一种冷热电联供蓄能系统的制作方法

本实用新型涉及一种冷热电联供蓄能系统，属于余热利用系统技术领域。

背景技术：

现有技术的大型热电三连供机组中，在有蒸汽用户的情况下，一般烟气回收时配置余热锅炉及蓄热器，锅炉参数根据蒸汽用户的需求设计，同时最大化的回收烟气的余热。而蓄热器根据蒸汽用户的蒸汽参数、负载波动情况设计。有的余热锅炉后还配置汽轮发电机组，汽轮机抽汽作为吸收式热泵的驱动，同时制冷或者制热，达到烟气余热梯级利用，最大化回收的目的。

小型热电三联供机组中，电的波动不大，通常通过连网的市电补充，在没有大电网的情况下，可配置余热锅炉及汽轮机发电机组或其他的储电措施，如公开号为cn207674755u的中国实用新型专利，公开了一种太阳源的蓄能型非电燃气机热泵冷热电联供系统，采用太阳能平衡电负荷。

而热的平衡非常困难。在无蒸汽用户的情况下，最常规的方案为发电机组 烟气型冷（热）水机组。这种方案出发点是投资省，占地面积少，设计满负荷时热效率高。在实际运行中，由于负荷波动大，导致实际机组的热效率远远低于70%，许多运营项目的实际回收期延长，经济性不高，这也是目前小型热电机的普遍现象。

为满足用户的热（冷）需求，制冷时，机组一般还配置有电制冷型冷水机组，同时配备一定容量的蓄冷器；制热时，机组配置有热水箱或者相变蓄热材料，来平衡冷（热）需求的波动。

采用电制冷型水机组调节用冷需求，在城市中，夏季用电往往不足，采用电制冷违背了热电三连供机组的设计初衷。

采用热水箱蓄热，热水箱单位体积的储热能力非常小，以常规的供热出水/回水温度60℃/50℃来说，水的储热能力极限为41.9kj/kg，配置足够容量的热水箱来平衡热波动往往导致占地面积很大；采用相变蓄热材料，虽然单位质量的相变蓄热材料的储热比热达250kj/kg，但相变蓄热材料的造价高，项目的经济性很差。

公开号为cn103352746b的中国发明专利公开了一种基于熔盐蓄热的天然气冷热电供能装置，通过在烟气侧配置熔岩相变材料，来达到稳定负载的目的。这种配置的缺点是投资大，而且高温型熔岩相变侧料存储容易泄漏，导致环境污染，这种方案目前可行性不高。

公开号为cn110206599a的中国发明专利公开了一种冷热电联储联供系统，通过设置空气压缩系统及压缩空气膨胀做工系统来平衡电、热、冷的负荷波动，这种配置一方面受空气压缩机效率低的影响，机组整体效率非常低，另一方面受压缩空气储气装置容量、压力、单位体积的储热量的影响，蓄热能力非常有限，应用价值不高。

上述方案虽勉强具有蓄能作用，但蓄能能力都有限，而且随着设备的增多，维护工作量增大，运维成本高，项目的经济性非常低。

技术实现要素：

针对现有机组热负荷利用率低的问题，本实用新型提出一种经济型提高热效率的冷热电联供蓄能系统，具备蓄热或蓄冷、调峰的能力，具体方案如下：包括燃气发电机组，所述燃气发电机组的排烟管道上安装有余热锅炉，所述余热锅炉的高压蒸汽出口与高压蒸汽蓄热器的入口相连，所述高压蒸汽蓄热器的出口通过减温减压器及流量调节装置与分汽缸的入口相连，所述余热锅炉的低压蒸汽出口与低压蒸汽蓄热器的入口相连，所述低压蒸汽蓄热器的出口与所述分汽缸的入口相连；所述分汽缸的出口与至少一台蒸汽吸收型热泵的蒸汽入口相连，各蒸汽吸收型热泵的冷凝水出口与所述余热锅炉的回水箱相连；各蒸汽吸收型热泵的冷媒出水口与冷水箱及冷媒供水管网相连，冷媒供水管网与各冷用户相连，各冷用户的回水通过冷媒回水管网与各蒸汽吸收型热泵的冷媒回水口相连；各蒸汽吸收型热泵的热水供水口与热水箱及供热管网相连，供热管网与各热用户相连，热用户的热回水通过热水回水管网与各蒸汽吸收型热泵的热水回水口相连。

