大型內燃機冷熱電三聯供優化系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種大型內燃機冷熱電三聯供優化系統，其內燃機向供熱系統提供余熱水，向余熱鍋爐提供余熱煙氣和余熱水，余熱鍋爐向汽輪發電機提供過熱蒸汽，汽輪發電機向電制冷機提供電力，余熱水還提供給制冷系統。本發明利用燃氣燃燒做功產生高品位電能，通過溴化鋰機組產生冷凍水，通過換熱器產生熱水為用戶供暖，通過余熱鍋爐，產生蒸汽，驅動汽輪機及發電機進行發電；能源利用率高達92％以上。
【專利說明】
大型內燃機冷熱電三聯供優化系統
技術領域
[0001]本發明涉及內燃機冷熱電三聯供技術，具體地，涉及大型內燃機冷熱電三聯供優化系統。
【背景技術】
[0002]隨著全球變暖和化石能源枯竭等環境問題的加重，提高能源利用效率、改變能源結構對我國而言非常重要。國家在“十三五”發展規劃綱要中明確指出:加快發展風能、太陽能、生物質能、水能、地熱能，安全高效發展核電；加強儲能和智能電網建設，發展分布式能源，推行節能低碳電力調度。
[0003]目前利用內燃機進行冷熱電三聯供的分布式能源應用較多，技術也非常成熟，大都是和電網并網運行。傳統分布式三聯供的工藝流程為:燃氣在內燃機中燃燒做功，驅動發電機發電，300 °C以上的高溫煙氣和90 °C左右的軸套水通過吸收式制冷機組產生冷量，或進入供熱系統進行供熱。其綜合利用效率大約為80%左右，能源利用率不高，且傳統的三聯供對季節性變化供能的適應性低，比如:在冬季，因冷量需求不足，導致內燃機發電機組無法正常運行，從而大大影響系統的穩定性，因此有必要對其原有的系統進行優化，從而提供其運行的穩定性和靈活性。
[0004]經檢索，發現如下相關檢索結果。
[0005]相關檢索結果1:
[0006]申請(專利)號:CN201520401479.X名稱:一種燃氣三聯供系統的中冷水余熱利用系統
[0007]摘要:該專利文獻公開了一種燃氣三聯供系統的中冷水余熱利用系統，它包括:燃氣發電機組，散熱水箱，換熱裝置，在燃氣發電機組的中冷水出水管道上連接生活熱水換熱功能電動三通調節閥的第一端，生活熱水換熱功能電動三通調節閥的第二端與換熱裝置的進水管道連接，該生活熱水換熱功能電動三通調節閥的第三端通過連接管道與散熱水箱功能電動調節閥第一端連接，換熱裝置的出水管道與連接管道連接，該散熱水箱功能電動調節閥第三端與散熱水箱的進水管連接。
[0008]技術要點比較:
[0009]該專利文獻主要闡述燃氣三聯供系統的中冷水余熱利用系統，節約了生活熱水加熱成本與中冷水散熱成本。而本發明優化提高了整體系統能源利用效率，降低冷電負荷不匹配而導致的停機事件發生率。
[0010]相關檢索結果2:
[0011]申請(專利)號:CN201010219570.1名稱:一種四聯供系統
[0012]摘要:該專利文獻提供一種四聯供系統，包括燃氣三聯供中心和數據中心，所述燃氣三聯供中心與數據中心相連，并向所述數據中心提供冷能和電能，在所述燃氣三聯供中心正常工作時，所述數據中心從燃氣三聯供中心獲得電能;所述四聯供系統通過其中的數據中心向四聯供系統外部的用戶提供信息服務，并通過所述燃氣三聯供中心向四聯供系統外部的用戶提供熱能、冷能和電能。
[0013]技術要點比較:
[0014]該專利文獻是闡述傳統燃氣三聯供中心和數據中心之間的相互配合運行，具有降低碳排放量的作用。而本發明主要對傳統的燃氣三聯供系統進行優化，達到提高綜合能源利用率的效果。

【發明內容】

[0015]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種大型內燃機冷熱電三聯供優化系統。
[0016]根據本發明提供的一種大型內燃機冷熱電三聯供優化系統，包括內燃機、集中供熱系統、余熱鍋爐、汽輪發電機、電制冷機以及制冷系統；
