心机房46具有满足机柜组47存放的IT设备正常工作时所需的环境温度，此时，通过调节每个水力平衡阀470的开度来调节进入每个冷冻水盘管472的冷冻水流量，以实现数据中心机房46内供冷系统的水力平衡，由此避免因水力失调引起局部温度过高而导致部分IT设备不能正常工作或遭受损坏。

当机组低负荷运行时，烟气余热不足而难以满足热水型溴化锂制冷机组42所需的高温给水流量，则打开并调节第四阀门14和第十一阀门21，锅炉给水被烟气余热回收装置04第一次加热后，一部分锅炉给水进入省煤器03，另一部分锅炉给水进入汽水换热器40，打开并调节第一阀门11、第二阀门12和第十二阀门22，省煤器03生产的一部分高温给水进入低压发生器02和高压发生器01，省煤器03生产的另一部分高温给水进入热水型溴化锂制冷机组42作为高温驱动热源来生产冷冻水，此时，打开第六阀门16和第十三阀门23，打开并调节第五阀门15和第二十四阀门34，来自低压发生器02的部分低压蒸汽在汽水换热器40内对来自烟气余热回收装置04的锅炉给水进行二次加热后也形成高温给水，然后输送至热水型溴化锂制冷机组42，弥补烟气余热不足而少供的高温给水量，此时，关闭第十阀门20，打开第八阀门18和第九阀门19，汽水换热器40产生的蒸汽疏水则进入疏水换热器41加热来自轴封加热器5的锅炉给水，另外，当疏水换热器41为间壁式换热器时，还打开第七阀门17，经疏水换热器41换热后的疏水通过疏水旁路55进入凝汽器3。

当室外环境温度较低，可以采用部分自然冷却与热水型溴化锂制冷结合的方式来满足数据中心机房46的制冷要求时，打开并调节第一阀门11、第二阀门12、第十二阀门22、第十四阀门24和第十五阀门25，一部分高温给水进入低压发生器02和高压发生器01，另一部分高温给水进入热水型溴化锂制冷机组42作为高温驱动热源，打开并调节第十六阀门26、第十七阀门27、第十八阀门28、第十九阀门29、第二十阀门30、第二十一阀门31、第二十二阀门32、第二十三阀门33、第二十五阀门35和第二十六阀门36，热水型溴化锂制冷机组42生产的冷冻水与水水冷却换热器45生产的冷冻水同时输送至数据中心机房46内，对数据中心机房46进行冷却，来保证数据中心机房46具有满足机柜组47存放的IT设备正常工作时所需的环境温度。

