阅读说明：本技术 一种冷热电三联供分布式能源系统 (A kind of cold, heat and electricity triple supply distributed energy resource system ) 是由 蒋超 于 2019-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明属于燃气发电技术领域,公开了一种冷热电三联供分布式能源系统,包括：燃机、余热锅炉、汽轮机、启动锅炉和副汽轮机,所述燃机的排气过渡段的一端与所述余热锅炉的进口端连接并连通,所述排气过渡段的一侧设有尾气旁路管,所述尾气旁路管的一端与所述启动锅炉的进口端连接并连通,所述启动锅炉的出口端通过副输汽管与所述副汽轮机的进口端连接并连通,且向所述副汽轮机输出高温介质,所述汽轮机的一侧设有用于级间抽汽的抽汽管,所述抽汽管的一端与所述副汽轮机的进口端连接并连通,本发明布局合理,设计巧妙,实现了分布式能源系统的冷、热、电三联供,提高了联合循环机组的综合工作效率和辅机设备的利用率。(The invention belongs to fuel gas generation technical fields, disclose a kind of cold, heat and electricity triple supply distributed energy resource system, it include: combustion engine, waste heat boiler, steam turbine, starting trouble and secondary steam turbine, one end of the exhaust transition section of the combustion engine and the input end of the waste heat boiler are connected to and in communication with, the side of the exhaust transition section is equipped with tail gas shunt valve, one end of the tail gas shunt valve and the input end of the starting trouble are connected to and in communication with, the outlet end of the starting trouble is connected to and in communication with by the input end of secondary steam transmitting pipe and the secondary steam turbine, and high-temperature medium is exported to the secondary steam turbine, the side of the steam turbine is equipped with the extraction steam pipe for stage bleeding, one end of the extraction steam pipe and the input end of the secondary steam turbine are connected to and in communication with, the present invention is rationally distributed, it is ingenious in design, realize the cold of distributed energy resource system, heat, electricity Trilogy supply improves the synthetic operation efficiency of combined cycle unit and the utilization rate of subsidiary engine equipment.)

一种冷热电三联供分布式能源系统

技术领域

本发明属于燃气发电技术领域，尤其涉及一种冷热电三联供分布式能源系统。

背景技术

现今，在以燃气轮机为主的燃气-蒸汽联合循环发电机组中，多配备热源、冷源辅助设备，以实现冷、热、电三联供的分布式能源系统，以天然气为主燃料的燃气轮机在透平完成做功并驱动发电机后，举GE公司的S109E 2×180MW 的燃气-蒸汽联合循环发电机组为例，其透平排气框架排出的尾气继续作用于余热锅炉的过热器、蒸发器及省煤器等各换热面，目的在于强迫余热锅炉产生高温高压的过热蒸汽，将此过热蒸汽作用于汽轮机的高、低压气缸，驱动汽轮机带动发电机旋转并做功，并将做功后的凝结水重返余热锅炉形成循环，以此实现循环发电，亦称为朗肯循环，在联合循环发电过程中，以汽轮机内缸温度判别机组的冷、温、热态启动，在机组冷态启动过程中，需以启动锅炉作为预热余热锅炉及汽轮机的辅助设备。

但是，在现有技术的联合循环机组发电过程中，机组处于温、热态启动时，无需启动锅炉预热，且多数大电网调峰的日起停机组均处于温热态启动，造成启动锅炉利用率及其低下，燃气轮机经透平做功后排出的尾气约为500摄氏度 -565摄氏度之间，尾气带走的热量依旧占燃料热值的35％-45％，出现燃机尾气热值过剩的不良现象，汽轮机亦在工作工程中，需设置级间抽汽来避免动、静叶片级间带水或末级叶片的湿度腐蚀现象，所以，如何有效的利用燃机尾气、汽轮机抽汽及启动锅炉，提高机组综合效率，改善辅机设备利用率，成为一亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷热电三联供分布式能源系统，以提高机组综合效率，改善辅机设备利用率。

