一种基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统。现在还没有一种结构设计合理，能够降低能源转换和输送环节的能量损失的热电厂高效制冷系统。本实用新型包括汽轮机，其特点是：还包括小型汽轮机，吸收式制冷机，压缩式制冷机，低压加热器，加热器，凝汽器，吸收式冷气和冷冻水输送管，以及，压缩式冷气和冷冻水输送管；汽轮机和吸收式制冷机通过管路连接，吸收式制冷机通过管路和小型汽轮机连接，吸收式制冷机、低压加热器和加热器分别通过管路和凝汽器连接，吸收式冷气和冷冻水输送管和吸收式制冷机连接，压缩式冷气和冷冻水输送管和压缩式制冷机连接。本实用新型能够降低能源转换和输送环节的能量损失，削减夏季用电高峰负荷。
【专利说明】一种基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种热电厂高效制冷系统，尤其是涉及一种基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统，属于制冷领域，利用热电厂抽气且采用能源梯级利用方式进行制冷。
【背景技术】
[0002]热电厂具有综合能源利用率高，节能减排等优点，十分适合具有大规模的供暖地区应用。抽凝式热电厂将部分做功后的蒸汽用于热利用，降低了冷端损失，兼具背压式汽轮发电机组和纯凝汽发电机组的优点。但是热电厂抽气大多在冬季运行，对于夏季及过度季节，热电厂的热利用严重不足，极大地削弱了热电厂的优势。
[0003]目前电厂采用吸收式热泵技术，可回收循环水余热，并提高供热效率，在全国各地得到应用，但该热泵技术仍只限于冬季供热应用，无法解决夏季多余热量的消耗问题。目前吸收式制冷机组多用于小型冷热电三联供系统，或有废热回收利用的场合，可将热能转化为冷能，供用户使用，但绝大多数吸收式制冷机组产生O摄氏度以上的冷能，仅供夏季空调制冷应用，且设备COP值与传统压缩式制冷设备相比偏低，节能效果有待商榷。暂无针对传统热电厂潜在热能利用的高效制冷系统。
[0004]目前冷库均采用电网电能，实现冷库的冷冻、冷藏等功能。由于近年来工业用电价格上涨，一般冷库用电的每度价格均达到I元以上，作为冷库运营阶段的巨大成本支出，节省电费将为冷库的运营带来巨大的经济效益。夏季用电高峰压力逐年增大，尤其是制冷负荷耗电量巨大，是夏季实现削减用电高峰的重点关注对象，如果能将冷库用电能转化为其它能源，具有重要意义。由传统化石能源电厂采用高温高压蒸汽，经汽轮发电机组后转化为电能，再通过电网输配电到达用户，中间环节有大量的损失，也成为冷库用电成本居高不下的重要原因。
[0005]现在还没有一种结构设计合理，能够降低能源转换和输送环节的能量损失，削减夏季用电高峰负荷，并解决热电厂夏季和过度季多余供热潜能无法发挥问题的热电厂高效制冷系统。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，能够降低能源转换和输送环节的能量损失，削减夏季用电高峰负荷，并解决热电厂夏季和过度季多余供热潜能无法发挥问题的基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统。
[0007]本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是:该基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统包括汽轮机，其结构特点在于:还包括小型汽轮机，吸收式制冷机，压缩式制冷机，低压加热器，加热器，凝汽器，吸收式冷气和冷冻水输送管，以及，压缩式冷气和冷冻水输送管；所述汽轮机和吸收式制冷机通过管路连接，所述小型汽轮机通过管路和汽轮机连接，所述吸收式制冷机通过管路和小型汽轮机连接，所述压缩式制冷机通过管路和小型汽轮机连接，所述加热器通过管路和小型汽轮机连接，所述低压加热器通过管路和吸收式制冷机连接，所述吸收式制冷机、低压加热器和加热器分别通过管路和凝汽器连接，所述吸收式冷气和冷冻水输送管和吸收式制冷机连接，所述压缩式冷气和冷冻水输送管和压缩式制冷机连接。
