本实用新型属于染料工业能源利用技术领域，具体涉及一种应用于染料工业的分布式能源系统。
背景技术：
我国染料生产基地主要集中在江浙一带，经过数十年的发展，大多数生产企业的设备老化，进入淘汰阶段，生产工艺落后，生产量及产品品质达不到市场要求，环境污染严重。随着市场发展和政府各项法规政策逐步完善，此类企业的生存空间将不断缩小，直至退出染料行业。所以企业面向市场进行扩建技改，通过扩大产能、降低成本、调整产品结构来实现规模经济，推行清洁生产技术，从源头减少污染物排放，加大环保设备投入，做到污染物达标排放，真正实现社会效益、经济效益及环境效益的三统一的高效企业。
分布式能源是近年来得到国家大力扶持的绿色能源技术，具有节能、减排、经济等多方面的优势，也是适合于城市公共建筑和工业节能改造的优秀能源解决方案。由于染料工业具有全年稳定的电负荷和热负荷，所以分布式能源系统适合建立在电、热需求相对稳定的耗能工业，有利于系统长时间稳定运行，提高系统年利用系数，充分发挥节能和环境效益。并且，染料工业烘干工艺需要大量热源来加热空气，加热空气热源由燃煤热电厂热电联产蒸汽供应，而且染料工业用电量大，厂区用电由城市电网供应，燃煤热电联产系统能源综合利用效率低，同时污染物排放高。所以采用了分布式发电及天然气梯级利用技术后，可以自行解决部分厂用电，同时还能够实现天然气能源高效利用，降低单位发电量的 CO2、SO2等污染气体的排放量，利于节能减排。
技术实现要素：
为了解决现有染料工业能源利用率低、耗电量大和运行费用高的问题，从根本上解决染料工业生产成本，本实用新型提供一种应用于染料工业的分布式能源系统，该系统能够减轻市政电网负担，保证厂区用电安全，利用烟气余热加热空气，满足燃料工业烘干工艺的需要，能源阶梯利用，优化流程，减少燃煤锅炉的燃煤消耗量，提高能源利用效率，降低环境污染。
本实用新型解决技术问题所采取的技术方案如下：
一种应用于染料工业的分布式能源系统，其包括发电部分、烟气余热利用部分和空气冷却部分，发电部分包括市电输入端、燃气轮机发电机组、配电系统和厂区用电，烟气余热利用部分包括三通阀门、烟气/空气换热器、烟气冷凝器和烟囱，空气冷却部分包括表面式冷却器、空调制取的冷却水管道和新鲜空气管道；燃气轮机发电机组与市电输入端同时向配电系统供电，配电系统的输出端与厂区用电的输入端连接；表面式冷却器的冷却水入水侧与空调制取的冷却水管道连接，表面式冷却器的冷却水出水侧与空调制冷机组连接；表面式冷却器的空气入口侧与新鲜空气管道连接，表面式冷却器的空气出口侧与燃气轮机发电机组的空气进口端连接；燃气轮机发电机组的天然气进口端与天然气管道连接，燃气轮机发电机组的高温烟气出口端与三通阀门的入口端连接；三通阀门的出口端一处与烟气/空气换热器的烟气侧入口端连接，烟气/空气换热器的烟气侧出口端与烟气冷凝器的烟气侧入口端连接；三通阀门的出口端另一处与烟囱的入口连接，烟气/空气换热器的空气侧入口端与新鲜空气管道连接，烟气/空气换热器的空气侧出口端与干燥塔的入口连接；烟气冷凝器的冷水入口端与自来水管道连接，烟气冷凝器的热水出口端与用于厂区清洗或加热热水的储水箱连接。
本实用新型的有益效果如下：
1、供能安全性高：相比原有染料工业只采用热电厂供应蒸汽，供能方式单一，同时存在国家电网停电风险的供能方式，本实用新型的分布式能源系统增加了一种利用发电余热的供热方式，在电力供应方面增加了一路自发电系统，在特殊情况下可以保证能源系统及其它部分的重要负荷供电，因此无论厂区热源和电力均可通过电力和燃气两种能源保障建筑用能需求。
2、采用本实用新型的分布式能源系统，电、热联产效率达70%以上，较火力发电的效率有大幅提高，而且采用的是清洁能源—城市管道天然气，其单位发电量的 CO2、 SO2等污染气体排放比火力发电大为减少。本染料工业每年利用热电厂传统的供能方式CO2排放量为1.6437万吨，而利用分布式能源供能方式CO2排放量为1.2628万吨，可见每年 CO2减排约为0.3809万吨，减排率约为23%，具有良好的社会效益。
3、天然气热值按照 8400kcal/Nm3，标煤热值按照 7000kcal/kg考虑。市电折标煤系数主要按照网站公布的近年五大发电集团火力发电厂平均供电煤耗 326g/kWh，线损率 6.6%折算。分布式能源系统布置在电力、热力负荷中心，减少了电力输送和热力输送的能耗，其较高的发电效率实现了较低的一次能源消耗，再结合余热利用，能够实现多方面的节能效益，传统的供能方式折标煤量6764吨，分布式供能方式折标煤量6028吨。可见，用此分布式能源系统每年染料工业可节约标煤 736吨，节能率约为11%。
4、选用的燃气轮机发电机组及配套余热利用系统综合效率较高，其燃料热能的 24%用来做功发电，约76%通过烟气排出，烟气/空气换热器可以回收烟气中热量，使系统综合效率达到 80%。