为实现以上发明目的，采用的技术方案为：一种冷热电三联供分布式能源系统，包括：用于驱动燃气发电机发电的燃机、用于利用燃机尾气产生高温高压的过热介质的余热锅炉、用于利用过热介质驱动蒸汽发电机发电的汽轮机、用于燃机尾气再利用的启动锅炉和用于驱动厂用电发电机发电的副汽轮机，所述燃机由压气机、燃烧室和透平组成，所述透平的出口端设有排气过渡段，所述排气过渡段的一端与所述余热锅炉的进口端连接并连通，所述余热锅炉的出口端与所述汽轮机的进口端连接并连通，且向所述汽轮机输送高温高压的过热介质，所述汽轮机的出口端设有用于回收做功后的过热介质的热井，所述热井的出口端与所述余热锅炉连接并连通，其中，所述排气过渡段的一侧设有尾气旁路管，所述尾气旁路管的一端与所述启动锅炉的进口端连接并连通，所述启动锅炉的出口端通过副输汽管与所述副汽轮机的进口端连接并连通，且向所述副汽轮机输出高温介质，所述汽轮机的一侧设有用于级间抽汽的抽汽管，所述抽汽管的一端与所述副汽轮机的进口端连接并连通。

本发明进一步设置为：所述启动锅炉设有用于冷热交互的第一板式换热器，所述第一板式换热器的进口端通过设于所述副输汽管的一侧的输汽旁路管与所述副输汽管连接并连通。

本发明进一步设置为：所述第一板式换热器的出口端设有用于移动供热的第一供热管，所述第一供热管上依次设有第一流量计、第一温度表及第一流量控制阀。

本发明进一步设置为：所述副汽轮机设有用于冷热交互的第二板式换热器，所述第二板式换热器的一端设有内进口端和外出口端，其另一端设有内出口端和外进口端，其中，所述第二板式换热器的内进口端通过设于所述抽汽管的一侧的第一抽汽旁路管与所述抽汽管连接并连通，所述第二板式换热器的外进口端与所述副汽轮机的出口端连接并连通。

本发明进一步设置为：所述第二板式换热器的外出口端设有用于移动供热的第二供热管，所述第二板式换热器的内出口端设有用于回收经热交换后的高温介质的回收管，所述回收管的一端与所述热井的进口端连接并连通。

本发明进一步设置为：所述第二供热管上依次设有第二流量计、第二温度表及第二流量控制阀。

本发明进一步设置为：还包括用于办公制冷的溴冷机，所述溴冷机的进口端通过设于所述抽汽管的一侧的第二抽汽旁路管与所述抽汽管连接并连通，所述溴冷机的出口端设有用于输送冷源的供冷管，所述供冷管上依次设有供冷管流量计、供冷管温度表及供冷管流量控制阀。

本发明进一步设置为：在所述排气过渡段与所述余热锅炉的进口端的连接处及所述尾气旁路管与所述启动锅炉的进口端的连接处均固定连接有柔性膨胀节，用于补偿轴向热膨胀差。

本发明进一步设置为：所述输汽旁路管、第一抽汽旁路管和第二抽汽旁路管上均设有减温减压调节器，用于调节管内介质温度与压力。

本发明进一步设置为：所述尾气旁路管上设有用于调节尾气流量的尾气调节阀，所述抽汽管上设有用于调节介质流量的蒸汽调节阀。

综上所述，与现有技术相比，本发明利用燃机尾气加热余热锅炉并使其产生高温高压的过热介质供汽轮机做功，为汽轮机构建朗肯循环体系，通过驱动燃气发电机、蒸汽发电机向外界输出电能，同时，设于排气过渡段的一侧的尾气旁路管与启动锅炉的进口端连接，分流燃机尾气至启动锅炉，并通过启动锅炉输出的高温介质驱动副汽轮机带动厂用电发电机做功，另一方面，通过汽轮机的一侧设有的抽汽管作用于副汽轮机的进口端，协助启动锅炉驱动副汽轮机，有效的利用了燃气尾气和汽轮机级间抽汽再做功，提高了联合循环机组的综合效率和辅机设备的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例提供的一种冷热电三联供分布式能源系统的整体框架示意图。

附图标记：1、燃机；11、压气机；12、燃烧室；13、透平；14、排气过渡段；15、尾气旁路管；151、尾气调节阀；16、柔性膨胀节；2、余热锅炉；3、汽轮机；31、热井；32、抽汽管；321、蒸汽调节阀；33、第一抽汽旁路管；34、第二抽汽旁路管；35、减温减压调节器；4、启动锅炉；41、副输汽管；42、第一板式换热器；43、输汽旁路管；44、第一供热管；441、第一流量计；442、第一温度表；443、第一流量控制阀；5、副汽轮机；51、第二板式换热器；511、内进口端；512、外进口端；513、内出口端；514、外出口端；52、第二供热管； 521、第二流量计；522、第二温度表；523、第二流量控制阀；53、回收管；6、燃气发电机；7、蒸汽发电机；8、厂用电发电机；9、溴冷机；91、供冷管；911、供冷管流量计；912、供冷管温度表；913、供冷管流量控制阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，上面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

