CN203285564U - 一种冷热电能源供应系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种冷热电能源供应系统，包括燃气内燃机及第二类吸收式热泵，该燃气内燃机外部具有缸套水，该缸套水通过一个管道连接至第二类吸收式热泵，该第二类吸收式热泵另连接一低温水源，利用温度约170℃的废烟气，部分用于将约86℃的缸套水加热到91℃，另一部分废烟气进入换热器将12℃的软化水加热到80℃作为第二类吸收式热泵的补水，使用后烟气排入大气。本实用新型充分利用了缸套水的热量，用第二类吸收式热泵将缸套水的余热提取出来，使液态的水气化形成饱和蒸汽，实现了将低品位的水热量变成高品位的蒸汽热，用于车间或厂房进行加湿，达到节约冷却塔的耗电量，回收废热节能的目的。

Description

一种冷热电能源供应系统
技术领域
本实用新型涉及一种冷热电能源供应系统，特别是一种能够利用缸套水余热提高系统整体效率的冷热电能源供应系统。
背景技术
目前，很多工业园都在进行节能改造，特别是纺织业、面粉加工业、食品加工业等等会产生细小粉尘的加工厂区，对制冷、制热（蒸汽加湿）及供电都有需求，以保证生产效率和生产安全，特别是一些大型工业园，一旦停电会造成较大的影响和经济损失。因此供电和制热（蒸汽加湿）的安全可靠性必须放在重要的位置，同时在春秋冬三季工业园耗电量较高，优化机电方案对节能减排具有重要的意义。
分布式能源站是靠近用户端直接向用户提供各种形式能量的中小型终端功能系统，冷热电连供系统是分布式能源站的主要实现形式，冷热电分布式能源站具有能源利用率高，污染物排放少，没有输变电损耗，同时能够提供多种能量产品的优点。因此为了节约能源，降低成本，建立冷热电分布式能源供应系统是一种较好选择。此外，随着我国“西气东输”工程的建设，天然气被优先选为城市能源使用。天然气作为一种洁净气体燃料，具有容易燃烧、热值大、燃烧效率高的优点，并且天然气燃料燃烧后不会产生导致酸雨的二氧化硫，也几乎不产生氮氧化物。与产生同热量的煤和油相比，所产生的二氧化碳最少，燃气内燃机组利用天然气为燃料提供电能，设备简单，维护方便，可以在现场完成大修，减少机组停机时间，节省维护费用，且燃气内燃机是将热能转换为机械能效率最高的动力设备之一，在额定工况下发电效率约为35%~40%，部分负荷工况下也能维持较高的发电效率，适应变负荷进行调节的经济性比较好。
然而在冷热电分布式能源站中，使用燃气内燃机发电时，其缸套水冷却问题一直是耗能的主要方面，传统的冷却缸套水的方式是用封闭式冷却塔冷却，期间会消耗部分电功，是一个耗能的过程。在这种情况下，如果能充分利用这部分缸套水的余热，不仅可以节约电能而且可以提高余热利用率，大大提升分布式能源系统整体效率。
第二类吸收式热泵Absorption Heat Transformer（AHT），即升温型热泵是回收低品位热能的有效技术之一。其是以低温热源（废热）为驱动热源，在采用冷却水的条件下制取比低温热源更高温度的高温热媒（高温热水或蒸汽）。AHT能够利用大量中间废热和低温热源的热势差，制取热量少于但温度高于中间废热的热量，从而提高了部分废热的品位。简而言之是利用大量的中温热源产生少量能被利用的高温热能。即利用中温热能驱动，在采用低温冷却水的条件下，制取热量少于但温度高于中温热源的热量，将部分中热能转移到更高温位，从而提高了热源的利用品位。第二类吸收式热泵不需要更高温度的热源来驱动，但需要更低温度的冷却水。关于第二类吸收式热泵的工作原理可参见之前的申请，如中国专利申请号200610040298.4或201010192802.9。
因此，如果能将第二类吸收式热泵用于冷热电能源供应系统中，一方面对内燃机发电机组的缸套水进行回收利用，不需要专门用冷却塔进行冷却，节约了冷却塔的耗电量，不需要耗费高温热源便可以达到回收废热达到节能的目的，另一方面也增加了蒸汽产生的总量，满足如纺织厂等大型工业园对冷、热（湿度）、电的需求。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是充分利用缸套水的余热，通过第二类吸收式热泵在冷热电能源供应系统中的应用，到达节约电能，提高余热利用率从而总体提高冷热电能源供应系统效率的目的。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种冷热电能源供应系统，包括燃气内燃机及第二类吸收式热泵，该燃气内燃机外部具有缸套水，该缸套水通过一个管道连接至第二类吸收式热泵，该第二类吸收式热泵另连接一低温水源。