5、燃气轮机发电机组输出的高温烟气通过管道接入烟气三通阀入口，三通阀一路出口接入烟气/空气换热器，另一路接烟囱，通过烟气三通阀调节控制各路烟气流量。根据烟气/空气换热器出口空气温度及全厂电负荷情况调节三通阀门的开度，保障发电不反送，加热空气温度合适，同时能够尽可能多利用烟气余热。
附图说明
图1为本实用新型应用于染料工业的分布式能源系统的结构示意图。
图中：1、燃气轮机发电机组，2、三通阀门，3、烟气/空气换热器，4、烟气冷凝器，5、烟囱，6、配电系统，7、厂区用电，8、干燥塔，9、蒸汽/空气换热器，10、表面式冷却器，11、天然气管道，12、新鲜空气管道，13、市政蒸汽，14、自来水管道，15、储水箱，16、市电输入端、17、空调制取的冷却水管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型应用于染料工业的分布式能源系统包括发电部分、烟气余热利用部分和空气冷却部分，发电部分包括市电输入端16、燃气轮机发电机组1、配电系统6和厂区用电7，烟气余热利用部分包括三通阀门2、烟气/空气换热器3、烟气冷凝器4和烟囱5，空气冷却部分包括表面式冷却器10、空调制取的冷却水管道17和新鲜空气管道12；燃气轮机发电机组1与市电输入端16同时向配电系统6供电，配电系统6的输出端与厂区用电7的输入端连接；表面式冷却器10的冷却水入水侧与空调制取的冷却水管道17连接，表面式冷却器10的冷却水出水侧与空调制冷机组连接；表面式冷却器10的空气入口侧与新鲜空气管道12连接，表面式冷却器10的空气出口侧与燃气轮机发电机组1的空气进口端连接；燃气轮机发电机组1的天然气进口端与天然气管道11连接，燃气轮机发电机组1的高温烟气出口端与三通阀门2的入口端连接；三通阀门2的出口端一处与烟气/空气换热器3的烟气侧入口端连接，烟气/空气换热器3的烟气侧出口端与烟气冷凝器4的烟气侧入口端连接；三通阀门2的出口端另一处与烟囱5的入口连接，烟气/空气换热器3的空气侧入口端与新鲜空气管道12连接，烟气/空气换热器3的空气侧出口端与干燥塔8的入口连接；烟气冷凝器4的冷水入口端与自来水管道14连接，烟气冷凝器4出口端的热水作为厂区清洗或加热热水，存于储水箱15中。
燃气轮机发电机组1的出口电压为0.4kV，采用并网不上网的方式运行，燃气轮机发电机组1出线接入配电系统6的0.4kV母线。
新鲜空气管道12与蒸汽/空气换热器9的空气侧入口端连接，市政蒸汽13与蒸汽/空气换热器9的蒸汽侧入口端连接，蒸汽/空气换热器9的热空气出口端与干燥塔8的入口连接。上述烟气余热利用部分的烟气余热量不足时，可以通过市政蒸汽13调峰加热空气，满足厂区干燥塔8的需求。
本实用新型应用于染料工业的分布式能源系统能够使染料工业扩大产能，节约能源，减少燃料工业运行成本，保证用电安全，提高系统的电热效率。
下面以一个年产 50000吨的染料工业为例，阐述本实用新型的分布式能源系统所能够实现的有益效果，具体如下：
1）发电部分
本项目选用的燃气轮机发电机组1及配套余热利用系统综合效率较高，其燃料热能的24%用来做功发电，约76%通过烟气排出，烟气/空气换热器3可以回收烟气中的热量，使系统综合效率达到80%。
2）烟气余热利用部分
燃气轮机发电机组1满负荷运行时，烟气排烟温度约为 575℃，其先通过管道接入烟气三通阀门2入口，三通阀门2一路出口接入烟气/空气换热器3，另一路接旁路烟囱5，通过烟气三通阀门2调节控制各路烟气流量。
3）空气冷却部分
燃气轮机为定容设备，其性能与其所处的环境温度密切相关。当环境温度升高时，空气密度减小，进入压气机和燃气透平的空气质量减少，使得燃气轮机的出力下降，环境温度升高还会使压气机的压缩比降低，致使燃气透平的作功量减少，环境温度升高的同时压气机的耗功也在增大，从而导致燃气轮机的出力进一步下降。一般来讲环境空气温度每升高1K，其输出功率下降接近1%。燃气轮机组环境温度每升高1K，其输出功率下降约0.7%。而对于一些高温地区全年大多数时间室外温度高于 20℃的高温天气，燃气轮机运行时间大部分是处于气温高温时段。为此，需要设置进气冷却系统，在燃气轮机空气进口设置表面式冷却器10，采用风冷空调制取冷冻水为表面式冷却器10提供冷冻水，使燃气轮机进气口温度为20℃左右，提高燃气轮机出力约14%，大大提高项目经济性。
烟气/空气换热器3的空气侧进口直接从大气吸入空气，新鲜空气经烟气/空气换热器3加热后送入干燥塔8的热空气管道，并在干燥塔8的热空气管道设电动调节阀门。烟气余热利用部分采用烟气冷凝来实现，系统较为简单，排烟温度可由常规的 150℃左右降到 80℃，制取热水可以用来供应厂区清洗或者加热热水。
此分布式能源系统全年供热量中，发电余热供热量约占整个供热比例的 37%，市政蒸汽供热比例约为63%，从运行时间的分布和发电余热量来看较为合理。燃气分布式发电系统自耗电量占总发电量7%，与设备额定功率情况较为一致。此染料全厂年耗电量约为1325万kWh，而能源系统年净发电量约为514万 kWh，全年全厂约有39%电力为能源系统燃气发电机发电，不足部分由市电补充。