CN208332226U - 一种天然气冷热电三联供能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种天然气冷热电三联供能系统，燃气内燃机与余热锅炉相连，产生的高温烟气在余热锅炉内降温后经主烟囱排入大气；余热锅炉及燃气锅炉分别与分汽缸入口连通，分汽缸的出口分别连通至用户侧蒸汽设备、蒸汽溴化锂机组及蒸汽型换器，蒸汽溴化锂机组通过空调系统供水、回水管与用户空调形成回路、在夏季时实现用户空调制冷，冷却塔通过水管道与蒸汽溴化锂机组形成回路，蒸汽溴化锂机组的高温水经冷却塔冷却后送回蒸汽溴化锂机组，与蒸汽溴化锂机组中的蒸汽热交换；蒸汽型换热器通过采暖系统供、回水管与用户采暖设备形成回路、在冬季时为用户供暖。本实用新型用一套供能系统为用户供冷、供热、供电、供生活热水，实现“热电冷三联供”。

Description

一种天然气冷热电三联供能系统

技术领域

本实用新型属于天然气分布式应用领域，具体地说是一种天然气冷热电三联供能系统。

背景技术

各地区一些企业或机构，一般具有电、热、冷、蒸汽、热水等多种能源供应保证体系，要求标准高、不间断、供应稳定，通常具有独立的锅炉房、制冷站、备用发电机房等能源基础设施。因此，也成为政府实施“煤改气”清洁能源改造的重点对象。

以北方地区“煤改气”项目为实例，提出采用天然气分布式冷热电、蒸汽、热水等多联供系统能源站方案，与之简单的将燃煤锅炉改为燃气锅炉的方案进行比较、分析和论证，提出“煤改气”工程应大力推荐使用天然气分布式能源系统，以促进在“煤改气”工程中更为科学、合理的利用宝贵、清洁的天然气资源。同时，天然气分布式能源系统可以通过冷热电直供，缓解“煤改气”工程中因燃气价格高给用户带来的经济压力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种天然气冷热电三联供能系统。该天然气冷热电三联供能系统实现了用天然气供冷、供热、供电。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括燃气内燃机、余热锅炉、分汽缸、蒸汽溴化锂机组、蒸汽型换热器、冷却塔及作为调峰设备的至少一个燃气锅炉，其中燃气内燃机通过烟道与余热锅炉相连，该燃气内燃机产生的高温烟气在余热锅炉内降温后经主烟囱排入大气；所述余热锅炉及燃气锅炉分别通过蒸汽管道与分汽缸入口连通、向分汽缸提供饱和蒸汽，该分汽缸的出口分别连通至用户侧蒸汽设备、蒸汽溴化锂机组及蒸汽型换器，所述蒸汽溴化锂机组通过空调系统供水管及空调系统回水管与用户空调形成回路、在夏季时实现用户空调制冷，所述冷却塔通过水管道与蒸汽溴化锂机组形成回路，该蒸汽溴化锂机组的高温水经所述冷却塔冷却后送回蒸汽溴化锂机组，与蒸汽溴化锂机组中的蒸汽热交换；所述蒸汽型换热器通过采暖系统供水管及采暖系统回水管与用户采暖设备形成回路、在冬季时为用户供暖；

其中：所述燃气内燃机内的缸套水通过缸套水管道与板式换热器形成回路，自来水管通过软水器、软化水箱、凝结水箱与该板式换热器连通，自来水在所述板式换热器中与缸套水进行热交换，热交换后的自来水流回凝结水箱，通过水泵分别泵入所述余热锅炉、燃气锅炉；