当室外环境温度过低，数据中心机房46采用自然冷却就能满足制冷要求时，关闭第五阀门15、第六阀门16、第八阀门18、第九阀门19、第十一阀门21、第十二阀门22、第十三阀门23、第十四阀门24、第十五阀门25、第十六阀门26、第十七阀门27、第十八阀门28和第十九阀门29，热水型溴化锂制冷机组42停止运行，此时打开第一阀门11、第二阀门12、第四阀门14、第十阀门20、第二十阀门30、第二十一阀门31、第二十二阀门32、第二十三阀门33、第二十五阀门35和第二十六阀门36，仅利用室外温度过低的环境空气对数据中心机房46进行自然冷却，即通过第二冷却塔44的冷却作用，利用水水冷却换热器45生产冷冻水，然后输送至数据中心机房46内，对数据中心机房46进行冷却，来保证数据中心机房46具有满足机柜组47存放的IT设备正常工作时所需的环境温度。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统，包括余热锅炉（1）、汽轮机组（2）、凝汽器（3）、凝结水泵（4）、轴封加热器（5）、给水泵（6）、第一冷却塔（7）、第一循环水泵（8）和工业蒸汽用户（9），所述余热锅炉（1）沿着烟气流动方向依次设置有高压发生器（01）、低压发生器（02）和省煤器（03），所述省煤器（03）的高温水出口同时与高压发生器（01）的高温水进口和低压发生器（02）的高温水进口连接，且在高压发生器（01）的高温水进口安装有第二阀门（12），在低压发生器（02）的高温水进口安装有第一阀门（11），所述高压发生器（01）的高压蒸汽出口与汽轮机组（2）的主蒸汽进口连接，所述低压发生器（02）的低压蒸汽出口与汽轮机组（2）的补汽进口连接，且在汽轮机组（2）的补汽进口安装有第二十四阀门（34），所述汽轮机组（2）的工业抽汽出口通过工业蒸汽管道与工业蒸汽用户（9）连接，且在汽轮机组（2）的工业抽汽出口安装有第三阀门（13），所述汽轮机组（2）的排汽口与凝汽器（3）连接，所述凝汽器（3）的冷却水出口和冷却水进口分别通过第一循环供水管（51）和第一循环回水管（52）与第一冷却塔（7）的冷却水进口和冷却水出口连接，且在第一循环回水管（52）上安装有第一循环水泵（8），所述凝汽器（3）的凝结水出口与凝结水泵（4）的凝结水进口连接，所述凝结水泵（4）的凝结水出口与轴封加热器（5）的给水进口连接，其特征在于，还包括烟气余热回收装置（04）、汽水换热器（40）、疏水换热器（41）、热水型溴化锂制冷机组（42）、第二循环水泵（43）、第二冷却塔（44）、水水冷却换热器（45）、数据中心机房（46）、机柜组（47）和冷冻水循环泵（48），所述烟气余热回收装置（04）布置在余热锅炉（1）的尾部，所述烟气余热回收装置（04）的给水进口与给水泵（6）的给水出口连接，所述烟气余热回收装置（04）的给水出口同时与省煤器（03）的给水进口和汽水换热器（40）的给水进口连接，且在省煤器（03）的给水进口安装有第四阀门（14），在汽水换热器（40）的给水进口安装有第十一阀门（21），所述省煤器（03）的高温水出口还与高温水旁路（53）的进水端连接，且在高温水旁路（53）上安装有第十二阀门（22），所述低压发生器（02）的低压蒸汽出口还与汽水换热器（40）的蒸汽进口连接，且在汽水换热器（40）的蒸汽进口安装有第五阀门（15），所述汽水换热器（40）的疏水出口与疏水换热器（41）的疏水进口连接，且在疏水换热器（41）的疏水进口安装有第六阀门（16），所述轴封加热器（5）的给水出口与疏水换热器（41）的给水进口连接，且在疏水换热器（41）的给水进口安装有第八阀门（18），所述疏水换热器（41）的给水出口与给水泵（6）的给水进口连接，且在疏水换热器（41）的给水出口安装有第九阀门（19），所述热水型溴化锂制冷机组（42）的高温水进口同时与汽水换热器（40）的给水出口和高温水旁路（53）的出水端连接，且在热水型溴化锂制冷机组（42）的高温水进口安装有第十四阀门（24），在汽水换热器（40）的给水出口安装有第十三阀门（23），所述热水型溴化锂制冷机组（42）的高温水出口与给水泵（6）的给水进口连接，且在热水型溴化锂制冷机组（42）的高温水出口安装有第十五阀门（25），所述热水型溴化锂制冷机组（42）的冷却水出口和冷却水进口分别通过第二循环供水管（56）和第二循环回水管（57）与第二冷却塔（44）的冷却水进口和冷却水出口连接，且在热水型溴化锂制冷机组（42）的冷却水出口和冷却水进口分别安装有第十七阀门（27）和第十六阀门（26），在第二循环供水管（56）上安装有第二循环水泵（43），所述热水型溴化锂制冷机组（42）的冷冻水出口和冷冻水进口分别通过冷却供水管（58）和冷却回水管（59）与数据中心机房（46）内的机柜组（47）连接，且在热水型溴化锂制冷机组（42）的冷冻水出口和冷冻水进口分别安装有第十九阀门（29）和第十八阀门（28），在冷却供水管（58）上安装有冷冻水循环泵（48）和第二十阀门（30），在冷却回水管（59）上安装有第二十一阀门（31），所述数据中心机房（46）内的机柜组（47）还通过冷却供水管（58）和冷却回水管（59）分别与水水冷却换热器（45）的冷冻水出口和冷冻水进口连接，且在水水冷却换热器（45）的冷冻水出口和冷冻水进口分别安装有第二十三阀门（33）和第二十二阀门（32），所述第二冷却塔（44）的冷却水进口和冷却水出口还分别通过第二循环供水管（56）和第二循环回水管（57）与水水冷却换热器（45）的冷却水出口和冷却水进口连接，且在水水冷却换热器（45）的冷却水出口和冷却水进口分别安装有第二十五阀门（35）和第二十六阀门（36）。

