[發明專利]一種冷熱電聯供系統及方法

在審

• 申請號: 201910454468.0
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110173357A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 尹釗;張華良;周橋;王濤;高慶;譚春青;孫文超
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00;F02C9/26;F02C6/00;F01D17/16;F01D21/00;F04D27/00;F01K11/02;F25B27/02;F22B1/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

一種冷熱電聯供系統，包括：回熱循環燃氣輪機(100)，包括燃氣輪機本體(102)以及回熱裝置(103)，其中，燃氣輪機本體(102)用于將燃料與空氣混合燃燒后的高溫燃氣膨脹做功，并產生高溫廢氣，燃氣輪機本體(102)采用分軸式動力渦輪(1023)，且動力渦輪(1023)的渦輪導葉的角度可調節；回熱裝置(103)，用于一部分高溫廢氣加熱空氣，以提高輸入燃氣輪機本體(102)的空氣的溫度；余熱鍋爐(200)，用于利用另一部分高溫廢氣以及加熱過空氣的高溫廢氣加熱工質水，以使工質水加熱為高溫蒸汽；冷熱聯供系統(300)，用于利用一部分高溫蒸汽進行制熱，利用另一部分高溫蒸汽進行制冷。實現冷熱電聯供系統在滿足供能需求下，獲得最佳的能源利用率。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機技術領域，尤其涉及一種冷熱電聯供系統及方法。

背景技術

常采用回熱循環、熱電聯供或冷熱電聯供的方式提高燃氣輪機的熱效率，利用高溫排氣實現能源梯級利用，從而提高系統能源利用率。但目前冷熱電聯供系統中的燃氣輪機一般是幾何固定式結構，燃氣輪機在部分工況下易出現熱效率衰退，從而導致能源系統的能源利用率降低，不利于能源綜合利用與節能環保需求。因此亟待設計一種高效的冷、熱、電聯供系統，解決目前現有的冷、熱、電聯供系統中燃氣輪機部分工況性能衰退的問題，并通過合理的系統控制參數進行優化調節，在滿足冷、熱、電需求的同時，使得系統能源利用率最大化，實現多工況下系統的高效運行。

發明內容

(一)要解決的技術問題

基于上述技術問題，本發明提供了一種冷熱電聯供系統及方法，當用戶對供電、供熱或供冷的需求改變時，通過數據采集和控制裝置采集系統中關鍵位置的工作參數，保證燃氣輪機不超溫、不超轉與壓氣機不喘振的前提下，調節燃氣輪機燃油流量、動力渦輪導葉角度、廢氣流量分配和高溫蒸汽流量分配等參數，實現冷熱電聯供系統在滿足供能需求下，獲得最佳的能源利用率。

(二)技術方案

本發明提供了一種冷熱電聯供系統，包括：回熱循環燃氣輪機100，包括燃氣輪機本體102以及回熱裝置103，其中，燃氣輪機本體102用于將燃料與空氣混合燃燒后的高溫燃氣膨脹做功，并產生高溫廢氣，燃氣輪機本體102采用分軸式動力渦輪1023，且動力渦輪1023的渦輪導葉的角度可調節；回熱裝置103，用于一部分高溫廢氣加熱空氣，以提高輸入燃氣輪機本體102的空氣的溫度；余熱鍋爐200，用于利用另一部分高溫廢氣以及加熱過空氣的高溫廢氣加熱工質水，以使工質水加熱為高溫蒸汽；冷熱聯供系統300，用于利用一部分高溫蒸汽進行制熱，利用另一部分高溫蒸汽進行制冷，以使高溫蒸汽放熱后產生工質水，并將工質水送入余熱鍋爐200進行循環使用。

可選地，燃氣輪機本體102包括壓氣機1021、核心機渦輪1022、動力渦輪1023、發電機1024、多個轉速測量裝置1025以及導葉調節裝置1026，其中，壓氣機1021，用于壓縮空氣，并將壓縮后的空氣送入回熱裝置103；核心機渦輪1022，用于高溫燃氣的一級膨脹；動力渦輪1023，用于高溫燃氣的二級膨脹并帶動發電機1024做功產生電能；多個轉速測量裝置1025，分別用于測量壓氣機1021、核心機渦輪1022、動力渦輪1023以及發電機1024的轉速；導葉調節裝置1026，用于調節動力渦輪1023中導葉的角度；燃燒室1027用于燃料與空氣進行混合燃燒并產生高溫燃氣。

可選地，還包括數據采集與控制裝置400，用于采集并控制導葉調節裝置1026以調節動力渦輪1023的導葉角度。

可選地，回熱循環燃氣輪機100包括廢氣溫度測量裝置106以及廢氣流量控制裝置107，其中，廢氣溫度測量裝置106用于測量動力渦輪1023出口處高溫廢氣的溫度；廢氣流量控制裝置107，用于控制送入余熱鍋爐200和回熱裝置103的高溫廢氣的比例。