所述蒸汽型换热器与凝结水箱相连通，为用户供暖供水；

所述燃气内燃机与板式换热器的回路连通有散热水箱，该散热水箱与燃气内燃机之间还通过中冷水管道形成回路；

所述中冷水管道上设有控制中冷水流向的三通阀C；所述燃气内燃机与板式换热器的回路和散热水箱之间的管道上设有控制缸套水流向的三通阀B；

所述余热锅炉的进口处连接有三通阀A，该三通阀A的一个接口与余热锅炉连通，第二个接口通过烟道与所述燃气内燃机连通，第三个接口通过旁通烟道接至余热锅炉的烟气出口，与余热锅炉出口的烟气汇合，经过主烟囱上的消音器后排入大气；

所述烟道上设有对燃气内燃机产生烟气进行脱硝的脱硝装置。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型用一套供能系统为用户供冷、供热、供电、供生活热水，实现“热电冷三联供”。

2.本实用新型将天然气燃烧高温段用于发电，并利用发电后的烟气余热作为供热和空调的热源，从而通过“优化系统、各取所需、温度对口、梯级利用”，大幅度提高了天然气综合利用效率，增加了能量产出。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中：X01为燃气内燃机，F03为余热锅炉，P03为锅炉给水泵，Z01为余热锅炉饱和蒸汽出口法兰闸阀，Z02为饱和蒸汽管道和法兰闸阀A，Z03为出口法兰闸阀A，Z04为出口法兰闸阀B，Z05为饱和蒸汽管道和法兰闸阀B，Z06为饱和蒸汽管道和法兰闸阀C，Z07为分汽缸出口法兰闸阀A，Z08为分汽缸出口法兰闸阀B，Z09为分汽缸出口法兰闸阀C，F01为燃气锅炉A，F02为燃气锅炉B，X02为蒸汽溴化锂机组，Z10为法兰闸阀A，Z11为法兰闸阀B，Z12为为法兰闸阀C，Z13为法兰闸阀D，Z14为法兰闸阀E，Z15为法兰闸阀F，Z16为法兰闸阀G，E01为板式换热器，E02为蒸汽型换热器，T01为冷却塔，D01为法兰碟阀，H01为出口止回阀，P01为冷却水泵，P02为循环水泵，V01为散热水箱，V02为分汽缸，V03为凝结水箱，V04为软水器，V05为软化水箱，1为烟道，2为三通阀A，3为三通阀B，4为三通阀C，5为中冷水管道，6为缸套水管道，7为脱硝装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1所示，本实用新型包括燃气内燃机X01、余热锅炉F03、分汽缸V02、蒸汽溴化锂机组X02、蒸汽型换热器E02、冷却塔T01、散热水箱V01、软水器V04、软化水箱V05、凝结水箱V03及作为调峰设备的至少一个燃气锅炉，其中余热锅炉F03的进口处连接有三通阀A2，该三通阀A2的一个接口与余热锅炉F03连通，第二个接口通过烟道1与燃气内燃机X01连通，第三个接口通过旁通烟道接至余热锅炉F03的烟气出口，与余热锅炉F03出口的烟气汇合，燃气内燃机X01产生的高温烟气在余热锅炉F03内降温后经主烟囱排入大气。在三通阀A2的第二个接口与燃气内燃机X01之间的烟道1上设有脱硝装置7。

余热锅炉F03及燃气锅炉分别通过蒸汽管道与分汽缸V02入口连通、向分汽缸V02提供饱和蒸汽，本实施例的燃气锅炉为两个，分别为燃气锅炉AF01及燃气锅炉BF02。分汽缸V02的出口分别连通至用户侧蒸汽设备、蒸汽溴化锂机组X02及蒸汽型换器E02，蒸汽是所有供冷供热的热源，蒸汽溴化锂机组X02通过空调系统供水管及空调系统回水管与用户空调形成回路、在夏季时实现用户空调制冷，冷却塔T01通过水管道与蒸汽溴化锂机组X02形成回路，该蒸汽溴化锂机组X02的高温水经冷却塔T01冷却后送回蒸汽溴化锂机组X02，与蒸汽溴化锂机组X02中的蒸汽热交换；即，在制冷同时，蒸汽溴化锂机组X02需要将37℃高温水通过冷却塔T01冷却至30℃的低温水，再送回蒸汽溴化锂机组X02。蒸汽型换热器E02的一端分别与分汽缸V02、凝结水箱V03相连通，蒸汽型换热器E02的另一端通过采暖系统供水管及采暖系统回水管与用户采暖设备形成回路、在冬季时为用户供暖。

