CN207333026U - 一种基于燃气轮机的医院综合供能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于燃气轮机的医院综合供能系统，系统包括燃气轮机、余热锅炉、电制冷机、储热罐、汽水换热器、蒸汽型溴化锂吸收式冷热机组。燃气轮机采用轻型燃气轮机，轻型燃气轮机一般装机容量、占地规模较小，比较适用于安装在医院附近，所以一般均采用轻型燃气轮机不采用重型燃气轮机。余热锅炉包含4级换热器，分别为过热器、蒸发器、省煤器、除氧蒸发器。本实用新型充分考虑医院的用能特点，除具有多能输出特点以外，还具有调节能力强，多能互补，快速响应客户端对各种不同能源需求的变化，满足医院实时的供能需求。

Description

一种基于燃气轮机的医院综合供能系统

技术领域

本发明涉及一种基于燃气轮机的医院综合供能系统，是一种适用于医院的，高效、节能、经济的医院供能综合解决方案。

背景技术

分布式供能系统是指分布在用户端，利用天然气为主要燃料，通过冷、热、电三联供等方式实现能源的梯级利用，为用户提供多种能源的综合服务，能源利用效率70％以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式。

分布式供能系统具有能源利用效率高、能源输出多样、调节灵活、减少能源长距离输送的损失，可有效的提高了能源利用的安全性和灵活性，具有削峰填谷的作用，是对大电网形成有效的补充。

从我国当前分布式能源系统的发展情况来看，分布式能源系统的研究还处在初期阶段。但是我国有巨大的分布式能源系统发展潜力。随着经济发展，人民生活水平的不断提高，用能源需求的不断增长将成为中国分布式能源系统发展的主要动力。目前国内分布式能源应用案例主要集中在数据中心、工业园区、商务区、工厂、机场车站以及医院等场所。受益于优惠的政策支持，分布式能源医院应用案例主要集中在上海地区，例如上海黄浦中心医院、上海闵行医院、上海第一人民医院(松江南院)等，但由于集成方案设计等原因，多数项目仅能输出一种能源，与医院用能特点的耦合性不强，系统实用性及利用率降低，未能充分发挥分布式能源的优势。

医院具有冷热负荷需求量大，供能时间长且负荷较为稳定，单位面积用能密度较高、稳定负荷期长等特点，并呈现明显的季节性规律，是理想的分布式能源应用场所。

夏季工况下，医院主要需求冷冻水用于病房、门诊大厅等人员活动区域，需求量大且稳定。门诊区域和医务人员办公区域冷冻水负荷呈现白天负荷高，晚上负荷低的情况，病房区域全天负荷较为稳定，受气温影响较大；冬季工况下，医院主要需求生活热水、暖通热水等，生活热水负荷波动较大，早晚时刻需求较大，夜间需求较小，暖通热水负荷较为稳定，波动较小，主要易受天气等因素影响。

医院不同于一般的用户，对能源供应的可靠性，尤其是电力供应的可靠性要求较高，一般设计采用双回路供电系统，设置柴油发电机，对于手术室等重点区域，还应设计自备电源。

目前医院传统的供能模式对热水、冷冻水等能源的需求主要依靠燃气锅炉以及电空调提供，为满足医院日常生活、医疗活动所需的蒸汽、生活热水、暖通热水，医院将消耗大量天然气、电能等高品质能源，同时也增加了医院日常运行成本。

专利CN2687355Y公开了一种燃气轮机、溴化锂机组、除湿机组等设备组成的分布式供能系统，并将天然气分布式能源与可再生太阳能进行耦合，提高了能源利用率，但该方案未能充分考虑不同季节对不同冷热的需求。专利CN 103775211A设计了一种以燃气轮机为核心的主动调控型燃气轮机分布式冷热电联供系统，集成了烟气空气混合器、燃气轮机、余热驱动子系统、烟气热水换热器等设备，提高了以燃机为核心的系统在部分负荷下能源利用效率以及相对节能效率，但该方案能源输出单一，缺乏蓄能装置，因此并不适用于医院场合中应用。

从目前已经应用的几个医院分布式能源案例来看，系统集成方案并不是很理想，实际的节能效果并不显著，也在一定程度上影响了分布式能源在医院领域的推广及应用。行业内缺乏一种安全可靠，同时高效可行的，可提供电力、蒸汽、热水、冷冻水等多种能源，能够满足医院在不同季节、不同时刻对不同类型负荷需求的分布式供能系统集成方案。

