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CN108167076B - 一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统 - Google Patents

一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统 Download PDF

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Abstract

一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统，采用天然气发电系统产出电能，并将产生的高温烟气回收到余热锅炉；余热锅炉将高温烟气转化为蒸汽并为蒸汽发电系统提供动力来源，剩余烟气为热利用系统提供热能；蒸汽发电系统将蒸汽一方面输送到蒸汽存储系统，另一方面与太阳能集热系统提供的蒸汽混合用于产出电能；太阳能集热系统产出蒸汽并分别输送给蒸汽发电系统和蒸汽存储系统；热利用系统利用剩余烟气以及蒸汽存储系统中并未被多选择制冷系统利用的蒸汽，产出生活热水；多选择制冷系统通过三种不同的制冷方式提供冷气供应。本发明优化了蒸汽利用的过程，有效地提高了能源利用率，为不同品位的能量提供了更适宜、更充足的能源供应。

Description

一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统
技术领域
本发明属于分布式能源领域，具体涉及一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统。
背景技术
分布式能源系统是一种建在用户端的能源供应方式，可独立运行，也可以并网运行，是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，将用户多种能源需求，以及资源配置状况进行系统整合优化，采用需求应对式设计和模式化配置的新型能源系统是相对集中供能的分散式供能方式。
分布式能源系统对能量的利用更加严格，其目标是获得从一次能源到终端利用全过程的最高能效和最大经济效益。这要通过在整个系统安排科学、优化用能，包括从一次能源的选择，到中间各环节的二次能源的综合利用，直到最后的终端需求的优化选择。
随着社会可持续发展的需要，可再生能源在整个能源系统中所占比例越来越大，如取之不尽的太阳能，其光热利用温度可以从50℃到1000℃，应用范围广。分布式能源系统内部不同的子系统或过程对输入的热能有不同的要求，因此将太阳能利用与天然气能源系统综合集成，根据不同品位的能量需求提供相应的能源供应，以获得最大能源利用效率，这即是本系统的技术背景所在。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统，其特征在于，包括：天然气发电系统、余热锅炉、蒸汽发电系统、太阳能集热系统、蒸汽存储系统、热利用系统和多选择制冷系统；
所述天然气发电系统一方面通过天然气产出电能供给到用电终端，另一方面将产电过程中产生的高温烟气通过烟气管道回收到余热锅炉；
所述余热锅炉将高温烟气转化为蒸汽并通过蒸汽管道为蒸汽发电系统提供动力来源，剩余未完全利用的烟气则通过烟气管道为热利用系统提供热能；
所述蒸汽发电系统将蒸汽一方面通过蒸汽管道输送到蒸汽存储系统，另一方面与太阳能集热系统提供的蒸汽混合用于产出电能，并供给到用电终端；
所述太阳能集热系统利用太阳能产出蒸汽并通过蒸汽管道分别输送给蒸汽发电系统和蒸汽存储系统作为补充；
所述蒸汽存储系统通过蒸汽管道为热利用系统和多选择制冷系统提供蒸汽来源；
所述热利用系统利用余热锅炉剩余未完全利用的烟气以及蒸汽存储系统中并未被多选择制冷系统利用的蒸汽，产出生活热水供给到用热终端；
所述多选择制冷系统通过三种不同的制冷方式为用冷终端提供冷气供应。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
所述天然气发电系统包括燃气轮机和第一发电机，燃气轮机利用天然气做功并驱动第一发电机发电，同时燃气轮机产生的高温烟气流入余热锅炉中。
所述蒸汽发电系统包括抽凝汽轮机和第二发电机，余热锅炉将蒸汽输送至抽凝汽轮机，抽凝汽轮机将蒸汽一方面输送到蒸汽存储系统中，另一方面与太阳能集热系统提供的蒸汽混合，驱动第二发电机发电。