[0017]內燃機的第一缸套水管路出口連接集中供熱系統的換熱器熱流路通道入口；集中供熱系統的換熱器熱流路通道出口連接內燃機的第一缸套水管路入口 ；
[0018]內燃機的煙氣出口連接余熱鍋爐的第一換熱器熱流路通道入口；余熱鍋爐的第一換熱器熱流路通道出口連接余熱鍋爐的第二換熱器熱流路通道入口；余熱鍋爐的第二換熱器熱流路通道出口延伸至余熱鍋爐的外部形成排煙口 ；
[0019]余熱鍋爐的第一換熱器冷流路通道入口為進水口；余熱鍋爐的第一換熱器冷流路通道出口為蒸汽排出口并連接至汽輪發電機的蒸汽輸入口；汽輪發電機的電力輸出線連接至電制冷機的電源接口 ；
[0020]內燃機的第二缸套水管路出口連接余熱鍋爐的第二換熱器冷流路通道入口；余熱鍋爐的第二換熱器冷流路通道出口連接至制冷系統的換熱器熱流路通道入口；制冷系統的換熱器熱流路通道出口連接內燃機的第二缸套水管路入口。
[0021]優選地，制冷系統采用熱水型溴化鋰吸收式冷水機組。
[0022]優選地，內燃機的第一缸套水管路、第二缸套水管路為彼此獨立的管道。
[0023]優選地，內燃機的第一缸套水管路、第二缸套水管路經過內燃機內部的不同部位。
[0024]優選地，內燃機的第一缸套水管路的管壁吸熱面積小于內燃機的第二缸套水管路的管壁吸熱面積。
[0025]優選地，內燃機的第一缸套水管路出口的出水溫度低于內燃機的第二缸套水管路出口的出水溫度。
[0026]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0027]1、利用燃氣燃燒做功產生高品位電能；
[0028]2、利用內燃機的第一缸套水(90°C熱水)，通過溴化鋰機組產生冷凍水；
[0029]3、利用內燃機的第二缸套水(53°C熱水)，通過換熱器產生熱水為用戶供暖；
[0030]4、利用內燃機的余熱煙氣(375°C高溫尾氣)，通過余熱鍋爐，產生蒸汽，驅動汽輪機及發電機進行發電；
[0031]5、本發明所提供系統的能源利用率高達92%以上。
【附圖說明】
[0032]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0033]圖1為本發明提供的大型內燃機冷熱電三聯供優化系統的結構圖。
[0034]圖中:
[0035]1-內燃機
[0036]2-集中供熱系統
[0037]3-余熱鍋爐
[0038]4-汽輪發電機
[0039]5-電制冷機
[0040]6-制冷系統
【具體實施方式】
[0041]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0042]如圖1所示，根據本發明提供的一種大型內燃機冷熱電三聯供優化系統，包括內燃機1、集中供熱系統2、余熱鍋爐3、汽輪發電機4、電制冷機5以及制冷系統6;
[0043]內燃機I的第一缸套水管路出口連接集中供熱系統2的換熱器熱流路通道入口；集中供熱系統2的換熱器熱流路通道出口連接內燃機I的第一缸套水管路入口 ；
[0044]內燃機I的煙氣出口連接余熱鍋爐3的第一換熱器熱流路通道入口；余熱鍋爐3的第一換熱器熱流路通道出口連接余熱鍋爐3的第二換熱器熱流路通道入口；余熱鍋爐3的第二換熱器熱流路通道出口延伸至余熱鍋爐3的外部形成排煙口；
[0045]余熱鍋爐3的第一換熱器冷流路通道入口為進水口；余熱鍋爐3的第一換熱器冷流路通道出口為蒸汽排出口并連接至汽輪發電機4的蒸汽輸入口；汽輪發電機4的電力輸出線連接至電制冷機5的電源接口 ；
[0046]內燃機I的第二缸套水管路出口連接余熱鍋爐3的第二換熱器冷流路通道入口；余熱鍋爐3的第二換熱器冷流路通道出口連接至制冷系統6的換熱器熱流路通道入口；制冷系統6的換熱器熱流路通道出口連接內燃機I的第二缸套水管路入口。