进一步的，所述余热锅炉的烟气出口与烟气热水换热器的烟气入口相连，所述烟气热水换热器的烟气出口与排烟道相连，所述烟气热水换热器的热水出口与水水换热器的热侧入口相连，所述水水换热器的热侧出口与所述烟气热水换热器的热水入口相连，所述水水换热器的供水口与所述供热管网相连，所述水水换热器的回水口与所述热水回水管网相连。

进一步的，所述减温减压器的减温装置与减温水管相连，所述减温减压器的减压阀开度受控于所述流量调节装置的入口蒸汽压力。

进一步的，所述高压蒸汽蓄热器的进出口之间设有高压蓄热器旁通阀，所述低压蒸汽蓄热器的进出口之间设有低压蓄热器旁通阀。

进一步的，所述高压蒸汽蓄热器、低压蒸汽蓄热器和分汽缸分别配置有安全阀、逆止阀和排污阀，所述高压蒸汽蓄热器和低压蒸汽蓄热器还配置有补水装置及其逆止阀。

进一步的，所述低压蒸汽蓄热器配置有水水换热器。

本冷热电联供蓄能系统取得了以下有益效果：1、余热锅炉安装在燃气发电机组的排烟道上，回收高位烟气的余热，在燃气发电机组的排烟温度为450-500℃时，余热锅炉能将排烟温度降低到100℃以下，余热锅炉产生的高压蒸汽进入高压蒸汽蓄热器存储，然后通过减温减压器和流量调节装置进入分汽缸；余热锅炉产生的低压蒸汽进入低压蒸汽蓄热器存储，然后直接进入分汽缸；从分汽缸输出的蒸汽进入各蒸汽吸收型热泵作为驱动热源，蒸汽吸收型热泵同时产生7-15℃的冷媒水和47℃以上的供热水，既可制冷又可供热实现了一机两用，使烟气余热在全年均能得到很好的利用。

2、从蒸汽吸收型热泵排出的冷凝水进入余热锅炉的回水箱回收，重新回到余热锅炉中循环蒸发。从蒸汽吸收型热泵的冷媒出水口排出的冷媒水通过冷媒供水管网供给各冷用户，各冷用户排出的冷媒水进入冷媒回水管网，然后回到各蒸汽吸收型热泵的冷媒回水口循环制冷。从蒸汽吸收型热泵的热水供水口排出的供热水通过供热管网供给各热用户，各热用户的热回水进入热水回水管网，然后回到各蒸汽吸收型热泵的热水回水口循环制热。如此实现了蒸汽冷凝水、冷媒水及供热水的完全循环利用，进一步提高本系统的能效。

3、当用热或用冷负荷低时，余热锅炉产生的0.2-0.8mpa低压蒸汽通过低压蒸汽蓄热器存储，并且作为蒸汽吸收型热泵的驱动热源；余热锅炉产生的1.4-2.5mpa高压蒸汽进入高压蒸汽蓄热器存储起来，当高压蒸汽蓄热器存储满时，高压蒸汽可部分通过减温减压器降温减压和流量调节装置调节流量后，作为蒸汽吸收型热泵的驱动热源，保持余热锅炉安全生产的最低负荷。

4、当用热或用冷负荷增大到超过常规机组的供热能力时，存储在高压蒸汽蓄热器中的高压蒸汽通过减温减压器减温减压和流量调节装置调节流量后，进入蒸汽吸收型热泵的蒸汽入口，提高冷媒水和供热水的产量，满足峰值负荷需求。高压蒸汽蓄热器的压力降低，可以使余热锅炉的蒸汽产量增大，排烟温度也降低，因此机组的供热和供冷能力得以提高。

5、通过在负荷低时存储蒸汽，负荷高时供给蒸汽吸收型热泵，达到调节供热（冷）的目的，能够经济合理地解决用热（冷）负荷波动下机组热效率低的问题。

6、单个高压蒸汽蓄热器的容积为最大可达200m³，充热压力为1.4-2.5mpa，放热压力0.2-0.8mpa，最大蓄热量超过80gj，单位体积蓄热量远超过热水罐，与热水蓄热器相比，即可蓄热，也可蓄冷，同样的蓄热能力占地面积只有热水蓄热器的1/10左右；且同样蓄热能力的工程造价只有相变蓄热的1/3左右，具有很大的推广意义。