一种冷热电三联供分布式能源系统，请参考图1，图1为本实施例提供的一种冷热电三联供分布式能源系统的整体框架示意图，包括：燃机1、余热锅炉2、汽轮机3、启动锅炉4和副汽轮机5，燃机1即燃气轮机，其由压气机11、燃烧室12和透平13组成，在燃气轮机的工作过程中，空气经压气机11压缩加热后与天然气充分混合并在燃烧室12内充分燃烧，产生的高温燃气流经透平13并在透平13的动、静叶片作用下，驱动透平13旋转做功，带动燃气发电机6发电，做功后的剩余尾气经排气过渡段14进入余热锅炉2，其中，余热锅炉2按照尾气流通方向，依次设置有过热器、蒸发器和省煤器，另辅有汽包、给水泵、除氧器及减温器等，即余热锅炉2利用燃气1的尾气热能将其自身工质(水) 充分加热至过热状态，其工质过热度一般约为50，在此条件下，工质即为高温高压的过热蒸汽，此过热蒸汽通过汽轮机3的主汽门和主汽调门进去到汽轮机3 的高、低压气缸内做功并使得汽轮机3带动蒸汽发电机7发电，经由汽轮机3 做功后的过热蒸汽转化为凝结水并经热井31返回至余热锅炉2的除氧器内进行下一次循环，构成朗肯循环的一部分。

在具体实施过程中，本实施例还包括有启动锅炉4，启动锅炉4为燃气-蒸汽联合循环机组的一辅助设备，在机组的冷态启动过程中(汽轮机内缸温≦150 摄氏度)启动锅炉4通过燃油加热产生一定温度的蒸汽并对汽轮机3及余热锅炉2进行预热和除氧，其工作原理等同于余热锅炉2，但是，针对大电网下的调峰机组，尤其是日起停机组，机组均处于温、热态，只在因故长时间停机的冷态下启动机组，才需要辅以启动锅炉4，由此，在机组日常的温、热态运行状态下，启动锅炉4处于停用状态，本发明通过燃机1的尾气再次利用启动锅炉4工作，提高了其使用利用率，也间接的提高了燃机1的尾气利用效率。

其中，透平13的出口端设有排气过渡段14，排气过渡段14的一端与余热锅炉2的进口端连接，排气过渡段14的一侧设有尾气旁路管15，尾气旁路管 15的一端与启动锅炉4的进口端连接，其中，启动锅炉4的出口端通过副输汽管41与副汽轮机5的进口端连接并连通，且向副汽轮机5输出高温介质，汽轮机3的一侧设有用于级间抽汽的抽汽管32，抽汽管32的一端与副汽轮机5的进口端连接并连通，以此通过尾气旁路管15分流燃机1的尾气作用于启动锅炉4，同时，通过抽汽管32将汽轮机3的级间抽汽与启动锅炉4输出的高温介质混合输入至副汽轮机5，驱动副汽轮机5旋转并带动厂用电发电机8向分布式能源系统的所有辅机设备提供厂用电，提高燃机1的尾气及汽轮机3的级间抽汽的利用率。

需要说明的是，尾气旁路管15上设有用于调节尾气流量的尾气调节阀151，抽汽管32上设有用于调节介质流量的蒸汽调节阀321，通过调节尾气调节阀151 和蒸汽调节阀321实现排气过渡段14内尾气与尾气旁路管15内尾气的合理配比，充分利用燃气1的过盈尾气，实现最大化的燃机1的尾气回收，相同道理的，通过蒸汽调节阀321控制汽轮机3的级间抽汽量，在减缓汽轮机3的动、静叶片级间带水和末级叶片的湿度腐蚀后，合理的抽取过热介质，实现最大化的汽轮机3的介质利用，其中，尾气调节阀151和蒸汽调节阀321均为电动调阀并设有远方/就地监控程序，可远端遥控。

如图1所示，启动锅炉4设有用于冷热交互的第一板式换热器42，第一板式换热器42的进口端通过设于副输汽管41的一侧的输汽旁路管43与副输汽管 41连接并连通，通过分流副输汽管41内的高温介质来作用于第一板式换热器 42上，达到热源供应的目的。

在具体实施过程中，第一板式换热器42的出口端设有用于移动供热的第一供热管44，第一供热管44上依次设有第一流量计441、第一温度表442及第一流量控制阀443，用于监控第一供热管44输出的高温水的流量及温度，其中第一流量控制阀443为电动阀并设置有驱动程序至远程DCS控制中心，用于远方控制阀门的启、闭，另，第一供热管44的外表面敷有隔热层，用于与外界环境隔离，避免烫伤他人。