优选的，该燃气内燃机通过管道连接一个余热锅炉，燃气内燃机产生的高温废烟气进入该余热锅炉并对余热锅炉内的冷水进行加热。
优选的，该燃气内燃机连接一个第一换热器，燃气内燃机的缸套水通过管道进入该第一换热器，该余热锅炉连接该第一换热器，使经过该余热锅炉的一部分高温废烟气进入该第一换热器中与来自该燃气内燃机的缸套水进行热交换，使缸套水升温并通过管道导入该第二类吸收式热泵。
优选的，该余热锅炉还连接一个第二换热器，所述的低温水源流入该第二换热器，使经过该余热锅炉的另一部分高温废烟气进入该第二换热器中并对该低温水源加热，并导入该第二类吸收式热泵。
优选的，该第二类吸收式热泵通过另一管道连通该内燃机的缸套水，经过该第二类吸收式热泵并被利用后的缸套水，通过所述另一管道回流至该该内燃机的缸套水。
优选的，该第二类吸收式热泵外部连接一个循环冷却塔。
优选的，该第二类吸收式热泵连接抽气装置，该抽气装置将该第二类吸收式热泵产生的饱和蒸汽导入厂区的送风系统。
本实用新型的有益效果在于，利用温度约170℃的废烟气，部分用于将86℃的缸套水加热到91℃，另一部分废烟气进入换热器将12℃的软化水加热到80℃作为第二类吸收式热泵的补水，剩余的废烟气排入大气。充分利用了缸套水的热量，用第二类吸收式热泵将缸套水的余热提取出来，将80℃的软化水提升到110℃，使液态的软化水气化形成饱和蒸汽，实现了将低品位的水热量变成高品位的蒸汽热，抽气装置利用饱和蒸汽对车间或厂房进行加湿。一方面节约了冷却塔的耗电量，不需要耗费高温热源便可以回收废热达到节能的目的，另一方面增加了蒸汽产生的总量，提高了余热利用率从而总体提高冷热电能源供应系统的效率。
附图说明
图1为本实用新型一较佳实施例的工作流程示意图。
图2为本实用新型中第二类吸收式热泵的工作流程示意图。
<主要附图标记>
1、燃气内燃机                   2、余热锅炉            3、第一换热器3
4、第二换热器                   5、第二类吸收式热泵 
501、蒸发器                 502、冷凝器            503、吸收器
504、发生器                 505、溶液热交换器
6、抽气装置                 7、管道   8、冷却塔。
具体实施方式
为了让本实用新型的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本实用新型的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
首先请参考图1所示，本实用新型一较佳实施例的工作流程示意图，其主要包括有燃气内燃机1、第二类吸收式热泵5及作为第二类吸收式热泵5补水的软化水。该燃气内燃机1利用天然气作为燃料进行发电，内燃机外侧设有用于降低内燃机内部温度的缸套水，本实用新型主要是对这一部分缸套水的应用。该燃气内燃机1通过管道7连接一个余热锅炉2，天然气在燃气内燃机1中燃烧后产生的高温废烟气（约500℃~550℃）通过管道7进入该余热锅炉2，该余热锅炉2利用高温废烟气的热能将余热锅炉2汽包(图中未示出)中的水加热成为饱和蒸汽，可用于加湿或汽轮机发电，在余热锅炉2加热汽包过程中，废烟气的温度下降，成为约170℃的低温废烟气，这部分低温废烟气由该余热锅炉2的排出口排出。
更进一步的，该燃气内燃机1还连接一个第一换热器3，燃气内燃机1的缸套水（约86℃）通过管道7进入该第一换热器3，该余热锅炉2中排出的低温废烟气也进入该第一换热器3，在该第一换热器3中，利用低温废烟气的热量将86℃的缸套水加热到91℃（水B），完成热交换的低温废烟气由该第一换热器3排出到大气中，该第一换热器3还连接一个第二类吸收式热泵5，使加热后的缸套水B通过管道7进入该第二类吸收式热泵5中。
更进一步的，软化水（约12℃）通过管道7流入一个第二换热器4中，自该余热锅炉2中排出的另一部分低温废烟气也进入该第二换热器4中，在该第二换热器4中，利用低温烟气的热量将软化水加热到80℃（热水A），完成热交换的低温废烟气由该第二换热器4排出到大气中，该第二换热器4也连接该第二类吸收式热泵5，加热后的软化水（热水A，约80℃）通过管道7也连接至第二类吸收式热泵5，该部分热水A作为第二类吸收式热泵5的补水使用。
其中，加热后约91℃的缸套水B和加热后约80℃的软化水A都进入该第二类吸收式热泵5中。