2.根据权利要求1所述的用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统，其特征在于，所述疏水换热器（41）的给水侧还设置有给水旁路（54），且在给水旁路（54）上安装有第十阀门（20）。

3.根据权利要求1所述的用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统，其特征在于，所述疏水换热器（41）为直接接触式换热器，来自汽水换热器（40）的蒸汽疏水与来自轴封加热器（5）的锅炉给水在疏水换热器（41）内进行混合换热。

4.根据权利要求1所述的用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统，其特征在于，所述疏水换热器（41）为间壁式换热器，此时，所述疏水换热器（41）的疏水出口通过疏水旁路（55）与凝汽器（3）连接，且在疏水旁路（55）上安装有第七阀门（17）。

5.根据权利要求1所述的用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统，其特征在于，所述烟气余热回收装置（04）布置在余热锅炉（1）的烟道最末端，用于回收利用烟气的低温余热。

6.根据权利要求1所述的用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统，其特征在于，所述机柜组（47）布置在数据中心机房（46）内，所述机柜组（47）由N个机柜组成，所述机柜均由M层设备陈列台（471）组成，所述设备陈列台（471）用于存放IT设备，所述设备陈列台（471）内均布置有冷冻水盘管（472），所述冷冻水盘管（472）的冷冻水进口和冷冻水出口分别与冷却供水管（58）和冷却回水管（59）连接，且在冷冻水盘管（472）的冷冻水进口和冷冻水出口均安装有水力平衡阀（470）。

7.一种如权利要求1~6中任一项所述的用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统的控制方法，其特征在于，过程如下：

当数据中心机房（46）需要供冷时，打开第四阀门（14）和第十阀门（20），来自轴封加热器（5）的锅炉给水通过给水泵（6）先进入烟气余热回收装置（04）回收烟气低温余热，然后进入省煤器（03）进行二次加热后形成高温给水，此时，打开并调节第一阀门（11）、第二阀门（12）、第十二阀门（22）、第二十四阀门（34）、第十四阀门（24）和第十五阀门（25），一部分高温给水进入低压发生器（02）和高压发生器（01），分别产生低压蒸汽和高压蒸汽，用于供汽轮机组（2）做功发电，另一部分高温给水进入热水型溴化锂制冷机组（42）作为高温驱动热源来生产冷冻水，降温后的给水再通过给水泵（6）驱动进入烟气余热回收装置（04），由此形成一个循环；

打开第十六阀门（26）和第十七阀门（27），在第二循环水泵（43）的驱动下，循环水进入热水型溴化锂制冷机组（42）被加热后，输送至第二冷却塔（44）进行冷却，被冷却的循环水再进入热水型溴化锂制冷机组（42）循环被加热；

打开并调节第十八阀门（28）、第十九阀门（29）、第二十阀门（30）、第二十一阀门（31）和水力平衡阀（470），热水型溴化锂制冷机组（42）生产的冷冻水进入数据中心机房（46），对数据中心机房（46）进行冷却，来保证数据中心机房（46）具有满足机柜组（47）存放的IT设备正常工作时所需的环境温度，此时，通过调节每个水力平衡阀（470）的开度来调节进入每个冷冻水盘管（472）的冷冻水流量，以实现数据中心机房（46）内供冷系统的水力平衡，由此避免因水力失调引起局部温度过高而导致部分IT设备不能正常工作或遭受损坏。