发明内容

本发明结合医院用能特点及规律，针对现有技术中燃气锅炉以及电空调提供冷热水成本高、不同季节使用规律相同等问题，对高品质能源消耗大，提出一种结构安全高效，供能可靠性高，能够提供电力、蒸汽、热水、冷冻水等多种能源输出且适应医院对冷热负荷波动，具备相互调节能力的供能系统。

具体的是提供了一种基于燃气轮机的医院综合供能系统，系统包括燃气轮机、余热锅炉、电制冷机、储热罐、汽水换热器、蒸汽型溴化锂吸收式冷热机组。优选的是，燃气轮机采用轻型燃气轮机，轻型燃气轮机一般装机容量、占地规模较小，比较适用于安装在医院附近，所以一般均采用轻型燃气轮机不采用重型燃气轮机。

燃气轮机压气机压缩空气后和天然气混合燃烧，产生高温高压气体，经透平做功用于驱动发电机。发电机出口电能一部分用于驱动电制冷机制冷(夏季工况下)，富余电能可降压后接至医院供电系统，或者并入大电网。燃气轮机出口高温烟气经余热锅炉产生蒸汽和热水。由于医院卫生热水具有较大的波动性，早上和傍晚热水需求较大，夜间对热水需求较小，冬季负荷最高，春秋过渡季次之，夏季最小，因此在烟气热水换热器之后设置热水储热罐解决热水负荷波动大的问题。储热罐外设保温装置，减少罐体散热损失。

优选的是，余热锅炉包含4级换热器，所述4级换热气沿烟气流向分别为过热器、蒸发器、省煤器、除氧蒸发器。

优选的是，余热锅炉包含2个汽包，2个汽包中还包含有一个除氧汽包。

空气经燃气轮机压气机压缩后进入燃烧室，和天然气混合后燃烧，燃烧后的高温烟气进入透平做功驱动发电机发电，燃气轮机具有发电效率高，功率密度大，启停迅速等优点。

优选的是，燃气轮机发电机分别与电制冷机和电网连接。燃气轮机发电机出口电量一部分用于驱动电制冷机制冷，多余电量用于医院其他设备供电或者输送至大电网。

本发明不仅提出了一种基于燃气轮机的多能输出医院综合供能系统集成方案，还提供了该系统的运行策略。利用上述的基于燃气轮机的医院综合供能系统，其步骤如下：

S1：软化水给水进入余热锅炉除氧汽包，经除氧蒸发器加热后成饱和蒸汽，生活热水和卫生热水由除氧汽包下端引出，温度约为90℃；

S2：热水流量通过调节储热罐液位高度和实际热水需求进行调节，生活热水由余热锅炉的除氧汽包中引出，送至储热罐；

S3：剩余热水逆烟气流向依次通过省煤器、汽包、蒸发器、过热器等设备，最终成为过热蒸汽；

S4：余热锅炉过热器出口过热蒸汽经分配器输送至医院各个用汽点。

优选的是，当生活热水负荷需求较大，储热罐内热水液位较低时，使用一部分蒸汽进入到汽水换热器，加热给水后汇入储热罐内。

进一步，夏季工况时，余热锅炉出口过热蒸汽进入蒸汽型溴化锂吸收式冷热机组，用于制取暖通热水或冷水。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、本发明介绍的分布式供能系统可提供医院所需的电力、热水、蒸汽、冷能等所有能源，是医院的综合能源供应中心。

2、本发明介绍的分布式供能系统，充分考虑医院的用能特点，除具有多能输出特点以外，还具有调节能力强，多能互补，快速响应客户端对各种不同能源需求的变化，满足医院实时的供能需求。

3、本发明介绍的分布式供能系统集成了燃气轮机发电技术、余热回收技术、中低温热源吸收式制冷技术、储能技术、分布式供能系统集成技术等多种先进能源技术，按照“温度对口，梯级利用”的原则，高温段区间用于燃气轮机发电，中温段区间用于提供蒸汽或制冷，低温段区间用于提供生活热水，实现了对天然气一次能源的“吃干榨净”，提高了整个系统的能源利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例1的结构示意图。