所述多选择制冷系统包括控制器、蒸汽分流控制阀、蒸汽吸收制冷机组、蓄冰制冷装置和电压缩制冷装置，控制器在蒸汽吸收制冷机组、蓄冰制冷装置和电压缩制冷装置这三种制冷方式中进行选择，蒸汽存储系统为蒸汽吸收制冷机组提供蒸汽来源，蒸汽分流控制阀设置在蒸汽吸收制冷机组和蓄冰制冷装置之间，在蒸汽分流控制阀的控制下，蒸汽吸收制冷机组使用后剩余的蒸汽能够输送至蓄冰制冷装置进行利用。
所述热利用系统包括热交换器和热水存储设备，热交换器利用余热锅炉剩余未完全利用的烟气以及蒸汽存储系统中并未被蒸汽吸收制冷机组利用的蒸汽对冷水进行加热，并产出热水存储在热水存储设备。
所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、输水管道、蒸汽输出管道和蒸汽分流控制阀，太阳能集热器利用太阳能对输水管道输入的水进行加热，并产生蒸汽通过蒸汽分流控制阀和蒸汽输出管道分别输送至蒸汽发电系统和蒸汽存储系统。
所述蒸汽存储系统包括蒸汽存储设备和蒸汽分流控制阀，蒸汽存储设备中存储的蒸汽通过蒸汽分流控制阀分别输送至热利用系统和多选择制冷系统。
所述蒸汽吸收制冷机组为溴化锂蒸汽吸收制冷机组。
所述蓄冰制冷装置包括氨吸收制冰机组、传送带、蓄冰槽以及蓄冰制冷机组，氨吸收制冰机组吸收蒸汽吸收制冷机组使用后剩余的蒸汽制冰，产出的冰通过传送带送入蓄冰槽中，蓄冰制冷机组为用户供冷。
本发明的有益效果是：在传统的天然气分布式能源系统的基础上复合了太阳能这种可再生能源，优化了蒸汽利用的过程，有效地提高了能源利用率，为不同品位的能量提供了更适宜、更充足的能源供应，同时天然气与太阳能的结合，以及多选择制冷系统的设计让太阳能这种非稳定能源能够稳定利用。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示的蒸汽优化利用的综合分布式能源系统，包括天然气发电系统、余热锅炉、蒸汽发电系统、太阳能集热系统、蒸汽存储系统、热利用系统以及多选择制冷系统。
天然气发电系统一方面通过第一发电机产出电能，另一方面将高温烟气通过烟气管道回收到余热锅炉。余热锅炉将高温烟气转化为蒸汽通过蒸汽管道为蒸汽发电系统提供动力来源，剩余未利用完全的烟气通过烟气管道为热利用系统提供热能。蒸汽发电系统将蒸汽一方面通过蒸汽管道输送到蒸汽存储系统，另一方面与太阳能集热系统提供的蒸汽混合，通过第二发电机产出电能。太阳能集热系统产出蒸汽通过蒸汽管道分别输送给蒸汽发电系统和蒸汽存储系统作为补充。蒸汽存储系统为热利用系统和多选择制冷系统通过蒸汽管道提供蒸汽来源。热利用系统利用余热锅炉剩余烟气以及蒸汽存储系统中的多选择制冷系统未利用的蒸汽，通入热交换器中产出生活热水。多选择制冷系统通过三种不同制冷方式的综合利用为用户提供最合理冷气供应。
天然气发电系统包括燃气轮机和第一发电机，燃气轮机以天然气为燃烧气体，做功并驱动第一发电机发电，同时燃气轮机产生的高温烟气流入余热锅炉中。
蒸汽发电机包括抽凝汽轮机和第二发电机，余热锅炉将蒸汽输送至抽凝汽轮机，抽凝汽轮机将蒸汽一方面输送到蒸汽存储系统中，另一方面与太阳能集热系统提供的蒸汽混合，驱动第二发电机发电。第一、第二发电机产生的电能可以满足用电终端的用电需求，这种需求在系统中包括：可以提供该系统中的设备用电，如电压缩制冷装置；剩余电量可以并网。
太阳能集热系统包括太阳能集热器、输水管道、蒸汽输出管道以及蒸汽分流控制阀，太阳能集热器利用太阳能对输水管道输入的水进行加热，并产生蒸汽通过蒸汽分流控制阀和蒸汽输出管道分别输送至蒸汽发电系统和蒸汽存储系统。
蒸汽存储系统包括蒸汽存储设备以及蒸汽分流控制阀，蒸汽存储设备中存储的蒸汽通过蒸汽分流控制阀分别输送至热利用系统和多选择制冷系统。
热利用系统包括热交换器、输水管道以及热水存储设备，热交换器利用余热锅炉剩余未完全利用的烟气以及蒸汽存储系统中并未被蒸汽吸收制冷机组利用的蒸汽对冷水进行加热，并产出热水存储在热水存储设备。
多选择制冷系统包括控制器、溴化锂蒸汽吸收制冷机组、蒸汽分流控制阀、蓄冰制冷装置和电压缩制冷装置。控制器在蒸汽吸收制冷机组、蓄冰制冷装置和电压缩制冷装置这三种制冷方式中进行选择，蒸汽存储系统为蒸汽吸收制冷机组提供蒸汽来源，蒸汽分流控制阀设置在蒸汽吸收制冷机组和蓄冰制冷装置之间，在蒸汽分流控制阀的控制下，蒸汽吸收制冷机组使用后剩余的蒸汽能够输送至蓄冰制冷装置进行利用。根据用户用冷的需求量以及蒸汽存储系统中蒸汽的存储量，控制器会选择不同的制冷方式。当太阳能充足且用户用冷需求量多时，则通过溴化锂蒸汽吸收制冷机组为用户提供冷气，若冷气不足时控制器可控制电压缩制冷作为补充。当太阳能充足且用户用冷需求量少时，在蒸汽分流控制阀的控制下，可以让溴化锂机组使用后的剩余蒸汽被氨吸收蓄冰制冷装置利用，产冰并存储下来，此外，在特定时节（冬天）还可以通过蒸汽存储系统进行蒸汽的分流控制，将更多的蒸汽用于产出热水，满足用户用冷需求量少但用热需求量多的这种情况。当太阳能不足时，例如夜间，（有存冰）可以用蓄冰制冷装置满足用户用冷需求，若冷气不足时控制器可控制电压缩制冷作为补充。在太阳能极其匮乏的时候（无存冰），电压缩制冷是用户用冷需求的保障。
