[發(fā)明專利]一種冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN107178436B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設計）人: 鄭開云;黃志強
• 申請（專利權(quán)）人: 上海發(fā)電設備成套設計研究院
• 主分類號: F02G5/00
• 分類號: F02G5/00;F01K23/10;F02B63/04;F01K25/08;F01K7/32;F25B9/00;F25B15/06;F25B27/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;吳小麗

本發(fā)明提供了一種冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，包括燃氣內(nèi)燃機、乏氣排放回路、缸套冷卻水回路、低溫冷卻水回路、供熱回路、溴化鋰吸收式制冷機、超臨界二氧化碳循環(huán)子系統(tǒng)、有機工質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)。本發(fā)明還提供了一種冷熱電三聯(lián)供方法，燃氣內(nèi)燃機工作并推動發(fā)電機發(fā)電，釋放的余熱通過乏氣排放回路、缸套冷卻水回路、低溫冷卻水回路回收和利用，對燃氣內(nèi)燃機余熱進行分配，實現(xiàn)不同比例的冷量、熱量和電能輸出給供熱回路、超臨界二氧化碳循環(huán)子系統(tǒng)、有機工質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)，實現(xiàn)冷熱電三聯(lián)供。本發(fā)明超臨界二氧化碳和有機工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)效率高，顯著提高了燃氣內(nèi)燃機余熱發(fā)電效率和輸出功率。系統(tǒng)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，可用于分布式能源。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于燃氣內(nèi)燃機、超臨界二氧化碳及有機工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)的冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)及其工作方法，屬于分布式能源技術領域。

背景技術

天然氣是優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定、高效、安全、無毒和低污染的清潔能源，在世界能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位，也是未來能源技術發(fā)展的主要方向之一。燃氣冷熱電分布式能源是天然氣高效利用的絕佳途徑，可以實現(xiàn)高品質(zhì)的電與低品質(zhì)的冷、熱三種能量需求的有機統(tǒng)一。國內(nèi)外均十分重視燃氣冷熱電分布式能源，特別是美、日、歐等發(fā)達國家和地區(qū)，燃氣冷熱電分布式能源裝機容量增長迅速，技術應用上已處于成熟期。目前，我國分布式能源發(fā)展尚處于起步階段，但是市場需求迫切，發(fā)展前景廣闊。燃氣冷熱電分布式能源有著獨特的優(yōu)勢，這對于我國緩解霧霾問題，降低能源利用成本，支持城鎮(zhèn)化進程均十分有利。

基于燃氣內(nèi)燃機的冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)是應用最廣的分布式能源技術之一。燃氣內(nèi)燃機突出優(yōu)勢是發(fā)電效率高、環(huán)境適應性強、單位造價低、所需燃氣壓力低、操作簡單、運行可靠，但是，也存在余熱利用較為復雜的問題。燃氣內(nèi)燃機的余熱主要包括：400-550℃的乏氣，90-110℃的缸套冷卻水，50-80℃的中冷器和潤滑油冷卻水，這些余熱可以回收，其它的熱量散失(如：機體散熱)占比很小且難收回收。余熱利用可視需求分別從不同系統(tǒng)獲得，高品質(zhì)的乏氣余熱可用于發(fā)電，低品質(zhì)的缸套冷卻水可用于制冷或供熱，中冷器和潤滑油冷卻水的余熱品質(zhì)太低，只能用于要求不高的供熱場合。

近年來，以超臨界二氧化碳作為工質(zhì)的動力循環(huán)技術發(fā)展迅速，其系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、能量利用率高，中高溫余熱發(fā)電是這一循環(huán)的重要應用領域之一。有機工質(zhì)循環(huán)也廣泛用于低品位余熱發(fā)電，效果十分顯著。燃氣內(nèi)燃機的乏氣余熱溫度較高，十分適合超臨界二氧化碳循環(huán)，而超臨界二氧化碳透平排出工質(zhì)的溫度正好適合有機工質(zhì)循環(huán)，因此，三者可以組成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。燃氣內(nèi)燃機的缸套冷卻水適合作為溴化鋰吸收式制冷機的熱源，產(chǎn)生的冷量可以作為超臨界二氧化碳循環(huán)的冷源，也可以用于供冷。在供熱需求大的情況下，燃氣內(nèi)燃機余熱可直接輸入至熱負荷。

基于上述考慮，燃氣內(nèi)燃機、超臨界二氧化碳及有機工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)組成的冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)可以實現(xiàn)能源的“溫度對口，梯級利用”的目標，同時得益于超臨界二氧化碳循環(huán)和有機工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低的優(yōu)勢，十分有利于燃氣冷熱電分布式能源的小型化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是如何進一步提高燃氣內(nèi)燃機發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率和能量綜合利用率，并且使余熱發(fā)電系統(tǒng)更加緊湊和小型化。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是提供一種冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：包括以下部分：

一、燃氣內(nèi)燃機

作為系統(tǒng)的原動機的燃氣內(nèi)燃機與發(fā)電機一連接；

二、乏氣排放回路

燃氣內(nèi)燃機的乏氣出口連接乏氣換熱器一、氣換熱器三、乏氣換熱器四的高溫側(cè)入口，換熱器一的高溫側(cè)出口連接乏氣換熱器二的高溫側(cè)入口，乏氣換熱器四的高溫側(cè)出口連接乏氣換熱器五的高溫側(cè)入口，乏氣換熱器二、乏氣換熱器三、乏氣換熱器五的高溫側(cè)出口均連接燃氣內(nèi)燃機的乏氣入口；

三、缸套冷卻水回路