CN209195571U - 一种燃气内燃机多能互补能源站系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃气内燃机多能互补能源站系统，该系统包括内燃发电机组、热泵机组和余热利用机组；所述内燃发电机组的输入端连接天然气源，所述内燃发电机组的输出端连接用能方，所述内燃发电机组的烟气输出端连接余热利用机组；所述热泵机组的输入端连接市电，所述热泵机组的输出端连接用能方；所述热泵机组的热能回收系统连接余热利用机组；所述余热利用机组的输出端连接用能方。本实用新型利用热泵机组和余热利用机组给用户提供所需能量。

Description

一种燃气内燃机多能互补能源站系统

技术领域

本公开涉及一种应对天然气短缺的燃气内燃机多能互补能源站系统。

背景技术

目前天然气分布式能源站一般采取燃气内燃机、燃气调峰锅炉、溴化锂机组为核心的能源站配置。该模式具有一定优势，但同时也有该组合的劣势。如目前天然气价格及保供形式突出的前提下，使用天然气一种能源来供应必然增加该系统的不确定性及稳定性，尤其内燃机运用场合大都在公共建筑物，即增加了该系统的风险。

因此，如何设计一种以天然气燃料为主，电力设备为辅的多能互补能源站系统，仍是待解决的技术问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种燃气内燃机多能互补能源站系统，利用热泵机组和余热利用机组给用户提供所需能量。

本公开所采用的技术方案是：

一种燃气内燃机多能互补能源站系统，该系统包括内燃发电机组、热泵机组和余热利用机组；

所述内燃发电机组的输入端连接天然气源，所述内燃发电机组的输出端连接用能方，所述内燃发电机组的烟气输出端连接余热利用机组；

所述热泵机组的输入端连接市电，所述热泵机组的输出端连接用能方；所述热泵机组的热能回收系统连接余热利用机组；

所述余热利用机组的输出端连接用能方。

进一步的，所述内燃发电机组包括发电机、发动机和供气装置，其中，

所述发电机的动力输入端与发动机的动力输出端相连接，所述发电机的动力输出端连接用能方；

所述供气装置的进气口与天然气源相连通，供气装置的出气口通过供气管路与发动机的进气管相连通；

所述发动机的烟气输出端通过输气管连接余热利用机组。

进一步的，所述热泵机组包括压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器、四通阀和热能回收系统，所述热能回收系统包括第一换热器和第二换热器；

所述压缩机通过管道与第一换热器和四通阀的A接口连接，四通阀的B接口管道依次与冷凝器、节流器和第二换热器连接，第二换热器通过管道与四通阀的D接口连接，四通阀的C接口通过管道与蒸发器相连接，蒸发器通过管道与压缩机相连接；第一换热器和第二换热器的一端分别连接有水泵，另一端分别设有出水管。

进一步的，所述四通阀与第一换热器连接的管道上、压缩机与第一换热器连接的管道上分别设置有电磁阀。

进一步的，所述余热利用机组包括加热锅炉和相互连接的两台溴化锂热泵机组。

进一步的，所述加热锅炉的底部设置有通气管道，所述通气管道的两端分别与输气管连接，所述通气管道内部均匀设有传热板，所述加热锅炉内壁底部设有导热管，所述导热管贯穿加热锅炉至传热板顶部，所述加热锅炉顶部设有用于与自来水管连接的进水口，所述加热锅炉一侧设有用于与用能方连接的出水口。

进一步的，所述出水口和进水口均设有电磁阀。

进一步的，第一溴化锂热泵机组包括相互连接的第一蒸发器、第一发生器、第一吸收器和第一冷凝器，第二溴化锂热泵机组包括相互连接的第二蒸发器、第二发生器、第二吸收器和第二冷凝器；所述第一吸收器的换热管输出端依次与第二吸收器、第二冷凝器、第一冷凝器的换热管连通；所述第二蒸发器的换热管输出端与第一蒸发器的换热管输入端连通。

进一步的，所述第一发生器和第二发生器分别连接热泵机组的热能回收系统。

进一步的，所述第一蒸发器的蒸汽出口连通第一吸收器的蒸汽入口，所述第二蒸发器的蒸汽出口连通第二吸收器的蒸汽入口，使第一吸收器和第二吸收器中的溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成稀溶液，同时放出吸收热。

本公开的有益效果是：

(1)在天然气短缺尤其是冬季供应出现问题时，则正是电网电力负荷富余时段，该时段本公开充分利用热泵机组和余热利用机组给用户提供所需能量；

(2)在系统正常运行时，热泵机组可以充分发挥削峰填谷的作用，作为能源站的补充，通过热泵机组和余热利用机组增加能源站原水温度等举措用以降低能源站天然气消耗量，用以增加项目的经济效益；

(3)相对于内燃机投资来说，热泵机组和余热利用机组投资远远低于天然气设备投资，减少能源投资。

附图说明

图1是燃气内燃机多能互补能源站系统的结构示意图；

图2是内燃发电机组的结构示意图；

图3是热泵机组的结构示意图；

图4是余热利用机组的加热锅炉的结构示意图；

图5是余热利用机组的两台溴化锂热泵机组的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本公开提供了一种应对天然气短缺的燃气内燃机多能互补能源站系统，该系统包括内燃发电机组1、热泵机组2和余热利用机组3；具体地：