[0047]制冷系統6采用熱水型溴化鋰吸收式冷水機組。內燃機I的第一缸套水管路、第二缸套水管路為彼此獨立的管道。內燃機I的第一缸套水管路、第二缸套水管路經過內燃機I內部的不同部位，從而得到溫度高低的兩種不同溫度的余熱水。內燃機I的第一缸套水管路的管壁吸熱面積小于內燃機I的第二缸套水管路的管壁吸熱面積。內燃機I的第一缸套水管路出口的出水溫度低于內燃機I的第二缸套水管路出口的出水溫度，例如，第一缸套水管路出口的出水溫度為53 °C，第二缸套水管路出口的出水溫度為90 0C。
[0048]在一個舉例中，以圖1為例，目前大型內燃機單臺可發電9000kW以上，以9340型為例，天然氣在內燃機內燃燒做功發電量9340kW，輸出能量有以下三種:
[0049]-180m3/h、溫度 53°C 的熱水；
[0050]-53400kg/h、375°C 的高溫煙氣；
[0051 ] -180m3/h、溫度 90°C 的熱水。
[0052]為了優化利用高溫煙氣及低溫熱水，本發明采用的創新性優化的工藝流程和舊有的工藝流程有著本質的區別。
[0053]傳統的內燃機冷熱電三聯供的工藝流程如下:
[0054]1、180m3/h、溫度53 °C的熱水直接通過冷卻塔進行降溫。
[0055]2、534001^/11、375°(:的高溫煙氣和1801113/11、溫度90°(:的熱水直接進入煙氣熱水型溴化鋰機組進行制冷。
[0056]傳統的內燃機冷熱電三聯供的缺點:
[0057]1、排煙溫度較高約140°C?160°C，導致內燃機的能源可利用率不到80%。
[0058]2、因季節原因導致用冷負荷變化較大，當用冷負荷較低時，導致較多的熱資源浪費，或系統無法運行而停機。
[0059]而本發明提供的大型內燃機冷熱電三聯供優化系統的工藝流程圖詳見圖1。其主要優化點有以下三點:
[0060]l、180m3/h、溫度53°C熱水在冬季可以進入換熱器進行集中供熱，不需要供熱時通過冷卻塔進行降溫。
[0061 ] 2、534001^/11、375°(:的高溫煙氣進入余熱鍋爐，產生5.1^11、220°(:的低壓飽和蒸汽，輸入汽輪機做功發電800kW，如冷量需求大時，再通過電制冷機提供冷量。不需要冷量時，800kW可直接上網。
[0062]3、考慮到余熱鍋爐的排煙溫度較高(約160°C)，可在余熱鍋爐后面增加低溫熱交換器，用160 °C的余熱鍋爐煙氣加熱180m3/h、溫度90 V的熱水，提高熱水溫度至95 °C，然后再將180m3/h、溫度95°C熱水輸入熱水型溴化鋰型機組產生冷量，從而提高溴化鋰型機組的COP值。這時余熱鍋爐煙氣的排放溫度降至98°C，極大提高系統的能源可利用率。
[0063]進一步地，如果53°C的熱水也被用來供熱，本發明系統的整體能源利用效率高達92%，如果53°C的熱水沒有被利用，本發明系統的整體能源利用效率也可達84%，遠遠高于傳統的工藝系統;本發明系統在應用中的冷量及電量易于合理分配，當冷量需求小時，可增加系統的發電量，從而克服傳統系統的缺點。
[0064]其中，內燃機I的第一缸套水管路出口向集中供熱系統2的換熱器熱流路通道入口提供180m3/h、溫度530C的熱水;集中供熱系統2的換熱器熱流路通道出口向內燃機I的第一缸套水管路入口提供溫度45°C的水；內燃機I的煙氣出口向余熱鍋爐3的第一換熱器熱流路通道入口提供53400kg/h、375°C的高溫煙氣;余熱鍋爐3的第二換熱器熱流路通道出口延伸至余熱鍋爐3的外部形成排煙口，以排放98°C的煙氣;余熱鍋爐3的第一換熱器冷流路通道出口向汽輪發電機4的蒸汽輸入口提供220°C的蒸汽；內燃機I的第二缸套水管路出口向余熱鍋爐3的第二換熱器冷流路通道入口提供180m3/h、溫度90 °C的熱水;余熱鍋爐3的第二換熱器冷流路通道出口向制冷系統6的換熱器熱流路通道入口提供180m3/h、溫度95°C的熱水;制冷系統6的換熱器熱流路通道出口向內燃機I的第二缸套水管路入口提供溫度76°C的水。
