分布式发电供热与分散式制冷耦合系统的制作方法
【专利说明】
(一)
技术领域
[0001]本发明涉及分布式能源系统中一种分布式发电供热与分散式制冷耦合系统。
(二)
【背景技术】
[0002]在燃气蒸汽联合循环发电装置中，电能分别在两级发电循环中产生:
[0003](I)燃气轮机第一级循环发电，燃气与空气混合后燃烧，生成的高压、高温烟气送入燃气透平中膨胀、做功，推动叶轮旋转并带动发电机转子旋转而产生第一级电力;排出的低压、高温烟气则引入余热锅炉中，回收烟气显热而产生高压、高温的过热水蒸汽。
[0004](2)蒸汽轮机第二级循环发电，过热水蒸汽送入蒸汽轮机中膨胀、做功，推动叶轮旋转并带动发电机转子旋转而产生第二级电力。
[0005]因此燃气蒸汽联合循环发电装置的技术优势为:(I)发电效率提高至60%，超过任何单级循环发电效率的最高值40% ;因此是目前最高效率发电装置；(2)降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物排放量；(3)为可再生能源发电装置的电压波动，提供可靠、灵活的电力支持。
[0006]然而，上述蒸汽轮机循环发电方式如下:
[0007](I)凝汽式蒸汽轮机发电循环:只发电不供热，使得大量凝汽潜热不仅没有充分利用，而且通过冷却塔中循环水份的蒸发而排放环境，既消耗水资源又造成环境热、湿污染；同时使装置复杂、投资增加、可靠性降低、运行费增加，从而导致系统不节能且经济性差。
[0008](2)抽凝式蒸汽轮机热电循环:既发电又供热，其夏季凝汽热量仍然通过冷却塔中循环水份的蒸发而排放环境，因此既消耗水资源又造成环境热、湿污染;而当冬季由蒸汽轮机中间级抽汽供热时，抽汽量减少发电量;该循环装置复杂、投资增加、可靠性降低、运行费增加、不节能、经济性差。唯一的技术优势就是不会影响燃气轮机的循环发电以避免燃气放散。
[0009](3)背压式蒸汽轮机热电循环:既发电又供热，冬季通过提高背压而充分利用大量凝汽潜热来加热循环热水而供热，无需冷却塔，不消耗水资源，无环境热、湿污染;因此装置简单、投资降低、运行可靠、节能显著、运行费低、经济性优异。然而该循环以热定电，因此春夏秋三季无供热负荷时，蒸汽轮机就需停止运行，进而影响燃气轮机发电循环，导致燃气放散。
[0010]集中式能源系统遭受灾害攻击时表现脆弱，因此美国公共事业管理政策法于1978年提出“分布式能源系统”的概念，美国能源部1999年提出“电热冷三联产创意”和“电热冷三联产2020年纲领”，与能源管理和储能系统相结合;为不宜建设集中式电站的地区，及输配电网的末端用户提供能源，有效降低电、热、冷的输送损失和输送系统投资，为用户提供高品质、高可靠的清洁能源服务。并于2005年确保行业法规、税收优惠，建立200个示范工程;到2020年，美国50 %的新建商业建筑采用电热冷三联产，15 %的已建商业建筑改用电热冷三联产。
[0011]但是，电热冷三联产创意在实施过程中，供热管网由于采用25°C至50°C的供水/回水温差，因此使得其:流量、循环栗电耗、管道直径、投资等大幅降低。而供冷管网则由于只能采用5°C的供水/回水温差，因此使得其:流量是供热管网的5-10倍、循环栗电耗是供热管网的5-10倍、管道直径是供热管网的2.3-3.2倍、投资是供热管网的2-3倍。
[0012]综上所述，在燃气蒸汽联合循环发电装置中，第二级如采用背压式蒸汽轮机热电循环，冬季既发电又供热，热电联产效率可达90%，因此节能效果显著，经济性优异，且无水资源消耗和环境热、湿污染;但是春夏秋三季无供热负荷就使蒸汽轮机停止运行。此外，供冷管网的流量、循环栗电耗、管道直径、投资等均数倍于供热管网。因此，如何提高第二级背压式蒸汽轮机热电循环的全年利用率，并降低供冷管网的投资成本与输送成本，就有待热能科技工作者深入研究并解决。
(三)
【发明内容】
[0013]本发明目的是构建一种分布式发电供热与分散式制冷耦合系统:系统集成燃气轮机、余热锅炉、背压式蒸汽轮机等能源设备，及背压供热切换回路、有机朗肯循环机组、供热管网、吸收式机组等功能设备;分季节平衡背压供热量与多组功能设备耗热量:冬季由管网供热至用户端驱动采暖末端;夏季由管网供热至用户端驱动吸收式机组制冷，再驱动空调末端；以构建夏季分布式供热与分散式制冷的耦合系统，取消供冷管网及其投资，大幅降低夏季管网的能量输送成本。