7、减温减压器及流量调节装置根据蒸汽吸收型热泵的驱动蒸汽参数选型，保证溴化锂机组的安全稳定运行。通过设置蒸汽蓄热器、减温减压器及流量调节装置，可同时满足夏季制冷，冬季制热的调峰需求；配合小型冷水箱和热水箱，可以缓冲冷热负荷的小幅波动，提高机组的稳定性，可大大降低项目的设备投入，同时提高了机组的热效率。

8、本实用新型可以作为现有普遍采用的燃气内燃机 烟气型吸收式制冷机组的蓄能改造方案，可与其他烟气型吸收式冷（热）水机组、热水型吸收式冷（热）水机组等同时运行，即可以作为调峰机组也可以作为常用机组，根据实际的负载波动情况，配置本蓄能系统。

9、根据热负荷的情况，在烟道尾部设置烟气热水换热器，利用烟气的余热加热热水，再进入水水换热器间接换热，水水换热器输出的供热热水进入供热管网，向热用户供热，热水回水管网的供热回水回到水水换热器的回水口，如此可最大化利用烟气余热。低压蒸汽蓄热器也可以通过水水换热器直接向热用户供热，增加系统的供热能力。

附图说明

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

图1为本实用新型冷热电联供蓄能系统的流程图。

图中：1、燃气发电机组，2、余热锅炉，3、高压蒸汽蓄热器，3-1、高压蓄热器旁通阀，4、减温减压器，4-1、减温水管，5、流量调节装置，6、低压蒸汽蓄热器，6-1、低压蓄热器旁通阀，7、分汽缸，8、蒸汽吸收型热泵，9、烟气热水换热器，10、水水换热器，11、热水箱，12、冷水箱，13-1、冷媒供水管网，13-2、冷媒回水管网，14、冷用户，15-1、供热管网，15-2、热水回水管网，16、热用户。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的经济型提高热效率的冷热电联供蓄能系统，包括燃气发电机组1，燃气发电机组1向电网供电，燃气发电机组1的排烟管道上安装有余热锅炉2，余热锅炉2的高压蒸汽出口与高压蒸汽蓄热器3的入口相连，高压蒸汽蓄热器3的出口通过减温减压器4及流量调节装置5与分汽缸7的入口相连，余热锅炉2的低压蒸汽出口与低压蒸汽蓄热器6的入口相连，低压蒸汽蓄热器6的出口与分汽缸7的入口相连；减温减压器4及流量调节装置5根据蒸汽吸收型热泵8的驱动蒸汽参数选型，保证溴化锂机组的安全稳定运行。

分汽缸7的出口与至少一台蒸汽吸收型热泵8的蒸汽入口相连，各蒸汽吸收型热泵8的冷凝水出口与余热锅炉2的回水箱相连；各蒸汽吸收型热泵8的冷媒出水口与冷水箱12及冷媒供水管网13-1相连，冷媒供水管网13-1与各冷用户14相连，各冷用户14的回水通过冷媒回水管网13-2与各蒸汽吸收型热泵8的冷媒回水口相连。

各蒸汽吸收型热泵8的热水供水口与热水箱11及供热管网15-1相连，供热管网15-1与各热用户16相连，热用户16的热回水通过热水回水管网15-2与各蒸汽吸收型热泵8的热水回水口相连。

减温减压器4的减温装置与减温水管4-1相连，减温减压器4的减压阀开度受控于流量调节装置5的入口蒸汽压力。

高压蒸汽蓄热器3的进出口之间设有高压蓄热器旁通阀3-1，打开高压蓄热器旁通阀3-1，余热锅炉2出口的高压蒸汽可直接进入减温减压器4。低压蒸汽蓄热器6的进出口之间设有低压蓄热器旁通阀6-1，打开低压蓄热器旁通阀6-1，余热锅炉2出口的低压蒸汽可直接进入分汽缸7。

