本發明專利技術涉及一種分布式氣動-朗肯聯合循環冷熱電三聯供裝置，采用氣動機的排氣作為朗肯循環余熱鍋爐的熱源，蒸汽朗肯循環系統采用正壓、封閉式運行方式，利用汽輪機的出口乏汽的冷凝器作為供熱裝置、吸收式制冷裝置的熱源，從而實現能源的梯級利用：回收燃料的高品位能量用于發電，每噸蒸發量（或0.7MW的供熱量）可以回收340度以上的電量，同時實現冷熱聯產，并高效回收煙氣余熱。蒸汽朗肯循環系統化學水處理系統無或僅有極少量的廢酸、廢堿產生，有效避免了鍋爐的氧腐蝕和結垢問題。因此節能、環保及社會效益十分顯著。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種分布式氣動-朗肯聯合循環冷熱電三聯供裝置，具體屬節能環保
技術介紹
工業鍋爐作為一種承壓的特種設備，廣泛應用于社會生產和人民生活的各個領域。發達國家和新興發展中國家工業鍋爐消耗的能源通常占各國總耗能的25% 45%左右，其排放的溫度較高的廢氣亦是造成的環境污染和溫室效應的罪魁禍首。長久以來，由于工業鍋爐結構相對簡單，制造相對容易，未經審批，不按照安全節能技術規范制造安裝和使用的現象屢見不鮮，節能與減排效果令人堪憂。據統計，全國在用工業鍋爐保有量為約53萬臺、125萬MW，接近電站鍋爐裝機容量的2倍，能源消耗達4.2億噸標準煤，占全國一次能源消費總量的27.8%。以能效為例，我國燃煤工業鍋爐的平均實際熱效率僅為65%，比外國水平低10 20個百分點，平均每年多耗煤6000萬噸左右。以建筑用能為例，我國建筑單位面積能耗與國際水平有較大差距，據全國集中供熱鍋爐網對北方居住建筑采暖能耗的調查，北京、天津和東北地區一個采暖季每平方米采暖能耗平均為24.2kg標準煤，而氣候條件相近的德國平均僅6.2kg標準煤，我國單位采暖能耗為德國的3.9倍。因此工業鍋爐成為我國開展節能降耗、提高能效、減少污染的主要對象。分布式能源系統是直接面對用戶、按用戶需求提供各種能量形式能量的中小型多功能能量轉換利用系統。它不同于傳統的“大機組、大電廠、大電網”的集中式能源生產與供應模式，而是分散在用戶端，以能源綜合梯級利用模式來達到更高能源利用率、更低能源成本、更高功能安全性以及更好的環保性能等多功能目標。其中冷熱電聯供系統是分布式能源發展的主要方向和主要形式，也是最具活力的系統之一，是發達國家重點研發和應用的熱點之一，歐盟國家紛紛采取稅收、補貼等不同方式大力促成冷熱電聯供項目的實施，例如意大利用減免20%至40%燃料費的辦法鼓勵建筑物應用冷熱電聯供系統。按動力子系統類型進行分類，主要有燃氣輪機-吸收式制冷、內燃機-吸收式制冷、汽輪機-吸收式制冷、斯特林機-吸收式制冷、燃料電池-吸收式制冷等冷熱電三聯產系統。對于傳統的供熱系統，雖然鍋爐將燃料燃燒熱量的60%至90%轉換成有用的熱能(蒸汽或熱水)提供給用戶，但是燃燒產生的高溫煙氣本來可以用作發電(產功)，直接被用作加熱較低溫度的蒸汽或熱水，做功能力損失很大；在制冷方面，電廠為了滿足夏季空調帶來的高峰電負荷，擴大電力生產，而產生的大量過剩的余熱無法利用，造成能源的極大浪費；單獨的吸收式制冷，又由于距離熱源遠或冷量無法長距離輸送，而使應用受到限制，即便燃氣直燃型吸收式制冷系統也一定程度存在類似鍋爐的高位熱用于低溫目的的做功能力損失，此外，先污染后治理的能源利用模式更是造成能源與環境難以協調的根本原因。對于傳統的冷熱電三聯供系統，毫無疑問具有巨大的生命力和廣闊的發展空間，但也存在一定的問題:燃氣輪機-吸收式制冷、內燃機-吸收式制冷、斯特林機-吸收式制冷、燃料電池-吸收式制冷等冷熱電三聯產系統，采用與蒸汽朗肯聯合循環方式運行時，需要配套一級化學除鹽水系統,且化學水處理的運行成本很高,并產生一定的廢水、廢酸、廢堿污染，必須要進行治理。因此如何保留冷熱電三聯供系統的優點、研發出燃料適應性更廣的冷熱電三聯供系統，真正解決工業鍋爐高品位燃料低品位利用的缺點，突破傳統的思路并實現環保的冷熱電三聯產，成為該領域研究的難點。