所述内燃发电机组1的输入端连接天然气源，所述内燃发电机组1的输出端连接用能方4，所述内燃发电机组1的烟气输出端连接余热利用机组3；

所述热泵机组2的输入端连接市电，所述热泵机组2的输出端连接用能方4；所述热泵机组2的热能回收系统连接余热利用机组3；

所述余热利用机组3的输出端连接用能方4。

在本实施例中，用能方4即工业园区、居民等用户。

图2是内燃发电机组的结构示意图。所述内燃发电机组，用于将天然气转化为电能，输送至用能方，如图2所示，所述内燃发电机组1包括发电机11、发动机12和供气装置13，其中，

所述发电机11的动力输入端与发动机12的动力输出端相连接，用于从发动机12的动力输出轴接收动力进行发电；所述发电机的动力输出端连接用能方。

所述供气装置13，用于向该发动机12输送天然气。该供气装置13的进气口与燃气源相连通，燃气源可以是压缩气包，也可以是城市供气管道。供气装置13的出气口通过供气管路14与发动机12的进气管15相连通。

所述发动机的烟气输出端通过输气管16连接余热利用机组3。

图3是热泵机组的示意图。所述热泵机组，用于接收市电，进行制冷制热，为用能方供热、供冷和提供生活热水，如图3所示，所述热泵机组2包括压缩机21、冷凝器22、节流器24、蒸发器23、四通阀25、第一换热器26和第二换热器27；

所述压缩机21通过管道与第一换热器26和四通阀25的A接口连接，四通阀25的B接口管道依次与冷凝器22、节流器24和第二换热器27连接，第二换热器7通过管道与四通阀25的D接口连接，四通阀25的C接口通过管道与蒸发器23相连接，蒸发器23通过管道与压缩机21相连接；第一换热器26和第二换热器27的一端分别连接有水泵28,另一端分别设有出水管29，第一换热器 26的出水管29用于给用能方提供生活用高温热水或者给余热利用机组提供高温热源；第二换热器的出水管29用于给用能方提供生活用低温热水或者给余热利用机组提供低温热源。

热泵机组制冷或制热时，压缩机21排出的高温高压的气体，经电磁阀进入第一换热器26并对第一换热器26中泵入的冷却水进行换热，换热后的热水从出水管29流出，作为用能方的生活用水；冷却后的气体通过A接口进入四通阀 25，由四通阀25的B接口到达冷凝器22，冷凝器22此时不需换热，在经过节流器24节流降压后到达第二换热器27，在与第二换热器27内的冷水进行换热得到相应的热水，由出水管流出至余热利用机组。换热后的低温低压气体再经电磁阀和D接口进入第四单向阀25，最后通过四通阀25的C接口出来，到达蒸发器23进行气液分离，把气体送回到压缩机21。

在本实施例中，所述四通阀25与第一换热器26连接的管道上、压缩机21 与第一换热器26连接的管道上分别设置有电磁阀。

在本实施例中，所述第一换热器和第二换热器为板式换热器，所述第一换热器和第二换热器组成热能回收系统。压缩机为涡旋式压缩机或螺杆式压缩机。

所述余热利用机组，用于接收内燃机组和热泵机组输出的余热，为用能方供冷、供热和提供生活热水。所述余热利用机组3包括加热锅炉31和相互连接的两台溴化锂热泵机组。

如图4所示，所述加热锅炉31的底部设置有通气管道311，所述通气管道 311的两端分别与输气管16连接，所述通气管道311内部均匀设有传热板312，所述加热锅炉内壁底部设有导热管313，所述导热管313贯穿加热锅炉31至传热板312顶部，所述加热锅炉31一侧设有出水口314，所述加热锅炉31顶部设有进水口315，通过加热锅炉31，将内燃发电机组1发电过程中产生的大量的高温废烟气进行废物利用，将高温气体通过加热锅炉31对水进行加热至所需要的温度，进行日常生活生产的用水，达到保护环境，回收废热节能减排的目的。

在本实施例中，所述出水口314和进水口315内部均设有电磁阀，电磁阀控制进水和出水的水量，所述进水口315连接有水龙头，水龙头提供自来水，出水口314给用能方4提供生活所需热水。

如图5所示，所述第一溴化锂热泵机组32包括相互连接的第一蒸发器321、第一发生器322、第一吸收器323和第一冷凝器324，第二溴化锂热泵机组33 包括相互连接的第二蒸发器331、第二发生器332、第二吸收器333和第二冷凝器334。

具体地，所述第一吸收器313的换热管输出端依次与第二吸收器333、第二冷凝器334、第一冷凝器314的换热管连通；第一发生器322和第二发生器332 分别连接热泵机组的热能回收系统，接收热泵机组的热能回收系统产生高温热水，以加热第一发生器和第二发生器内溴化锂溶液产生冷剂蒸汽；第二蒸发器 331的换热管输出端与第一蒸发器321的换热管输入端连通；第二蒸发器331 的换热管与第一蒸发器321的换热管内通入低温热源，低温热源可以是内燃发电机组1发电过程中产生的低温烟气余热，也可以是热泵机组热能回收系统产生的低温热水；低温热源先经过第二蒸发器331再经过第一蒸发器321。

