一种分布式能源冷热电联产系统及其运行工艺的制作方法

本发明涉及能源领域，特别涉及一种新型分布式能源冷热电联产系统。

背景技术

天然气分布式能源是以清洁的天然气为燃料,通过冷热电三联供的方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率可达到70%以上,并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式，它具备综合能效高、环保清洁、安全性好、削峰填谷等多种优势。

h.mosaffa,l.garousifarshi等人的研究《thermodynamicandeconomicassessmentsofanovelcchpcycleutilizinglow-temperatureheatsourcesfordomesticapplications》(《renewableenergy》120(2018)134-150)提出了一种以r123为工质的新型分布式冷热电联产系统，在该系统中，通过r123工质的循环为用户提供热能、电能以及冷量。该系统的不足之处在于此系统单纯地依靠r123工质的循环，未能够同在我国能源中所占比重越来越高的高效清洁能源即天然气相结合。

当前，我国天然气市场面临着季节性供应紧张问题，因此，a.h.mosaffa,l.garousifarshi等人的研究《thermodynamicandeconomicassessmentsofanovelcchpcycleutilizinglow-temperatureheatsourcesfordomesticapplications》(《renewableenergy》120(2018)134-150)提出的以r123为循环工质的新型分布式冷热电联产系统的基础上，增设以天然气为燃料的冷热电联产系统，但也必然需要面临天然气价格上涨所带来的系统运行经济性问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种分布式冷热电联产系统及其运行工艺，运行经济、高效，减少对天然气的依赖，克服当前天然气价格市场不稳定所引发的经济效益下降问题，。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种分布式冷热电联产系统，包括发电设备、热交换器、燃气轮机、蒸发器、冷凝器、汽轮机、溴化锂吸收式制冷机组、余热锅炉、低温热水器；

所述燃气轮机与余热锅炉连接，余热锅炉和低温热水器连接，为用户提供生活采暖热水；

所述热交换器与汽轮机连接，汽轮机与发电设备、冷凝器连接，冷凝器与节流阀连接，节流阀与蒸发器连接，构成一个循环回路，以r123作为循环回路的工质。

分布式冷热电联产系统的运行工艺，步骤如下：

（1）、冷水分两路，一路进入溴化锂吸收式制冷机组；另一路进入冷凝器中，同气态r123进行热量交换，气态r123放出热量凝结为r123液体，同时，水因吸收了r123凝结放出的热量而升温，升温后的水进入低温热水器进一步吸热，提供人们日常生活所需的生活热水；

（2）、由冷凝器出来的r123液体分两路，一路经节流阀节流降压后进入蒸发器，在蒸发器中，r123液体吸收空气的热量后转变为r123蒸汽，形成的气态r123将同来自汽轮机的乏汽一起进入冷凝器中完成循环；另一路经泵升压后进入热交换器，在热交换器中，r123液体同地热流体进行热量交换转变为气态r123，随后进入汽轮机中膨胀做功，汽轮机转子高速旋转将带动发电机转子转动，进而为用户提供电能；

（3）、天然气燃料喷入燃气轮机、的燃烧室中，与经压气机压缩过的空气混合后在燃烧室内燃烧，形成高温燃气，推动燃气透平旋转，输出机械功继而带动发电设备转子转动，为用户提供电能；

（4）、燃气轮机排出的高温烟气进入余热锅炉加热从低温热水器中出来的水，换热后成为低温烟气，在低温热水器中，水与低温烟气进行热量交换，升温后进入余热锅炉中进一步吸热转变为水蒸汽，随后进入溴化锂吸收式制冷机组作为驱动热源。

有益效果：在此系统中，当天然气供应紧张，价格上涨时，为保证系统运行的经济性，可适当降低进入燃气轮机的天然气数量，因天然气燃料减少而减少的那部分热能、电能以及冷量则由r123循环回路来承担；当天然气正常供应时，可选择调停r123循环回路，此时用户所需要的热能、冷量以及电能则由天然气分布式能源系统独立承担。