再请参考图2所示为第二类热泵的工作原理示意图。该第二类吸收式热泵5包含蒸发器501、冷凝器502、吸收器503、发生器504和溶液热交换器505，各部分之间以管道和泵连接。在蒸发器501中，来自冷凝器502的低温冷水吸收缸套水B的热量后被汽化，产生的水蒸汽被送往吸收器503。较佳的，在吸收器503中使用溴化锂溶液作为吸收剂，来自发生器504的溴化锂浓溶液吸收水蒸汽形成溴化锂稀溶液，吸收过程中产生的热量被80℃的软化水带走，并产生0.15MPa的约110℃的饱和蒸汽D，这部分水蒸气可用于加湿。产生的溴化锂稀溶液经过溶液热交换器505与来自发生器504内的溴化锂浓溶液进行热交换使溴化锂浓溶液温度降低，经节流阀进入发生器504。在发生器504中，溴化锂稀溶液被低温热源缸套水B加热发生解析，变成浓溶液和水蒸汽E。浓溶液由溶液泵（未示意）经溶液热交换器505进入吸收器503，水蒸汽E则被送往冷凝器502。冷凝器502配合冷却塔8工作，在冷凝器502中，水蒸汽E被冷凝成冷剂水，冷剂水由冷剂泵送往蒸发器501，又开始新的循环。
更进一步的，该第二类吸收式热泵5连接一个抽气装置6，在该第二类吸收式热泵5中产生的约110℃的饱和蒸汽D进入该抽气装置6内，该抽气装置6连接至车间的送风系统，用于车间环境的加湿。
本实用新型的冷热电能源供应系统，在工作时，燃气内燃机1利用天然气燃烧产生的热量进行发电，在天然气的燃烧过程中会产生高温的废烟气，所述高温废烟气由燃气内燃机1排出，通过管道7进入余热锅炉2，在余热锅炉2内，高温废烟气被利用进行发电或用于加湿，被利用后的高温废烟气由于热量下降成为约170℃的低温废烟气，该低温废烟气通过管道7分别进入一个第一换热器3和一个第二换热器4，在该第一换热器3中，通过管道7进入该第一换热器3中的燃气内燃机1缸套水与低温废烟气进行热交换，利用废烟气的热量将缸套水由86℃加热至91℃，加热后的缸套水B流入一个第二类吸收式热泵5中，被利用后的废烟气由该第一换热器3排出到大气中；在该第二换热器4中，低温废烟气将进入该第二换热器4中的软化水加热，利用废烟气的热量将软化水由12℃加热至80℃（软化水A），加热后的软化水A流入一个第二类吸收式热泵5中，被利用后的废烟气由该第二换热器4排出到大气中，在该第二类吸收式热泵5中，91℃的缸套水B作为驱动热源，将80℃的液态软化水转化为110℃气态的饱和蒸汽D，进入一个抽气装置6，并连接至车间的送风系统，用于车间环境的加湿。
综上所述，本实用新型一种冷热电能源供应系统，在系统中，第二类吸收式热泵5利用的热量全部来自废烟气及废缸套水中的废热，最终得到品位较高、可利用的饱和蒸汽，增加了蒸汽的总量，达到了很好的节能效果和经济效益。另一方面，本实用新型的系统中，节省现有技术中内燃机发电机组的封闭式冷却塔的耗电量。
只是以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施范围；因此，凡依本实用新型申请专利范围及实用新型说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种冷热电能源供应系统，其特征在于，包括燃气内燃机及第二类吸收式热泵，该燃气内燃机外部具有缸套水，该缸套水通过一个管道连接至第二类吸收式热泵，该第二类吸收式热泵另连接一低温水源。
2.如权利要求1所述的冷热电能源供应系统，其特征在于，该燃气内燃机通过管道连接一个余热锅炉，燃气内燃机产生的高温废烟气进入该余热锅炉并对余热锅炉内的冷水进行加热。
3.如权利要求2所述的冷热电能源供应系统，其特征在于，该燃气内燃机连接一个第一换热器，燃气内燃机的缸套水通过管道进入该第一换热器，该余热锅炉连接该第一换热器，使经过该余热锅炉的一部分高温废烟气进入该第一换热器中与来自该燃气内燃机的缸套水进行热交换，使缸套水升温并通过管道导入该第二类吸收式热泵。
4.如权利要求3所述的冷热电能源供应系统，其特征在于，该余热锅炉还连接一个第二换热器，所述的低温水源流入该第二换热器，使经过该余热锅炉使用后的另一部分高温废烟气进入该第二换热器中并对该低温水源加热，并导入该第二类吸收式热泵。
5.如权利要求3所述的冷热电能源供应系统，其特征在于，该第二类吸收式热泵通过另一管道连通该内燃机的缸套水，经过该第二类吸收式热泵并被利用后的缸套水，通过所述另一管道回流至该该内燃机的缸套水。
6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的冷热电能源供应系统，其特征在于，该第二类吸收式热泵外部连接一个循环冷却塔。
7.如权利要求1-5中任一权利要求所述的冷热电能源供应系统，其特征在于，该第二类吸收式热泵连接抽气装置，该抽气装置将该第二类吸收式热泵产生的饱和蒸汽导入厂区的送风系统。
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