标号说明：

1-轻型燃气轮机，2-余热锅炉，3-电制冷机，4-热水储存罐，5-燃气锅炉，6-汽水换热器，7-蒸汽型溴化锂吸收式冷热机组，8-医院供电系统，9-医院空调供热/供冷终端设备，10-医院蒸汽终端设备，11-医院卫生热水终端设备，12-轻型燃气轮机天然气管道，13-卫生热水管道，14-烟气管道，15-冷冻水/暖通热水管道，16-燃气锅炉天然气管道，17-供电线路，18-蒸汽管道

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，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1：

如图1所示，本实施例由轻型燃气轮机1、余热锅炉2、电制冷机3、热水储存罐4、燃气锅炉5、汽水换热器6、蒸汽型溴化锂吸收式冷热机组7、医院供电系统8等组成。

轻型燃气轮机1与天然气管道12、烟气管道14相连，天然气进入轻型燃气轮机1燃烧做功后，产生的约450℃烟气通过烟气管道14进入余热锅炉2，余热锅炉2产生压力为1.5MPa，温度为230℃的过热蒸汽和约70℃的热水。轻型燃气轮机1做功所产生的电力通过供电线路17输送至大电网。

夏季工况下，余热锅炉2产生的蒸汽一部分经蒸汽管道18输送至备医院各蒸汽终端设备10，产生的热水经热水管道13输送至热水储存罐4，热水分配至各个医院卫生热水终端11。当热水需求较大时，则利用一部分蒸汽经汽水换热器产生热水，补充至热水储存罐4。余热锅炉2产生的蒸汽大部分输送至蒸汽型溴化锂吸收式冷热机组7，产生冷冻水，冷冻水进回水温度约为7℃/12℃，输送至医院空调供热/供冷终端设备9。当冷负荷不足时优先采用电制冷机3产生冷冻水作为调节和补充。

冬季工况下天然气由燃气锅炉天然气管道16进入余热锅炉2产生的蒸汽一部分经蒸汽管道18输送至备医院各蒸汽终端设备10，剩余蒸汽进入蒸汽型溴化锂吸收式冷热机组产生约50℃左右的热水，再经由冷冻水/暖通热水管道15输送至医院空调供热/供冷终端设备9。医院暖通热水需求较大时，则启用燃气锅炉5，产生与余热锅炉2温度压力相近的蒸汽，作为补充。余热锅炉2产生的热水经热水管道13输送至热水储存罐4，热水分配至医院各个卫生热水终端11。由于医院卫生热水具有较大的波动性，早晨和傍晚热水需求较大，夜间相对较小，因此设置热水储存罐4，当卫生热水终端需求较大时，则使用热水储存罐4中的热水作为补充，满足不同时间医院对卫生热水需求量的不同，避免因热水负荷波动过大，引起系统运行不稳定或热水断供问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于燃气轮机的医院综合供能系统，其特征在于，所述系统包括燃气轮机(1)、余热锅炉(2)、电制冷机(3)、储热罐(4)、汽水换热器(5)、蒸汽型冷热两用溴化锂机组(6)、三通阀；

所述燃气轮机(1)与余热锅炉(2)通过烟气管道相连；所述余热锅炉(2)产生的蒸汽通过蒸汽管道以及三通阀与所述汽水换热器(5)和所述蒸汽型冷热两用溴化锂机组(6)相连；

所述燃气轮机(1)与所述电制冷机(3)通过电力线缆相连，将电力输送至电制冷机(3)。

2.如权利要求1所述的一种基于燃气轮机的医院综合供能系统，其特征在于，所述余热锅炉包含4级换热器，所述4级换热器沿烟气流向分别为过热器、蒸发器、省煤器、除氧蒸发器。

3.如权利要求1或2所述的一种基于燃气轮机的医院综合供能系统，其特征在于，所述余热锅炉还包含2个汽包，所述2个汽包中还包含有一个除氧汽包。

4.如权利要求1或2所述的一种基于燃气轮机的医院综合供能系统，其特征在于，空气经燃气轮机(1)压气机压缩后进入燃烧室，和天然气混合后燃烧，燃烧后的高温烟气进入透平做功驱动发电机发电。

5.如权利要求1所述的一种基于燃气轮机的医院综合供能系统，其特征在于，所述燃气轮机(1)发电机分别与电制冷机(3)和供电网络连接。