技術實現思路
本專利技術的目的為解決上述工業鍋爐及傳統冷熱電三聯供技術中存在的問題，提出一種分布式氣動-朗肯聯合循環冷熱電三聯供裝置，通過氣動循環、正壓蒸汽朗肯聯合循環發電系統，回收燃料的高品位能量用于發電，每噸蒸發量可以回收340度以上的電量，同時實現冷熱電三聯產，并高效回收煙氣余熱。蒸汽朗肯循環系統無傳統的化學水處理系統產生的廢酸、廢堿，且因蒸汽朗肯循環采用純水閉路循環，避免傳統余熱發電鍋爐的氧腐蝕和結垢問題，從而實現能源的綜合梯級利用，節能、環保及社會效益十分顯著。本專利技術的目的是通過以下措施實現的: 一種分布式氣動-朗肯聯合循環冷熱電三聯供裝置，該裝置包括氣動循環裝置、蒸汽朗肯循環裝置、供熱裝置、吸收式制冷裝置，其特征在于: 所述的氣動循環中的氣動機，包括燃氣輪機、內燃機或斯特林機等采用氣體膨脹發電的氣動機； 所述的氣動循環，是指空氣27經壓氣機28送入燃燒設備29，與燃料30混合燃燒，經氣動機31拖動氣動機33發電,氣動機31排出的高溫煙氣32進入蒸汽朗肯循環系統降溫后排出。所述的蒸汽朗肯循環，是指由余熱鍋爐本體I出來的飽和蒸汽2，經過熱器3形成過熱蒸汽3-1，送入汽輪機4帶動發電機5發電；汽輪機4出來的乏汽6在冷凝器7凝結成冷凝水8，冷凝水8經給水泵9送入給水加熱器10、余熱鍋爐本體I，余熱鍋爐本體I再產生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環回路。所述的冷凝器7的蒸汽凝結側采用正壓運行方式，即汽輪機4出來的乏汽的壓力高于大氣壓力，從而避免空氣的漏入，蒸汽朗肯循環回路中無需設置傳統的除氧器。所述的供熱系統，是指供熱用水11經供熱水泵12、熱交換器13、冷凝器7，形成供熱蒸汽(熱水)15。所述的吸收式制冷系統，是指供熱蒸汽(熱水)15作為吸收式制冷裝置16的熱源，經冷卻后形成冷凝水17。氣動機31排出的高溫煙氣32經余熱鍋爐本體I及煙道26中的過熱器3、給水加熱器10、熱交換器13降溫后排入大氣。所述的熱交換器13采用分離式換熱方式時，熱交換器13包括蒸發器13-1、冷凝器13-2，其中的相變工質采用水或其他適宜的物質； 相變工質在蒸發器13-1中吸收煙氣的熱量產生飽和蒸汽，飽和蒸汽通過冷凝器13-2與供熱用水間壁式換熱，冷卻后形成凝結液再由蒸發器13-1吸收煙氣的熱量產生蒸汽，從而形成相變工質的內循環過程；相變工質采用自然循環或強制循環方式，完成相變工質在熱交換器13中蒸發器13-1、冷凝器13-2的內循環過程；優選的方法是蒸發器、冷凝器分體式布置，蒸發器13-1布置于煙道26內、冷凝器13-2布置于煙道外，采用自然循環方式:高溫煙氣32經余熱鍋爐本體1、受熱面過熱器3、給水加熱器10、熱交換器13之蒸發器13-1降溫后排入大氣；供熱用水11經供熱水泵12、冷凝器13-2送入冷凝器7，形成供熱蒸汽(熱水)15。設有與蒸汽朗肯循環系統配套的補給水系統:蒸餾水箱20中的蒸餾水19，經補水泵21、常溫除氧器22除氧、混合床23除鹽后補入蒸汽朗肯循環系統。設有熱交換器14:采用汽輪機4的抽汽25作為熱源，供熱用水11經供熱水泵12、熱交換器13、冷凝器7、熱交換器14加熱后形成供熱蒸汽(熱水)15。設有蓄熱器18:供熱系統及吸收式制冷系統負荷波動較大時，可用蓄熱器18平衡系統，使蒸汽朗肯循環系統能安全、穩定運行。所述的給水加熱器10、、熱交換器13、過熱器3、蓄熱器18、冷凝器7、熱交換器14可分別設置一個或多個，采用串聯、并聯或混聯方式連接。本專利技術的裝置同樣可以應用于聯合循環的電站鍋爐系統，經冷凝器7加熱產生的熱水或蒸汽可以用于現有聯合循環電站鍋爐或另外鍋爐系統作為鍋爐工質使用。本專利技術中所提及的前述設備的換熱元件可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管，或采用其他強化傳熱措施的管子或其他型式的中空腔體換熱元件。