燃气内燃机X01内的缸套水通过缸套水管道6与板式换热器E01形成回路，自来水管通过软水器V04、软化水箱V05、凝结水箱V03与该板式换热器E01连通，自来水在板式换热器E01中与缸套水进行热交换，热交换后的自来水流回凝结水箱V03，通过水泵分别泵入余热锅炉F03、燃气锅炉AF01及燃气锅炉BF02。燃气内燃机X01与板式换热器E01的回路连通有散热水箱V01，该散热水箱V01与燃气内燃机X01之间还通过中冷水管道5形成回路，中冷水管道5上设有控制中冷水流向的三通阀C4。燃气内燃机X01与板式换热器E01的回路和散热水箱V01之间的管道上设有控制缸套水流向的三通阀B3。

本实用新型的燃气内燃机X01为市购产品，购置于上海齐耀动力技术有限公司，型号为MTU 12V400GS。板式换热器E01为市购产品，购置于上海霍茨环保设备有限公司，型号为BR0.05。燃气锅炉AF01及燃气锅炉BF02均为市购产品，均购置于江苏双良锅炉有限公司，型号为WNS6-1.25-Q(Y),WNS4-1.25-Q(Y)。蒸汽溴化锂机构X02为市购产品，购置于双良节能系统股份有限公司，型号为LSM-200N2。蒸汽型换热器E02为市购产品，购置于上海霍茨环保设备有限公司，型号为BR0.5。本实用新型的脱硝装置7为市购产品，购置于河北汉蓝环境科技有限公司，型号为SCR-490。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型包括烟气系统、蒸汽系统、夏季制冷系统、冬季供暖系统、冷却水系统、缸套水系统、中冷水系统、给水系统、电力系统及自控系统。燃气内燃机X01生产电量的同时，产生的高温烟气经脱硝装置7脱硝后进入余热锅炉F03生产蒸汽，余热锅炉F03的排烟温度为150℃。在夏季工况通过蒸汽双效吸收式空调机组向系统提供冷冻水，不足的冷量由电空调进行补充；冬季工况时，则由余热锅炉F03制备出蒸汽后，直接通往用汽点，或通过汽水换热器制备出采暖热水和生活热水，不足的热量由燃气锅炉补充。另外，燃气内燃机X01的缸套水通过板式换热器E01加热锅炉的给水，提高燃气锅炉及余热锅炉的给水温度，减少天然气的消耗，节约运行成本。具体为：

烟气系统：燃气内燃机X01内的天然气燃烧产生高温(410℃)烟气，高温烟气由排烟口经过烟道1接至余热锅炉F03烟气入口处的三通阀A2，烟道1上设置有脱硝装置7，可以对烟气进行脱硝；三通阀A2一路出口进入余热锅炉F03，高温烟气先进入炉膛，再进入前烟箱的余热回收装置，接着进入烟火管，最后进入后烟箱烟道内的余热回收装置，高温烟气变成低温(150℃)烟气后，从主烟囱排入大气；三通阀A2另一路出口进入旁通烟道，与余热锅炉F03的烟气出口汇合后，经过主烟囱上的消音器后排入大气。

蒸汽系统：余热锅炉F03产生的饱和蒸汽由余热锅炉饱和蒸汽出口法兰闸阀Z01输出，通过饱和蒸汽管道和法兰闸阀AZ02，进入分汽缸V02的蒸汽入口，燃气锅炉AF01和燃气锅炉BF02产生的饱和蒸汽分别由出口法兰闸阀AZ03、出口法兰闸阀BZ04通过饱和蒸汽管道和饱和蒸汽管道和法兰闸阀BZ05、饱和蒸汽管道和法兰闸阀CZ06后送入分汽缸V02。蒸汽从分汽缸V02的分汽缸出口法兰闸阀BZ08出来一路送入用户侧蒸汽设备用汽。