高压蒸汽蓄热器3、低压蒸汽蓄热器6和分汽缸7分别配置有安全阀、逆止阀和排污阀，高压蒸汽蓄热器3和低压蒸汽蓄热器6还配置有补水装置及其逆止阀。

根据热负荷的情况，余热锅炉2的烟气出口与烟气热水换热器9的烟气入口相连，烟气热水换热器9的烟气出口与排烟道相连，烟气热水换热器9的热水出口与水水换热器10的热侧入口相连，水水换热器10的热侧出口与烟气热水换热器9的热水入口相连，水水换热器10的供水口与供热管网15-1相连，水水换热器10的回水口与热水回水管网15-2相连。利用烟气的余热加热热水，再进入水水换热器10间接换热，水水换热器10输出的供热热水进入供热管网15-1，向热用户16供热，热水回水管网15-2的供热回水回到水水换热器10的回水口，如此可最大化利用烟气余热。

低压蒸汽蓄热器6可配置有水水换热器，低压蒸汽蓄热器6也可以通过水水换热器直接向热用户16供热，增加系统的供热能力。

余热锅炉2安装在燃气发电机组1的排烟道上，回收高位烟气的余热，在燃气发电机组1的排烟温度为450-500℃时，余热锅炉2能将排烟温度降低到100℃以下，余热锅炉2产生的高压蒸汽进入高压蒸汽蓄热器3存储，然后通过减温减压器4和流量调节装置5进入分汽缸7；余热锅炉2产生的低压蒸汽进入低压蒸汽蓄热器6存储，然后直接进入分汽缸7；从分汽缸7输出的蒸汽进入各蒸汽吸收型热泵8作为驱动热源，蒸汽吸收型热泵8同时产生7-15℃的冷媒水和47℃以上的供热水，既可制冷又可供热实现了一机两用，使烟气余热在全年均能得到很好的利用。

从蒸汽吸收型热泵8排出的冷凝水进入余热锅炉2的回水箱回收，重新回到余热锅炉2中循环蒸发。从蒸汽吸收型热泵8的冷媒出水口排出的冷媒水通过冷媒供水管网13-1供给各冷用户14，各冷用户14排出的冷媒水进入冷媒回水管网13-2，然后回到各蒸汽吸收型热泵8的冷媒回水口循环制冷。从蒸汽吸收型热泵8的热水供水口排出的供热水通过供热管网15-1供给各热用户16，各热用户16的热回水进入热水回水管网15-2，然后回到各蒸汽吸收型热泵8的热水回水口循环制热。如此实现了蒸汽冷凝水、冷媒水及供热水的完全循环利用，进一步提高本系统的能效。

当用热或用冷负荷低时，余热锅炉2产生的0.2-0.8mpa低压蒸汽通过低压蒸汽蓄热器6存储，并且作为蒸汽吸收型热泵8的驱动热源；余热锅炉2产生的1.4-2.5mpa高压蒸汽进入高压蒸汽蓄热器3存储起来，当高压蒸汽蓄热器3存储满时，高压蒸汽可部分通过减温减压器4降温减压和流量调节装置5调节流量后，作为蒸汽吸收型热泵8的驱动热源，保持余热锅炉2安全生产的最低负荷。

当用热或用冷负荷增大到超过常规机组的供热能力时，存储在高压蒸汽蓄热器3中的高压蒸汽通过减温减压器4减温减压和流量调节装置5调节流量后，进入蒸汽吸收型热泵8的蒸汽入口，提高冷媒水和供热水的产量，满足峰值负荷需求。高压蒸汽蓄热器3的压力降低，可以使余热锅炉2的蒸汽产量增大，排烟温度也降低，因此机组的供热和供冷能力得以提高。

通过在负荷低时存储蒸汽，负荷高时供给蒸汽吸收型热泵8，达到调节供热（冷）的目的，能够经济合理地解决用热（冷）负荷波动下机组热效率低的问题。

通过设置蒸汽蓄热器、减温减压器4及流量调节装置5，可同时满足夏季制冷，冬季制热的调峰需求；配合小型冷水箱12和热水箱11，可以缓冲冷热负荷的小幅波动，提高机组的稳定性，可大大降低项目的设备投入，同时提高了机组的热效率。

本系统可以作为现有普遍采用的燃气内燃机 烟气型吸收式制冷机组的蓄能改造方案，可与其他烟气型吸收式冷（热）水机组、热水型吸收式冷（热）水机组等同时运行，即可以作为调峰机组也可以作为常用机组，根据实际的负载波动情况，配置本蓄能系统。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。