第一蒸发器321的蒸汽出口连通第一吸收器323的蒸汽入口，第二蒸发器331 的蒸汽出口连通第二吸收器333的蒸汽入口，使第一吸收器323和第二吸收器333 中的溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成稀溶液，同时放出吸收热。

两台溴化锂热泵机组的工作原理为：

低温水先进第二蒸发器由30℃降温至25℃，再进第一蒸发器降温至20℃；第二蒸发器的蒸发温度为23℃，要高于第一蒸发器和传统机组蒸发器内温度 18℃，降低第二吸收器的浓度，有利于第二溴化锂吸收式热泵的运行。

第一吸收器中的溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成稀溶液，同时放出吸收热，使第一吸收器换热管内的40℃的中温水加热至50.5℃，而传统溴化锂吸收式热泵中温水出口60.5℃，两者相差10℃，有利于降低第一吸收器内溶液浓度。

中温水经第二吸收器由50.5℃升温至61℃再进入第二冷凝器升温至75.5℃，与传统溴化锂吸收式热泵相比降低了第二冷凝器的冷凝温度，进而降低了第二发生器的温度。

本实用新型提出的燃气内燃机多能互补能源站系统，在天然气短缺尤其是冬季供应出现问题时，则正是电网电力负荷富余时段，该时段充分利用热泵机组和余热利用机组给建筑提供所需能量。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种燃气内燃机多能互补能源站系统，其特征是，该系统包括内燃发电机组、热泵机组和余热利用机组；

所述内燃发电机组的输入端连接天然气源，所述内燃发电机组的输出端连接用能方，所述内燃发电机组的烟气输出端连接余热利用机组；

所述热泵机组的输入端连接市电，所述热泵机组的输出端连接用能方；所述热泵机组的热能回收系统连接余热利用机组；

所述余热利用机组的输出端连接用能方。

2.根据权利要求1所述的燃气内燃机多能互补能源站系统，其特征是，所述内燃发电机组包括发电机、发动机和供气装置，其中，

所述发电机的动力输入端与发动机的动力输出端相连接，所述发电机的动力输出端连接用能方；

所述供气装置的进气口与天然气源相连通，供气装置的出气口通过供气管路与发动机的进气管相连通；

所述发动机的烟气输出端通过输气管连接余热利用机组。

3.根据权利要求1所述的燃气内燃机多能互补能源站系统，其特征是，所述热泵机组包括压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器、四通阀和热能回收系统，所述热能回收系统包括第一换热器和第二换热器；

所述压缩机通过管道与第一换热器和四通阀的A接口连接，四通阀的B接口管道依次与冷凝器、节流器和第二换热器连接，第二换热器通过管道与四通阀的D接口连接，四通阀的C接口通过管道与蒸发器相连接，蒸发器通过管道与压缩机相连接；第一换热器和第二换热器的一端分别连接有水泵，另一端分别设有出水管。

4.根据权利要求3所述的燃气内燃机多能互补能源站系统，其特征是，所述四通阀与第一换热器连接的管道上、压缩机与第一换热器连接的管道上分别设置有电磁阀。

5.根据权利要求1所述的燃气内燃机多能互补能源站系统，其特征是，所述余热利用机组包括加热锅炉和相互连接的两台溴化锂热泵机组。

6.根据权利要求5所述的燃气内燃机多能互补能源站系统，其特征是，所述加热锅炉的底部设置有通气管道，所述通气管道的两端分别与输气管连接，所述通气管道内部均匀设有传热板，所述加热锅炉内壁底部设有导热管，所述导热管贯穿加热锅炉至传热板顶部，所述加热锅炉顶部设有用于与自来水管连接的进水口，所述加热锅炉一侧设有用于与用能方连接的出水口。

7.根据权利要求6所述的燃气内燃机多能互补能源站系统，其特征是，所述出水口和进水口均设有电磁阀。

8.根据权利要求5所述的燃气内燃机多能互补能源站系统，其特征是，第一溴化锂热泵机组包括相互连接的第一蒸发器、第一发生器、第一吸收器和第一冷凝器，第二溴化锂热泵机组包括相互连接的第二蒸发器、第二发生器、第二吸收器和第二冷凝器；所述第一吸收器的换热管输出端依次与第二吸收器、第二冷凝器、第一冷凝器的换热管连通；所述第二蒸发器的换热管输出端与第一蒸发器的换热管输入端连通。

9.根据权利要求8所述的燃气内燃机多能互补能源站系统，其特征是，所述第一发生器和第二发生器分别连接热泵机组的热能回收系统。

10.根据权利要求8所述的燃气内燃机多能互补能源站系统，其特征是，所述第一蒸发器的蒸汽出口连通第一吸收器的蒸汽入口，所述第二蒸发器的蒸汽出口连通第二吸收器的蒸汽入口，使第一吸收器和第二吸收器中的溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成稀溶液，同时放出吸收热。