夏季制冷系统：夏季时从分汽缸V02的分汽缸出口法兰闸阀AZ07出来一路蒸汽送入吸收式空调机组(即蒸汽溴化锂机组X02)，经蒸汽溴化锂机组X02出口的法兰闸阀AZ10通过空调系统供水管送至用户侧供冷，用户侧返回空调系统回水管经过空调水循环泵由法兰闸阀BZ11进入蒸汽溴化锂机组X02。

冷却水系统：蒸汽溴化锂机组X02高温水经出口处的法兰闸阀FZ15通过冷却水管道送至冷却塔T01，冷却塔T01的出口冷水管道送至冷却水循环泵入口Y型过滤器、法兰蝶阀，再由冷却水泵P01出口止回阀H01和法兰蝶阀D01后，经冷却水管道送至蒸汽溴化锂机组X02入口处的法兰闸阀GZ16，进入蒸汽溴化锂机组X02，与蒸汽溴化锂机组X02内的高温蒸汽热交换，对高温蒸汽制冷。

冬季供暖系统：冬季时，从分汽缸V02出口处的分汽缸出口法兰闸阀CZ09出来一路蒸汽送入蒸汽型换热器E02入口处的法兰闸阀CZ12，经蒸汽型换热器E02换热后的采暖水一路出口由法兰闸阀DZ13，和采暖系统供水管接至采暖水循环泵后送到用户侧供用户供暖及生活热水，一路进口由用户侧采暖系统回水管进入蒸汽型板换进口处的法兰闸阀EZ14，回到蒸汽型换热器E02。

给水系统：自来水给水通过软水器V04软化后，送入软化水箱V05及凝结水箱V03，再送至板式换热器E01，在板式换热器E01中与燃气内燃机X01的缸套水进行热交换；升温后的自来水回流至凝结水箱V03，再通过循环水泵P02送到燃气锅炉AF01和燃气锅炉BF02，通过锅炉给水泵P03送至余热锅炉F03。利用缸套水的余热可用于加热余热锅炉F03、燃气锅炉AF01和燃气锅炉BF02的给水，以减少三个锅炉的天然气消耗量。

缸套水系统：燃气内燃机X01发电机组满负荷运行时，缸套水出水温度为90℃，进水温度约为70℃，进出水温差约为20℃。设置散热水箱V01对缸套水进行散热以维持设定的回水温度，防止缸套水温度过高影响燃气内燃机X01效率。缸套水在板式换热器E01中进行热交换，然后回流至燃气内燃机X01；当回流的缸套水温度高于设定温度时，三通阀B3改变缸套水的回水流向，使热交换后的缸套水先流至散热水箱V01，进一步换热，然后再回流至燃气内燃机X01。如果缸套水进水温度太低也将对发动机效率有影响，因此缸套水回水温度要控制在一个合理的范围(70～90℃)。

中冷水系统：燃气内燃机X01的中冷水出水温度较低，约为47℃，这部分热量很少。但当中冷水出水温度超出设定温度，三通阀C4改变中冷水的流向，使中冷水先流至一般直接通过散热水箱散热水箱V01进行热交换，然后再回流至燃气内燃机X01。

电力系统：本实用新型的供电对象为能源站及用户侧部分用电负荷，宜直接接入负荷中心。鉴于目前的国家政策及电网要求，采用“并网不上网”的运行方式，根据发电机组的容量及变配电系统的主接线形式接入系统。当采用机端输出电压为400V的发电机组时，宜在用户变配电系统低压侧并网；当采用机端输出电压6.3kV或10.5kV的发电机组时，应在用户变配电系统高压侧并网。需在用户侧变配电室的市电进线处增设逆功率保护器或正/反双方向功率变送器，旨在防止发电机发出的有功功率向市电系统倒送。

