分布式能源燃气发电机组利用余热提高发电效率的隔声罩的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及分布式能源领域，具体涉及一种节能减排、低消耗高产出，并可进行低成本模块化制作的余热再利用冷热电三联供密闭简洁型联合循环系统。
【背景技术】
[0002]人类以燃烧矿石燃料为主的传统凝汽式发电循环已有一百多年的运行历史，目前技术上相当成熟，大型电站已采用超-超临界机组，循环效率已接近理论值，能达到45%左右，热电厂循环效率也只能达到65%左右，为人类的生活和社会经济发展作出了巨大的贡献。但是以燃烧矿石燃料为主的传统发电系统存在大量污染物排放和余热能源排放浪费的问题，造成了严重的环境及空气的污染且导致城市热岛效应，对人类的健康生活和社会经济可持续发展已构成严重威胁。因此，如何减少对环境空气的污染和提高一次能源利用效率已迫在眉睫。随着人类生活水平不断提高，人们对热能、冷能消耗量也愈来愈大，城市能源消耗居高不下，如何节能减排已是实现经济可持续发展的头等大事。
[0003]随着日益严峻的能源形势和科学技术的不断进步，余热利用技术研发和推广应用的必要性和紧迫性也成了社会共识。三联供能系统=发电系统+供热系统+制冷系统，是把三种系统组合成一套闭环式能源综合、梯级、高效生产并保持正常输出的能源生产系统，该系统已得到了发达国家的认可和推广。
[0004]分布式能源燃气冷热电三联供系统项目不同于一般常规的大型燃气发电厂，为减少能量的输送能耗，项目的选址是必须紧靠用户端，由此也产生了燃气发电机组运行噪音污染的新课题(燃气发电机组运行噪音值约:105~125dB(A)，)。目前工程上一般都采用密闭式隔声罩降噪处理，这样又进一步造成了燃气发电机组使用环境温度条件的恶化，甚至可能超过燃气发电机组产品制造商对产品的正常使用环境条件最高极限，严重威胁到设备的稳定、安全运行。
[0005]鉴于目前世界上所有燃气发电机组产品制造商所提供的技术参数，都是依据于环境温度:+25C° (燃气轮机)，相对湿度:50%，大气压力:100千帕的运行工况条件测试数据，其实际的发电效率约为:35°/『40%之间。也就是说当前国内外燃气发电机组在这样的条件下所运行的发电机组能源利用浪费率也在60%以上。可是具体项目应用上的环境温度已远远大于产品制造商的测试环境条件，所以造成了分布式能源燃气发电机组的平均发电效率低于35%，部分燃气发电机组产品甚至还不到30%的发电效率，造成了一次能源(天然气)的巨大浪费，大型燃气发电系统只能再采取联合循环减少能源浪费。分布式能源中小型燃气发电系统项目设计院以常规的理论计算依据投资项目与实际应用产生了巨大的差异，使项目投资亏损不可避免，造成了项目无法纳入正常的企业化投资建设和商业化经营管理通道。
[0006]现有的燃气冷热电三联供系统(简称:CCHP三联供系统)一般是由天然气为燃料的燃气发电机组、溴化锂吸收式冷/热水机组和离心压缩式制冷热泵机组等装置设备所组成，理论上能在产生35%左右电能和65%左右热能，这是产品制造商在理想的环境条件温度为+25C°，相对湿度为50%，大气压力为100千帕的运行工况条件测试产生的数据。实际项目应用条件环境温度、湿度的提高或降低等其助燃空气密度焓值随之变化，会带来燃气发电机组的发电效率下降，润滑油温度、缸体温度的上升导致点火系统快速老化增加维保费用。在极限的环境条件下运行会造成燃气发电机组安全报警、突发性停车事故的发生，轻者造成系统一时瘫痪，重者甚至会引发严重的安全生产事故，威胁系统运营管理企业员工的人身安全。
[0007]城市热岛效应使近几年像上海这样的城市夏季最高环境气温曾达到+40.9C°的历史最高值，在这样的环境条件下运行燃气发电机组其发电效率下降速度是可想而知。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于解决现有技术的上述缺陷，提供一种燃气发电机组利用余热提高发电效率的隔声罩，可以保证分布式能源燃气冷热电三联供系统的正常安全运行，在满足机房噪音污染治理效果的前提下保证燃气发电机组的运行环境条件，进行稳定和优化燃气发电机组的燃烧空气进气环境工况条件，使燃气发电机组的运行条件接近或优于制造商的产品出厂测试条件，为提高设备的稳定运行系数提供外部条件。它可以在不增加能源消耗成本的基础上连续平稳运行安全、能源余热利用率高、提高系统的可靠性和安全性、增强项目的适应性。