[0008]作为优选，本实用新型还包括减温减压阀，所述减温减压阀安装在汽轮机和吸收式制冷机之间的管路上。
[0009]作为优选，本实用新型所述汽轮机和凝汽器之间通过管路连接。
[0010]作为优选，本实用新型所述低压加热器和加热器之间通过管路连接。
[0011]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果:(I)适合热电厂夏季或过度季采用电厂热能制取大量冷能，供冷库等冷能消耗大户应用，提高了热电厂夏季和过度季的热电比，提高了能源利用率，同时也为冷库等冷能消耗大户，提供了电能之外的另外一种制冷所需能源的途径。(2)利用热电厂品位较低的蒸汽热能制取冷能，符合能源梯级利用原则，可实现能源的温度对口，科学利用，符合国家节能减排政策。同时可降低冷库等用冷单位夏季电力消耗，对夏季削减用电高峰具有重要意义。(3)减少了传统制冷系统所需电能的能源转换和输送环节，降低了转换和输送环节的损失。采用蒸汽等廉价能源制取冷能，降低制冷成本，提高经济效益。(4)将传统高效的压缩式制冷与吸收式制冷相结合，优势互补，克服了纯吸收式制冷效率偏低，供能品味低的问题，也克服了传统电压缩式制冷耗电量大的问题，保证制冷效能的基础上，实现了热能的深度利用，产生的冷量可供冷库等单位对冷冻、保鲜等过程不同冷能的应用。是一种很有发展前景的制冷系统。(5)充分利用现有成熟设备及部件，通过科学组配，高度集成的形式，实现系统的安全可靠，经济运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例中基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
[0014]实施例。
[0015]参见图1，本实施例中的基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统包括汽轮机1、小型汽轮机2、吸收式制冷机3、压缩式制冷机4、调节阀5、低压加热器6、加热器7、凝汽器
8、吸收式冷气和冷冻水输送管9、压缩式冷气和冷冻水输送管10和减温减压阀11。
[0016]本实施例中的汽轮机I和吸收式制冷机3通过管路连接，小型汽轮机2通过管路和汽轮机I连接，吸收式制冷机3通过管路和小型汽轮机2连接，压缩式制冷机4通过管路和小型汽轮机2连接。
[0017]本实施例中的加热器7通过管路和小型汽轮机2连接，低压加热器6通过管路和吸收式制冷机3连接，吸收式制冷机3、低压加热器6和加热器7分别通过管路和凝汽器8连接，吸收式冷气和冷冻水输送管9和吸收式制冷机3连接，压缩式冷气和冷冻水输送管10和压缩式制冷机4连接。
[0018]本实施例中的减温减压阀11安装在汽轮机I和吸收式制冷机3之间的管路上，调节阀5安装在汽轮机I和小型汽轮机2之间的管路上，汽轮机I和凝汽器8之间通过管路连接，低压加热器6和加热器7之间通过管路连接。
[0019]本实施例中的热电厂高效制冷系统将高效能的压缩式制冷系统与汽轮机抽气系统相结合，并与低效能的吸收式制冷设备串联布置，提高能源利用效率，降低中间环节损失，并实现深度利用低品位能源制取冷量。小型汽轮机2排气直接通入吸收式制冷机3，实现排气余热的高效利用，小型汽轮机2排气经汽水回收系统将多余排气排入除氧器或低压加热器6，吸收式制冷机3凝结水排入凝汽器8，由此可实现汽轮机抽汽的梯级利用和高效利用，同时所需制冷量可根据抽气和排汽的调节实现能源的有效利用。