自控系统：燃气内燃机X01自带控制柜，控制柜内配有电网输出参数自动调节功能。燃气内燃机X01启动后，自动检测用户侧变配电室内变压器的母线电网参数，当调节到与之匹配后，闭合出口断路器，实现向母线供电。

Claims (8)

1.一种天然气冷热电三联供能系统，其特征在于：包括燃气内燃机(X01)、余热锅炉(F03)、分汽缸(V02)、蒸汽溴化锂机组(X02)、蒸汽型换热器(E02)、冷却塔(T01)及作为调峰设备的至少一个燃气锅炉，其中燃气内燃机(X01)通过烟道(1)与余热锅炉(F03)相连，该燃气内燃机(X01)产生的高温烟气在余热锅炉(F03)内降温后经主烟囱排入大气；所述余热锅炉(F03)及燃气锅炉分别通过蒸汽管道与分汽缸(V02)入口连通、向分汽缸(V02)提供饱和蒸汽，该分汽缸(V02)的出口分别连通至用户侧蒸汽设备、蒸汽溴化锂机组(X02)及蒸汽型换器(E02)，所述蒸汽溴化锂机组(X02)通过空调系统供水管及空调系统回水管与用户空调形成回路、在夏季时实现用户空调制冷，所述冷却塔(T01)通过水管道与蒸汽溴化锂机组(X02)形成回路，该蒸汽溴化锂机组(X02)的高温水经所述冷却塔(T01)冷却后送回蒸汽溴化锂机组(X02)，与蒸汽溴化锂机组(X02)中的蒸汽热交换；所述蒸汽型换热器(E02)通过采暖系统供水管及采暖系统回水管与用户采暖设备形成回路、在冬季时为用户供暖。

2.根据权利要求1所述的天然气冷热电三联供能系统，其特征在于：所述燃气内燃机(X01)内的缸套水通过缸套水管道(6)与板式换热器(E01)形成回路，自来水管通过软水器(V04)、软化水箱(V05)、凝结水箱(V03)与该板式换热器(E01)连通，自来水在所述板式换热器(E01)中与缸套水进行热交换，热交换后的自来水流回凝结水箱(V03)，通过水泵分别泵入所述余热锅炉(F03)、燃气锅炉。

3.根据权利要求1所述的天然气冷热电三联供能系统，其特征在于：所述蒸汽型换热器(E02)与凝结水箱(V03)相连通，为用户供暖供水。

4.根据权利要求1所述的天然气冷热电三联供能系统，其特征在于：所述燃气内燃机(X01)与板式换热器(E01)的回路连通有散热水箱(V01)，该散热水箱(V01)与燃气内燃机(X01)之间还通过中冷水管道(5)形成回路。

5.根据权利要求4所述的天然气冷热电三联供能系统，其特征在于：所述中冷水管道(5)上设有控制中冷水流向的三通阀C(4)。

6.根据权利要求4所述的天然气冷热电三联供能系统，其特征在于：所述燃气内燃机(X01)与板式换热器(E01)的回路和散热水箱(V01)之间的管道上设有控制缸套水流向的三通阀B(3)。

7.根据权利要求1所述的天然气冷热电三联供能系统，其特征在于：所述余热锅炉(F03)的进口处连接有三通阀A(2)，该三通阀A(2)的一个接口与余热锅炉(F03)连通，第二个接口通过烟道(1)与所述燃气内燃机(X01)连通，第三个接口通过旁通烟道接至余热锅炉(F03)的烟气出口，与余热锅炉(F03)出口的烟气汇合，经过主烟囱上的消音器后排入大气。

8.根据权利要求1所述的天然气冷热电三联供能系统，其特征在于：所述烟道(1)上设有对燃气内燃机(X01)产生烟气进行脱硝的脱硝装置(7)。