控制熱交換器13之蒸發器13-1換熱面的壁面溫本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種分布式氣動?朗肯聯合循環冷熱電三聯供裝置，該裝置包括氣動循環、蒸汽朗肯循環系統、供熱系統、吸收式制冷系統，其特征在于：所述的氣動循環，是指空氣（27）經壓氣機（28）送入燃燒設備（29），與燃料（30）混合燃燒，經氣動機（31）拖動氣動機（33）發電，氣動機（31）排出的高溫煙氣（32）進入蒸汽朗肯循環系統降溫后排出；所述的蒸汽朗肯循環，是指由余熱鍋爐本體（1）出來的飽和蒸汽（2），經過熱器（3）形成過熱蒸汽（3?1），送入汽輪機（4）帶動發電機（5）發電；汽輪機（4）出來的乏汽（6）在冷凝器（7）凝結成冷凝水（8），冷凝水（8）經給水泵（9）送入余熱鍋爐本體（1），余熱鍋爐本體（1）再產生飽和蒸汽，從而形成正壓蒸汽朗肯循環回路；所述的冷凝器（7）的蒸汽凝結側采用正壓運行方式，即汽輪機（4）出來的乏汽的壓力高于大氣壓力。
【技術特征摘要】
1.一種分布式氣動-朗肯聯合循環冷熱電三聯供裝置，該裝置包括氣動循環、蒸汽朗肯循環系統、供熱系統、吸收式制冷系統，其特征在于: 所述的氣動循環，是指空氣(27 )經壓氣機(28 )送入燃燒設備(29 )，與燃料(30 )混合燃燒，經氣動機(31)拖動氣動機(33)發電，氣動機(31)排出的高溫煙氣(32)進入蒸汽朗肯循環系統降溫后排出； 所述的蒸汽朗肯循環，是指由余熱鍋爐本體(I)出來的飽和蒸汽(2)，經過熱器(3)形成過熱蒸汽(3-1)，送入汽輪機(4)帶動發電機(5)發電；汽輪機(4)出來的乏汽(6)在冷凝器(7 )凝結成冷凝水(8 )，冷凝水(8 )經給水泵(9 )送入余熱鍋爐本體(I)，余熱鍋爐本體(I)再產生飽和蒸汽，從而形成正壓蒸汽朗肯循環回路； 所述的冷凝器(7)的蒸汽凝結側采用正壓運行方式，即汽輪機(4)出來的乏汽的壓力高于大氣壓力。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 設有給水加熱器(10): 由余熱鍋爐本體(I)出來的飽和蒸汽(2)，經過熱器(3)形成過熱蒸汽(3-1)，送入汽輪機(4)帶動發電機(5)發電；汽輪機(4)出來的乏汽(6)在冷凝器(7)凝結成冷凝水(8)，冷凝水(8)經給水泵(9)、給水加熱器(10)送入余熱鍋爐本體(1)，余熱鍋爐本體(I)再產生飽和蒸汽，從而形成蒸汽朗肯循環回路。3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于: 設有供熱系統:汽輪機(4 )的出口乏汽(6 )經冷凝器(7 )冷卻形成冷凝水(8 )返回蒸汽朗肯循環系統；供熱用水( 11)經供熱水泵(12)、冷凝器(7)，形成供熱蒸汽或熱水(15)。4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于: 設有熱交換器(13):供熱用水(11)經供熱水泵(12)、熱交換器(13)、冷凝器(7)，形成供熱蒸汽或熱水(15);煙氣經余熱鍋爐本體(I)、過熱器(3)、或和給水加熱器(10)、熱交換器(13)降溫后排出。5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于: 設有熱交換器(14):汽輪機(4)的抽汽(25)經熱交換器(14)形成冷凝...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王海波，
申請(專利權)人：南京瑞柯徠姆環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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