[0020]调节根据带动压缩式制冷机4的小型汽轮机2所需蒸汽量，调节进入小型汽轮机2的蒸汽量，满足第一级制冷量的需求。当小型汽轮机2排气无法满足第二级吸收式制冷机3所需蒸汽时，由低压抽气管道管道或高压抽气管道经减温减压阀11后补足。小型汽轮机2与压缩式制冷机4直接相连，小型汽轮机2输出的轴功直接用于制冷压缩机4的需求。小型汽轮机2的排气经排气管道和进气调节阀进入吸收式制冷机3，若有多余排气，则通过旁通管道和阀门进入加热器7加热锅炉给水后，经加热器回水管道排入凝汽器8。吸收式制冷机3排出冷凝水，经凝结水管道进入低压加热器6换热后排入凝汽器8，或不经加热器直接通过旁通管道排入凝汽器8。两级加热器分别吸收小型汽轮机2多余排气，以及吸收式制冷机3的凝结水，加热锅炉给水后，排入凝汽器8，回收该部分热量和工质。
[0021]吸收式冷气和冷冻水输送管9和压缩式冷气和冷冻水输送管10直接将吸收式制冷机2和压缩式制冷机4产生的冷量输送给冷库应用，或根据冷库需求冷源的温度，经过温度调整后，输送给冷库，也可根据工艺要求，输送给其他冷能需求设备。
[0022]本实施例中的各个部件联合运行，并配合传统热电厂常规配置设备，实现热电厂抽气的高效制冷功能。其中，小型汽轮机2与压缩式制冷机4直接配合，组成利用蒸汽制取高品位冷能的单元，该单元与吸收式制冷机3串联，后者将该单元排除的低品位蒸汽进一步利用，产生低品位的冷能。高品位冷能和低品位冷能，根据冷库等用冷单位的实际需求，匹配应用。高品位制冷单元中，汽轮机I抽气经抽气管道系统输送至小型汽轮机2，蒸汽在小型汽轮机2内膨胀做功后，降温降压至吸收式制冷机3所需蒸汽参数后，排入吸收式制冷机3，同时输出轴功，带动压缩式制冷机4制冷，可制取冷冻库所需的0-30°C的冷量。低品位制冷单元中，小型汽轮机2排气经吸收式制冷机3制冷后，凝结水经换热器与电厂凝结水换热后，排入凝汽器8，这样低温蒸汽用以制取高于0°C的冷量，用作保鲜库等冷库冷量应用，吸收式制冷机3凝结水余热用于电厂凝结水加热，温度进一步降低后，排入凝汽器回收工质和热量。
[0023]为了更详细地阐述以上实施例的实施过程，以抽取20吨/时的1.5MPa，300°C蒸汽制冷为例，计算可产生的冷量，并将此冷量折算成常规电制冷设备所耗用的电能。以上折算电能数据与该部分蒸汽在背压为3kPa的凝气式机组中发电量对比，统一至电能来计算本系统的相对节能率。计算结果见表I。
[0024]本实施例与传统制冷方案设备投资费用相当，由于冷库等冷能用户形式不同，用冷规律差异性较大，具体对象的设备投资应具体分析。根据上述对比数据可知，本实施例相比传统制冷方案，具有较好的降低成本效益。
[0025]
【权利要求】
1.一种基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统，包括汽轮机，其特征在于:还包括小型汽轮机，吸收式制冷机，压缩式制冷机，低压加热器，加热器，凝汽器，吸收式冷气和冷冻水输送管，以及，压缩式冷气和冷冻水输送管；所述汽轮机和吸收式制冷机通过管路连接，所述小型汽轮机通过管路和汽轮机连接，所述吸收式制冷机通过管路和小型汽轮机连接，所述压缩式制冷机通过管路和小型汽轮机连接，所述加热器通过管路和小型汽轮机连接，所述低压加热器通过管路和吸收式制冷机连接，所述吸收式制冷机、低压加热器和加热器分别通过管路和凝汽器连接，所述吸收式冷气和冷冻水输送管和吸收式制冷机连接，所述压缩式冷气和冷冻水输送管和压缩式制冷机连接。
2.根据权利要求1所述的基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统，其特征在于:还包括减温减压阀，所述减温减压阀安装在汽轮机和吸收式制冷机之间的管路上。
3.根据权利要求1所述的基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统，其特征在于:所述汽轮机和凝汽器之间通过管路连接。
4.根据权利要求1所述的基于能源梯级利用的热电厂高效制冷系统，其特征在于:所述低压加热器和加热器之间通过管路连接。
【文档编号】F25B27/00GK203719229SQ201320887177
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】王泽明, 周宇昊 申请人:华电电力科学研究院