[0009]我们可以通过综合利用三联供系统中现有的特殊设备和燃气发电机组排放的约:60%余热能量，进行稳定和优化燃气发电机组的助燃空气进气环境工况条件，使燃气发电机组的运行条件接近或优于制造商的产品出厂测试条件，为提高设备的稳定运行提供外部条件。对于采用自然通风冷却并安装在密闭式隔声罩内的燃气发电机组，其工作环境温度将高于:+35C°以上，甚至可达:+45C°这样的项目应用本技术燃气发电机组的发电效率增加值会更加显著。这样既满足了降噪和提高了燃气发电机组的发电效率又降低了分布式能源项目系统整体的废热排放值，形成一个简洁的联合循环方式。其效果:延长燃气发电机组的使用寿命，降低运行维保费用(燃气内燃机:减少火花塞年更换次数)也可延长润滑油的更换时间，真正起到了节能减排、低消耗高产出的现代经济型社会的发展需求，最终实现多方盈利的分布式能源燃气冷热电三联供能系统建设目标。
[0010]在分布式能源燃气冷热电三联供能系统中采用吸收制冷冷却方法，能有效提高机房系统综合能源利用效率既经济又安全。吸收制冷冷却方法是在燃气发电机组助燃气体进口处设置一翅片式表面换热器，空气在管外翅片侧流动，冷源在管内流动。与常规管翅式换热器不同，这种换热器要考虑空气中冷凝水的分离、收集与排放，空气冷却过程见图1。在图中，a点表示环境条件，c点表示要把空气冷却到的进气状态。随着空气通过表面式换热器把显热传给冷源，空气的相对湿度增加，空气温度逐渐降低到露点温度(b点)。如果要把空气温度降低到露点温度以下，除了这部分显热外，还需要空气中水蒸汽凝结时的潜热。从b点到c点空气中的水蒸汽开始凝结，使得c点的湿度达到100%(处于饱和状态)。a-b和b_c分别表不显热和潜热。
[0011]区域冷热电三联供系统高效运行的基本条件:系统能以终端建筑用户的电能负荷、热能负荷、冷能负荷及环境气象条件的即时变化及时进行调整系统运行策略。为此，必须有能适应系统灵活调节的系统配置方式，适应终端建筑负荷(冷、热、电)负荷变化，具有模糊控制调节的实时数据处理功能，从而才有可能达到能源的梯级、综合、高效利用目标。
[0012]本发明的技术方案具体如下:一种燃气发电机组利用余热提高发电效率的隔声罩，包括能源输入组块、电力系统组块、能源联合生产组块、能源输出组块和余热能源再生产组块，其特征在于:隔声罩进气通道上增加助燃空气处理器模块，助燃空气处理器模块的空气流道与能源的联合生产组块中制冷机组的冷源密闭性换热连接，制冷机组和助燃空气处理器的容量平衡配置。使系统增加以余热冷量换取电力功能，使系统更加高效安全可靠，延长燃气发电机组的年运行时间和使用寿命，使三联供能系统的能源转换过程保持连续正常的运行状态，当然这种技术也有一定的条件限定。
[0013]所述助燃空气处理器模块，利用烟气型吸收式制冷机组低温能量来冷却或恒定助燃空气处理器模块的输出含氧空气源，当环境条件劣势于需求工况时本技术工作过程是一个减温、减湿的过程，从而使燃气发电机组在安全的环境条件下稳定连续高效运行，进行对口模块化配置系统可降低助燃空气处理器开发和制造成本也可以提高应用的灵活性，当然装置功率大小与模块数量的多少可根据终端用户的热能和冷能需求总容量来确定。原则上燃气发电机组可实现全年除系统设备维保等工作原因外可以连续运行。项目实施前准备工作是需要做好项目地的、气象、环境保护等区域内状态分析，依据第一手资料、并细化到年逐时的分析报告。
[0014]在一般常规型冷热电三联供系统隔声罩进气通道上增加助燃空气处理器模块，配置的数量和容量需按燃气发电机组的技术参数计算，当然常规燃气发电机组在不同负荷下他的能效比COP值也不同。所产生的余热热值也不同，应该根据项目地的气象条件不同区域进行不同规格配置，具体还要根据每个项目的个性化特点进行科学地理论计算。
[0015]配置一定容量的通风设备、通风道、自动通风阀，满足系统特殊状态的自控运行减少运营人员工作强度和人为地操作失误事件的发生，使系统调节更具灵活性，延长燃气机组的运行时间和使用寿命，提高绿色电能生产量，使三联供系统在能源转换过程保持连续正常的运行状态。通风等设备产品的配置须符合防爆等级以及消防安全等规范要求。
[0016]优选的，按系统的需求特点进行拓展式配置喷射型超细水雾