本发明在《thermodynamicandeconomicassessmentsofanovelcchpcycleutilizinglow-temperatureheatsourcesfordomesticapplications》所提出的以r123为循环工质的冷热电联供系统的基础上，增设以天然气为燃料的冷热电联供系统，根据天然气市场的变化来调整系统的运行情况，使用清洁高效能源天然气，而且也减少了因天然气市场不稳定引起的经济损失。

附图说明

图1为本发明一种新型分布式能源冷热电联产系统的流程示意图；

附图标记说明：发电设备-1、10；热交换器-2；燃气轮机-3；蒸发器-4；冷凝器-5；汽轮机-6；溴化锂吸收式制冷机组-7；余热锅炉-8；低温热水器-9。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种新型分布式能源冷热电联产系统，包括发电设备1、发电设备10、热交换器2、燃气轮机3、蒸发器4、冷凝器5、汽轮机6、溴化锂吸收式制冷机组7、余热锅炉8、低温热水器9。

所述燃气轮机3与余热锅炉8连接，余热锅炉和低温热水器9连接，为用户提供生活采暖热水。所述热交换器2与汽轮机6连接，汽轮机6与发电设备10、冷凝器5连接，冷凝器5与节流阀连接，节流阀与蒸发器4连接，构成一个循环回路，以r123作为循环回路的工质。在热交换器中，以地热流体为热源。

输入的冷水分两路，一路进入溴化锂吸收式制冷机组7；另一路进入冷凝器5中，同气态r123进行热量交换，气态r123放出热量凝结为r123液体，同时，水因吸收了r123凝结放出的热量，其温度将会有所上升，升温后的水随后进入低温热水器9进一步吸热，提供人们日常生活所需的生活热水。

由冷凝器5出来的r123液体分两路，一路经节流阀节流降压后进入蒸发器，在蒸发器4中，r123液体吸收空气的热量后转变为r123蒸汽，形成的气态r123将同来自汽轮机的乏汽一起进入冷凝器中完成循环；另一路经泵升压后进入热交换器2，在热交换器中，r123液体同地热流体进行热量交换转变为气态r123，随后进入汽轮机中膨胀做功，汽轮机转子高速旋转将带动发电设备10转子转动，进而为用户提供电能。

燃气轮机3与余热锅炉8相连，余热锅炉8同时与低温热水器9、溴化锂吸收式制冷机组7相连，燃气轮机3转子和发电设备1转子通过联轴器连接。天然气燃料喷入燃气轮机3的燃烧室中，与经压气机压缩过的空气混合后在燃烧室内燃烧，形成高温燃气，推动燃气透平旋转，输出机械功继而带动发电设备1转子转动，为用户提供电能。燃气轮机3排出的高温烟气进入余热锅炉8以加热从低温热水器9中出来的水，换热后，从余热锅炉排出的烟气温度将有所降低，成为低温烟气，在低温热水器9中，水与低温烟气进行热量交换，升温后进入余热锅炉中进一步吸热转变为水蒸汽，随后进入溴化锂吸收式制冷机组7作为驱动热源。在天然气供应紧张的季节，可以适当减少进入燃气轮机3的天然气使用量，增加r123循环回路中工质的投入量，以承担因减少天然气耗量而减少的对外供电量。

在此系统中，当天然气供应紧张，价格上涨时，为保证系统运行的经济性，可适当降低进入燃气轮机3的天然气数量，因天然气燃料减少而减少的那部分热能、电能以及冷量则由r123循环回路来承担；当天然气正常供应时，可选择调停r123循环回路，此时用户所需要的热能、冷量以及电能则由天然气分布式能源系统独立承担。

其中，在蒸发器4中，r123液体吸收空气的热量后转变为r123蒸汽，r123蒸汽将同来自汽轮机的乏汽一起进入冷凝器5中被冷却呈r123液体，然后部分输入热交换器2中，或者经过阀门后可选择性地输入蒸发器4。其中，在热交换器2中，低温r123液体同地热流体进行热量交换转变为气态r123，随后进入汽轮机6中膨胀做功，汽轮机转子高速旋转将带动发电机转子转动，继而输出用户所需的电能。在汽轮机6内做过功的蒸汽（即乏汽）将与由蒸发器4中出来的r123蒸汽混合，进入以冷水为冷源的冷凝器5中，被冷却为r123液体。