[0014]按照附图1所示的分布式发电供热与分散式制冷耦合系统，其由1-压气机；1-1-进气过滤器；1-2-进气消声器;2-燃烧室;3-二通阀;4-燃气透平;4-1-单轴;5-发电机;6-余热锅炉;6-1-除氧汽包;6-2-除氧蒸发器;6-3-省煤器;6-4-汽包;6_5_蒸发器;6_6_过热器;6-7-烟囱；7-过滤器;8-循环栗;9-止回阀；10-蒸汽透平；11-凝汽器；12-再热器；13-有机朗肯循环机组；13-1-蒸发器；13-2-膨胀机；13-3-回热器；13-4-冷凝器；13-5-储液罐；13-6-工质栗；13-7-有机工质；14-吸收式机组；14-1-再生器；14-2-蒸发器；14_3_吸收器；14_4_冷凝器；15-传感器数据采集交换模块；16-互联网终端电脑控制器；17-膨胀水箱;供水干管18;回水干管19组成，其特征在于:
[0015]压气机1、燃烧室2、燃气透平4，组成燃气轮机；
[0016]压气机1、燃气透平4、发电机5，通过单轴4-1连接为整体并共用底座，组成燃气轮机第一级循环发电及压气装置；
[0017]燃气管道连接燃烧室2的燃气进口，组成燃气支路；
[0018]空气管道连接进气过滤器1-1、进气消声器1-2、压气机1、燃烧室2的空气进口，组成空气支路；
[0019]空气管道连接二通阀3、压气机I的出口端，组成空气控制支路；
[0020]燃烧室2的烟气出口通过管道连接燃气透平4、余热锅炉6的烟气进口、过热器6-6、蒸发器6-5、省煤器6-3、除氧蒸发器6-2、烟囱6-7，组成烟气回路；
[0021]凝汽器11的凝结水侧底部通过管道连接二通阀3、三通，与再热器12的凝结水侧底部通过管道连接二通阀3、三通而相互并联连接，再通过三通、二通阀3与除盐水补充管道并联连接，最后串联连接至除氧汽包6-1的凝结水进口，组成凝结水回路；
[0022]除氧汽包6-1及其循环管道连接的除氧蒸发器6-2、过滤器7、循环栗8、止回阀9、省煤器6-3、汽包6-4及其循环管道连接的蒸发器6-5、过热器6-6，组成余热锅炉6的过热水蒸汽制取回路；
[0023]除氧蒸发器6-2、省煤器6-3、蒸发器6-5的底部集管，分别通过管道连接二通阀3，再并联连接至排出管，组成余热锅炉6的排污支路；
[0024]过热器6-6出口通过管道连接三通、三通、二通阀3，组成提供过热水蒸汽支路；
[0025]过热器6-6出口通过管道连接三通、三通、二通阀3、再热器12的过热水蒸汽侧，组成再热支路；
[0026]过热器6-6出口通过管道连接三通、二通阀3、蒸汽透平10、凝汽器11的过热水蒸汽侧，组成蒸汽轮机支路；
[0027]蒸汽透平10、发电机5，组成蒸汽轮机第二级循环发电装置；
[0028]回水干管19凝汽端连接三通、过滤器7、循环栗8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、再热器12的热水侧、供水干管18、三通、采暖末端、二通阀3、三通、回水干管19、三通，组成背压供热驱动采暖循环切换回路；
[0029]回水干管19凝汽端连接三通、过滤器7、循环栗8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、蒸发器13-1的热水侧、二通阀3、三通、三通，组成背压供热驱动发电循环切换回路；
[0030]有机工质管道连接蒸发器13-1工质侧、二通阀3、膨胀机13-2、回热器13-3放热侧、冷凝器13-4工质侧、储液罐13-5、工质栗13-6、二通阀3、回热器13-3吸热侧，组成有机朗肯循环回路；
[0031]膨胀机13-2、发电机5，组成膨胀机第三级循环发电装置；
[0032]自来水管道连接过滤器7、循环栗8、止回阀9、冷凝器13-4的卫生热水侧，组成卫生热水循环回路；
[0033]回水干管19凝汽端连接三通、过滤器7、循环栗8、止回阀9、凝汽器11的热水侧、三通、再热器12的热水侧、供水干管18、三通、再生器14-1的热水侧、二通阀3、三通、回水干管19、三通，组成背压供热驱动吸收式机组(制冷+制热)联合循环切换回路；
[0034]工艺回水管道连接过滤器7、循环栗8、止回阀9、蒸发器14-2的工艺冷水侧，组成提供工艺冷水循环回路；
[0035]工艺回水管道连接过滤器7、循环栗8、止回阀9、串联连接的吸收器14-3和冷凝器14-4的工艺热水侧，组成工艺热水循环回路；
[0036]膨胀水箱17底部出口通过管道连接到过滤器7入口前的三通，组成背压供热切换回路的定压膨胀支路。
[0037]在集成系统中的燃气输送管道、空气输送管道、各种循环回路的过滤器7进口、蒸汽透平10的进汽口、各级发电机5的输