如图1所示，副汽轮机5设有用于冷热交互的第二板式换热器51，第二板式换热器51的一端设有内进口端511和外进口端512，其另一端设有内出口端 513和外出口端514，其中，第二板式换热器51的内进口端511通过设于抽汽管32的一侧的第一抽汽旁路管33与抽汽管32连接并连通，第二板式换热器51 的外进口端512与副汽轮机5的出口端连接并连通，其中，第二板式换热器51 的内出口端513设有用于回收经热交换后的高温介质的回收管53，回收管53的一端与热井31的进口端连接并连通，第二板式换热器51的外出口端514设有用于移动供热的第二供热管52，即通过第一抽汽旁路管33分流抽汽管32内的高温介质并作用于第二板式换热器51，并且与副汽轮机5的出口端输出的凝结水换热，以此实现热源供应的目的。

在具体实施过程中，第二供热管52上依次设有第二流量计521、第二温度表522及第二流量控制阀523，用于监控第二供热管52输出的高温水的流量及温度，其中第二流量控制阀523为电动阀并设置有驱动程序至远程DCS控制中心，用于远方控制阀门的启、闭，另，第二供热管52的外表面敷有隔热层，用于与外界环境隔离，避免烫伤他人。

如图1所示，冷热电三联供分布式能源系统还包括用于办公制冷的溴冷机9，溴冷机9的进口端通过设于抽汽管32的一侧的第二抽汽旁路管34与抽汽管32 连接并连通，溴冷机9的出口端设有用于输送冷源的供冷管91，供冷管91上依次设有供冷管流量计911、供冷管温度表912及供冷管流量控制阀913，其中，溴冷机9即为溴化锂制冷机，为一种常用的吸收式制冷机种，以溴化锂水溶液为工质，在由第二抽汽旁路管34分流抽汽管32而输送的高温介质的作用下，通过供冷管91对外输送冷源，达到办公制冷的目的。

在具体实施过程中，供冷管流量计911和供冷管温度表912用于监控供冷管91输出的冷源的流量及温度，其中供冷管流量控制阀913为电动阀并设置有驱动程序至远程DCS控制中心，用于远方控制阀门的启、闭，另，供冷管91 的外表面敷有隔热层，用于隔绝供冷管91吸收外接热量。

如图1所示，在排气过渡段14与余热锅炉2的进口端的连接处及尾气旁路管15与启动锅炉4的进口端的连接处均固定连接有柔性膨胀节16，柔性膨胀节 16是一种能有效地起到补偿轴向变形的挠性元件，其轴向柔度大、容易变形，可补偿排气过渡段14与余热锅炉2的进口端及尾气旁路管15与启动锅炉4的进口端的温度不同而产生的热膨胀差，降低它们的轴向载荷，从而减小排气过渡段14与余热锅炉2的进口端及尾气旁路管15与启动锅炉4的进口端的温差应力，避免引起强度破坏、失稳破坏和拉脱破坏等，提高余热锅炉2和启动锅炉4的使用寿命。

结合上述内容，输汽旁路管43、第一抽汽旁路管33和第二抽汽旁路管34 上均设有减温减压调节器35，减温减压调节器35是一种通过电动调节阀向管道内喷射减温水的一种减温减压装置，用于调节输汽旁路管43、第一抽汽旁路管 33和第二抽汽旁路管34的管内介质的温度与压力，从而满足冷热电三联供分布式能源系统的参数要求。

需要说明的是，减温减压调节器35是所属领域的技术人员所熟知的现有技术，这里对减温减压调节器35的具体结构及工作原理不再敷述。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明通过在排气过渡段14的一侧引出有尾气旁路管15作用于启动锅炉4，强迫启动锅炉4产生高温介质并输送至副汽轮机5，以此驱动副汽轮机5旋转并带动厂用电发电机8向全厂辅机设备输送厂用电，另外，通过输汽旁路管43分流启动锅炉4的输出介质并作用于第一板式换热器42，用于向外界提供热源，通过第一抽汽旁路管33分流汽轮机3 的级间抽汽并作用于第二板式换热器51向外界提供热源，通过第二抽汽旁路管34分流汽轮机3的级间抽汽并作用于溴冷机9向外界输送冷源，以此，实现冷、热、电三联供，提高联合循环机组的综合工作效率和辅机设备的利用率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。