蓄冰制冷装置包括氨吸收制冰机组、传送带、蓄冰槽以及蓄冰制冷机组，氨吸收制冰机组吸收低压蒸汽（溴化锂机组使用后剩余蒸汽）制冰，产出的冰通过传送带送入蓄冰槽中，需要时再开启蓄冰制冷机组为用户供冷。
本发明的提供了一种综合能源利用系统，其采用清洁的天然气作为燃料，同时采用太阳能这种新能源作为补充，能够有效减少燃料成本；在发电的同时实现制冷和制热，以满足用户冷、热、电三种用能需求，发电系统采用天然气发电和蒸汽发电，制热是余热利用，制冷则根据蒸汽量的实际情况选择不同的方案。该系统实现了蒸汽利用最大化，极大地提高了系统综合能源利用率。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统，其特征在于，包括：天然气发电系统、余热锅炉、蒸汽发电系统、太阳能集热系统、蒸汽存储系统、热利用系统和多选择制冷系统；
所述天然气发电系统一方面通过天然气产出电能供给到用电终端，另一方面将产电过程中产生的高温烟气通过烟气管道回收到余热锅炉；
所述余热锅炉将高温烟气转化为蒸汽并通过蒸汽管道为蒸汽发电系统提供动力来源，剩余未完全利用的烟气则通过烟气管道为热利用系统提供热能；
所述蒸汽发电系统将蒸汽一方面通过蒸汽管道输送到蒸汽存储系统，另一方面与太阳能集热系统提供的蒸汽混合用于产出电能，并供给到用电终端；
所述太阳能集热系统利用太阳能产出蒸汽并通过蒸汽管道分别输送给蒸汽发电系统和蒸汽存储系统作为补充；
所述蒸汽存储系统通过蒸汽管道为热利用系统和多选择制冷系统提供蒸汽来源；所述蒸汽存储系统包括蒸汽存储设备和蒸汽分流控制阀，蒸汽存储设备中存储的蒸汽通过蒸汽分流控制阀分别输送至热利用系统和多选择制冷系统；
所述热利用系统利用余热锅炉剩余未完全利用的烟气以及蒸汽存储系统中并未被多选择制冷系统利用的蒸汽，产出生活热水供给到用热终端；
所述多选择制冷系统通过三种不同的制冷方式为用冷终端提供冷气供应；
所述天然气发电系统包括燃气轮机和第一发电机，燃气轮机利用天然气做功并驱动第一发电机发电，同时燃气轮机产生的高温烟气流入余热锅炉中；
所述蒸汽发电系统包括抽凝汽轮机和第二发电机，余热锅炉将蒸汽输送至抽凝汽轮机，抽凝汽轮机将蒸汽一方面输送到蒸汽存储系统中，另一方面与太阳能集热系统提供的蒸汽混合，驱动第二发电机发电；
所述多选择制冷系统包括控制器、蒸汽分流控制阀、蒸汽吸收制冷机组、蓄冰制冷装置和电压缩制冷装置，控制器在蒸汽吸收制冷机组、蓄冰制冷装置和电压缩制冷装置这三种制冷方式中进行选择，蒸汽存储系统为蒸汽吸收制冷机组提供蒸汽来源，蒸汽分流控制阀设置在蒸汽吸收制冷机组和蓄冰制冷装置之间，在蒸汽分流控制阀的控制下，蒸汽吸收制冷机组使用后剩余的蒸汽能够输送至蓄冰制冷装置进行利用。
2.如权利要求1所述的一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统，其特征在于：所述热利用系统包括热交换器和热水存储设备，热交换器利用余热锅炉剩余未完全利用的烟气以及蒸汽存储系统中并未被蒸汽吸收制冷机组利用的蒸汽对冷水进行加热，并产出热水存储在热水存储设备。
3.如权利要求1所述的一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统，其特征在于：所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、输水管道、蒸汽输出管道和蒸汽分流控制阀，太阳能集热器利用太阳能对输水管道输入的水进行加热，并产生蒸汽通过蒸汽分流控制阀和蒸汽输出管道分别输送至蒸汽发电系统和蒸汽存储系统。
4.如权利要求1所述的一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统，其特征在于：所述蒸汽吸收制冷机组为溴化锂蒸汽吸收制冷机组。
5.如权利要求1所述的一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统，其特征在于：所述蓄冰制冷装置包括氨吸收制冰机组、传送带、蓄冰槽以及蓄冰制冷机组，氨吸收制冰机组吸收蒸汽吸收制冷机组使用后剩余的蒸汽制冰，产出的冰通过传送带送入蓄冰槽中，蓄冰制冷机组为用户供冷。
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