8.根据权利要求7所述的用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统的控制方法，其特征在于：

当机组低负荷运行时，烟气余热不足而难以满足热水型溴化锂制冷机组（42）所需的高温给水流量，则打开并调节第四阀门（14）和第十一阀门（21），锅炉给水被烟气余热回收装置（04）第一次加热后，一部分锅炉给水进入省煤器（03），另一部分锅炉给水进入汽水换热器（40），打开并调节第一阀门（11）、第二阀门（12）和第十二阀门（22），省煤器（03）生产的一部分高温给水进入低压发生器（02）和高压发生器（01），省煤器（03）生产的另一部分高温给水进入热水型溴化锂制冷机组（42）作为高温驱动热源来生产冷冻水，此时，打开第六阀门（16）和第十三阀门（23），打开并调节第五阀门（15）和第二十四阀门（34），来自低压发生器（02）的部分低压蒸汽在汽水换热器（40）内对来自烟气余热回收装置（04）的锅炉给水进行二次加热后也形成高温给水，然后输送至热水型溴化锂制冷机组（42），弥补烟气余热不足而少供的高温给水量，此时，关闭第十阀门（20），打开第八阀门（18）和第九阀门（19），汽水换热器（40）产生的蒸汽疏水则进入疏水换热器（41）加热来自轴封加热器（5）的锅炉给水。

9.根据权利要求7所述的用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统的控制方法，其特征在于：

当室外环境温度较低，可以采用部分自然冷却与热水型溴化锂制冷结合的方式来满足数据中心机房（46）的制冷要求时，打开并调节第一阀门（11）、第二阀门（12）、第十二阀门（22）、第十四阀门（24）和第十五阀门（25），一部分高温给水进入低压发生器（02）和高压发生器（01），另一部分高温给水进入热水型溴化锂制冷机组（42）作为高温驱动热源，打开并调节第十六阀门（26）、第十七阀门（27）、第十八阀门（28）、第十九阀门（29）、第二十阀门（30）、第二十一阀门（31）、第二十二阀门（32）、第二十三阀门（33）、第二十五阀门（35）和第二十六阀门（36），热水型溴化锂制冷机组（42）生产的冷冻水与水水冷却换热器（45）生产的冷冻水同时输送至数据中心机房（46）内，对数据中心机房（46）进行冷却，来保证数据中心机房（46）具有满足机柜组（47）存放的IT设备正常工作时所需的环境温度。

10.根据权利要求7所述的用于数据中心冷却的热电联产余热回收系统的控制方法，其特征在于：

当室外环境温度过低，数据中心机房（46）采用自然冷却就能满足制冷要求时，关闭第五阀门（15）、第六阀门（16）、第八阀门（18）、第九阀门（19）、第十一阀门（21）、第十二阀门（22）、第十三阀门（23）、第十四阀门（24）、第十五阀门（25）、第十六阀门（26）、第十七阀门（27）、第十八阀门（28）和第十九阀门（29），热水型溴化锂制冷机组（42）停止运行，此时打开第一阀门（11）、第二阀门（12）、第四阀门（14）、第十阀门（20）、第二十阀门（30）、第二十一阀门（31）、第二十二阀门（32）、第二十三阀门（33）、第二十五阀门（35）和第二十六阀门（36），仅利用室外温度过低的环境空气对数据中心机房（46）进行自然冷却，即通过第二冷却塔（44）的冷却作用，利用水水冷却换热器（45）生产冷冻水，然后输送至数据中心机房（46）内，对数据中心机房（46）进行冷却，来保证数据中心机房（46）具有满足机柜组（47）存放的IT设备正常工作时所需的环境温度。

Images