[0065]在一個【具體實施方式】中，冬季集中供熱:內燃機在工作時產生180m3/h、溫度53°C的缸套熱水，可通過循環栗，將此熱水打入換熱器中和循環供熱介質進行熱交換，達到集中供熱的功能，不僅利用了缸套熱水，還減少了冷卻設備的運行費用。
[0066]在一個【具體實施方式】中，余熱鍋爐結合汽輪發電機:53400kg/h、375°C的高溫煙氣直接進入余熱鍋爐產生5.lt/h、220°C的低壓飽和蒸汽，低壓飽和蒸汽推動蒸汽汽輪機發電800kW，可以和9340kW的電量一起并入國家電網，也可以通過電制冷機組產生冷量。這時煙氣溫度可降至160°C，再和180m3/h、溫度90°C的熱水進行熱交換，煙氣溫度降至98°C后排入大氣，90°C的熱水溫度可升至95 °C。
[0067]在一個【具體實施方式】中，制冷系統:180m3/h、溫度95°C的熱水通過循環水栗打入熱水型溴化鋰機組產生2782kW的冷量，溫度降至76°C又回到內燃機冷卻氣缸。如果熱水型溴化鋰機組滿足不了外界的需求，可以增加相應的電制冷機組。
[0068]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改，這并不影響本發明的實質內容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。
【主權項】
1.一種大型內燃機冷熱電三聯供優化系統，其特征在于，包括內燃機(I)、集中供熱系統(2)、余熱鍋爐(3)、汽輪發電機(4)、電制冷機(5)以及制冷系統(6); 內燃機(I)的第一缸套水管路出口連接集中供熱系統(2)的換熱器熱流路通道入口 ；集中供熱系統(2)的換熱器熱流路通道出口連接內燃機(I)的第一缸套水管路入口； 內燃機(I)的煙氣出口連接余熱鍋爐(3)的第一換熱器熱流路通道入口；余熱鍋爐(3)的第一換熱器熱流路通道出口連接余熱鍋爐(3)的第二換熱器熱流路通道入口 ；余熱鍋爐(3)的第二換熱器熱流路通道出口延伸至余熱鍋爐(3)的外部形成排煙口； 余熱鍋爐(3)的第一換熱器冷流路通道入口為進水口；余熱鍋爐(3)的第一換熱器冷流路通道出口為蒸汽排出口并連接至汽輪發電機(4)的蒸汽輸入口；汽輪發電機(4)的電力輸出線連接至電制冷機(5)的電源接口； 內燃機(I)的第二缸套水管路出口連接余熱鍋爐(3)的第二換熱器冷流路通道入口 ；余熱鍋爐(3)的第二換熱器冷流路通道出口連接至制冷系統(6)的換熱器熱流路通道入口；制冷系統(6)的換熱器熱流路通道出口連接內燃機(I)的第二缸套水管路入口。2.根據權利要求1所述的大型內燃機冷熱電三聯供優化系統，其特征在于，制冷系統(6)采用熱水型溴化鋰吸收式冷水機組。3.根據權利要求1所述的大型內燃機冷熱電三聯供優化系統，其特征在于，內燃機(I)的第一缸套水管路、第二缸套水管路為彼此獨立的管道。4.根據權利要求3所述的大型內燃機冷熱電三聯供優化系統，其特征在于，內燃機(I)的第一缸套水管路、第二缸套水管路經過內燃機(I)內部的不同部位。5.根據權利要求3所述的大型內燃機冷熱電三聯供優化系統，其特征在于，內燃機(I)的第一缸套水管路的管壁吸熱面積小于內燃機(I)的第二缸套水管路的管壁吸熱面積。6.根據權利要求1所述的大型內燃機冷熱電三聯供優化系統，其特征在于，內燃機(I)的第一缸套水管路出口的出水溫度低于內燃機(I)的第二缸套水管路出口的出水溫度。
【文檔編號】F25B29/00GK105909329SQ201610173961
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】唐子燁, 徐世洋, 吳挺
【申請人】上海光熱實業有限公司