[實(shí)用新型]瓦斯-蒸汽-有機(jī)工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201922302029.6
• 申請(qǐng)日: 2019-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN211290236U
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱曉彥;宋忠亮;楊海鵬;陳春明;韓聳立;華春州
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東博特瑞節(jié)能環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): F24D3/18
• 分類號(hào): F24D3/18;F24D3/10;F24D19/10;F24F5/00;F01K11/02;F02B43/10
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 孫海杰

本實(shí)用新型提供了一種瓦斯?蒸汽?有機(jī)工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，涉及瓦斯處理的技術(shù)領(lǐng)域，該瓦斯?蒸汽?有機(jī)工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)包括供熱裝置、有機(jī)工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)、余熱發(fā)電系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)。本實(shí)用新型提供的瓦斯?蒸汽?有機(jī)工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的供熱裝置能夠通過燃燒瓦斯進(jìn)行發(fā)電，利用供熱系統(tǒng)與有機(jī)工質(zhì)凝結(jié)器和蒸汽凝結(jié)器進(jìn)行熱交換，從而使該瓦斯?蒸汽?有機(jī)工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)能夠適用煤礦工業(yè)場地與瓦斯發(fā)電利用場地距離較長地方，解決了抽氣供暖并聯(lián)溴化鋰吸收式制冷方式受制于煤礦工業(yè)場地與瓦斯發(fā)電利用場地距離的問題，提高該系統(tǒng)的適應(yīng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及瓦斯處理的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種瓦斯-蒸汽-有機(jī)工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

背景技術(shù)

煤層氣俗稱“瓦斯”是指儲(chǔ)存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產(chǎn)資源，屬非常規(guī)天然氣，是近一二十年在國際上崛起的潔凈、優(yōu)質(zhì)能源和化工原料。熱值是通用煤的2-5倍，1立方米純煤層氣的熱值相當(dāng)于1.13kg汽油、1.21kg標(biāo)準(zhǔn)煤，其熱值與天然氣相當(dāng)，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒后很潔凈。煤層氣空氣濃度達(dá)到5％-16％時(shí)，遇明火就會(huì)爆炸，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。煤層氣直接排放到大氣中，其溫室效應(yīng)約為二氧化碳的21倍，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞性極強(qiáng)。在采煤之前如果先開采煤層氣，煤礦瓦斯爆炸率將降低70％到85％。最近二十年，煤層氣得到了普遍的開發(fā)利用，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

低濃度瓦斯是指甲烷濃度低于30％的煤層氣，其中低瓦斯?jié)舛取?％時(shí)，采用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用；1％≤超低瓦斯?jié)舛?％，通過蓄熱氧化技術(shù)進(jìn)行利用的途徑，在煤礦現(xiàn)場已有成功的工業(yè)應(yīng)用案例。

對(duì)于已公開的利用瓦斯進(jìn)行冷熱電聯(lián)產(chǎn)的技術(shù)方案中效率最高的有以下兩種：

1、低濃度供熱裝置發(fā)電+余熱鍋爐+蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電+抽氣、缸套水供暖并聯(lián)溴化鋰吸收式制冷。

2、超低濃度瓦斯氧化+余熱鍋爐+蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電+抽氣供暖并聯(lián)溴化鋰吸收式制冷。

若結(jié)合已公開的蒸汽朗肯-有機(jī)工質(zhì)朗肯聯(lián)合循環(huán)發(fā)電供暖技術(shù)則效率進(jìn)一步提高可以得到以下兩種技術(shù)路線：

3、低濃度供熱裝置發(fā)電+余熱鍋爐+蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電+有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電(利用蒸汽凝汽器熱+缸套水熱+排煙熱)+抽氣、缸套水供暖并聯(lián)溴化鋰吸收式制冷。

4、超低濃度瓦斯氧化+余熱鍋爐+蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電+有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電(利用蒸汽凝汽器熱+排煙熱)+抽氣供暖并聯(lián)溴化鋰吸收式制冷。

以第3方案為例，發(fā)電效率可以比僅用低濃度供熱裝置發(fā)電提高10％左右，比第1方案提高2.5％左右；以第4方案為例結(jié)合了有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電效率比第2方案提高1.5％左右。

但目前有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電單位千瓦投資高昂，第3、4方案為了追求理論上最高的發(fā)電效率，犧牲了蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電量，增大有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電量，導(dǎo)致系統(tǒng)單位千瓦投資大幅提高。

另一方面，煤礦企業(yè)的冷熱需求主要集中在工業(yè)場地內(nèi)，主要有以下幾種需求：1.深部開采的煤礦井下降溫需求(夏季或全年)；2.地面建筑降溫需求(夏季)；3.地面井筒防凍需求(冬季)；4.地面建筑采暖需求(冬季)；5.地面洗浴熱水加熱需求(全年)。而這些需求的冷熱負(fù)荷，具有波動(dòng)大，季節(jié)性波動(dòng)達(dá)到20％～100％(如供熱或供冷初期與極端天氣)。

瓦斯利用系統(tǒng)若要在兼顧發(fā)電效率的同時(shí)匹配以上供熱供冷需求，會(huì)出現(xiàn)以下幾種典型的情況：

1、常規(guī)負(fù)荷瓦斯發(fā)電尾部煙氣余熱量供暖或供冷極端負(fù)荷。

2、瓦斯發(fā)電尾部煙氣余熱量≥供暖或供冷極端負(fù)荷。