CN112747493A - 一种三联供系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种三联供系统。所述三联供系统包括：燃气发电设备，产生电力以向电网供电；制冷设备，连接所述燃气发电设备，所述制冷设备接收所述燃气发电设备的热量来制冷；除湿设备，连接所述制冷设备和所述燃气发电设备，流入所述除湿设备的燃气至少通过所述制冷设备的冷却来除湿，并且除湿后的燃气通入所述燃气发电设备。该三联供系统实现了新的除湿循环，在起到除湿作用的同时，有效地减少高品位电能的消耗、实现了节能的作用。
Description
技术领域
本发明涉及燃气发电领域，尤其涉及一种三联供系统。
背景技术
气体除湿有多种实现方法，主要包括升温除湿、冷凝除湿、吸附除湿、吸收除湿、膜除湿等。现有的三联供系统的沼气发电项目所采用的的气体除湿方式多为冷凝除湿，而冷凝除湿需要设置独立的冷凝机组，冷凝机组消耗高品位的电能，增大了整个项目的耗电量。对于以节能为主要目的的能源行业而言，现有的气体除湿方式并不节能。
另一方面，在实际的三联供系统运行过程中发现，单一的除湿模式在很多场合没法满足燃气发电设备的最佳运行要求。例如，现在许多利用燃气轮机或者燃气内燃机作为燃气发电设备的场合，燃气发电设备所需的燃气对气体相对湿度要求比较高。以进口内燃机气体为例，其要求燃气的气体相对湿度要求达到50％。而传统的气体除湿装置或系统，在不加额外热源的情况下，对气体除湿后的气体相对湿度仅能达到80％左右，达不到上述内燃机对燃气品质的要求，从而会造成燃气发电设备的使用寿命降低、运行不稳定的、或降功率等问题。而加热除湿技术虽然能使燃气的气体相对湿度降低到50％以下，但燃气温度往往会高于50℃以上。过高的燃气温度会使燃气发电设备的发电效率降低，甚至会影响发电机的安全运行。
因此，如何使燃气的湿度和温度都能够满足要求，并且能够避免造成的电能的消耗过大是目前三联供系统中需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种三联供系统。该三联供系统实现了新的除湿循环，在起到除湿作用的同时，有效地减少高品位电能的消耗、实现了节能的作用。
根据本公开的一个方面的提供一种三联供系统，所述三联供系统包括：燃气发电设备，产生电力以向电网供电；制冷设备，连接所述燃气发电设备，所述制冷设备接收所述燃气发电设备的热量来制冷；除湿设备，连接所述制冷设备和所述燃气发电设备，流入所述除湿设备的燃气至少通过所述制冷设备的冷却来除湿，并且除湿后的燃气通入所述燃气发电设备。
在根据本公开的一个方面的三联供系统中，所述除湿设备包括第一除湿装置，所述第一除湿装置连接所述制冷设备，接收来自所述制冷设备的冷却介质，并且通过所述冷却介质对其内部的待除湿燃气进行冷却除湿。
在根据本公开的一个方面的三联供系统中，所述除湿设备还包括第二除湿装置，所述第二除湿装置连接所述第一除湿装置以接收冷却后所述待除湿燃气，并且所述第二除湿装置还连接所述制冷设备和所述燃气发电设备，其中，所述第二除湿装置接收所述制冷设备的加热介质，通过所述加热介质对所述待除湿燃气加热以进一步除湿，并将除湿后的燃气供给至所述燃气发电设备。
在根据本公开的一个方面的三联供系统中，所述第一除湿装置将所述待除湿燃气冷却至饱和状态后，再进一步降低温度将所述待除湿燃气中的水分冷凝。
在根据本公开的一个方面的三联供系统中，所述制冷设备包括吸收式溴化锂机组，所述冷却介质为所述吸收式溴化锂机组接收所述燃气发电设备的热量后制取的冷却液体，所述加热介质为所述吸收式溴化锂机组在制冷过程中排出的烟气，其中，流入所述第二除湿装置内的冷却后的所述待除湿燃气的温度低于所述烟气的温度。
在根据本公开的一个方面的三联供系统中，所述吸收式溴化锂机组为烟气热水型冷水机组或烟气型冷水机组。
在根据本公开的一个方面的三联供系统中，当所述吸收式溴化锂机组为烟气热水型冷水机组时，所述燃气发电设备为内燃机装置；当所述吸收式溴化锂机组为烟气型冷水机组时，所述燃气发电设备为燃气轮机装置。
在根据本公开的一个方面的三联供系统中，所述制冷设备还包括冷却塔或空冷器，所述冷却塔或空冷器连接所述燃气发电设备和所述吸收式溴化锂机组。
在根据本公开的一个方面的三联供系统中，所述第一除湿装置为冷凝除湿换热器。
在根据本公开的一个方面的三联供系统中，所述第二除湿装置为热交换器
相比于现有技术，本发明实施例提供的三联供系统中，包括与燃气发电设备以及制冷设备连接的除湿设备，将燃气预处理与燃气发电相结合，利用燃气发电设备发电过程中产生的余热(即低品位热能)来除湿，实现了新的除湿循环，较传统三联供系统的除湿技术而言，在起到除湿作用的同时，有效地减少高品位电能的消耗、实现了节能的作用。此外，本发明中的除湿设备还包括第一除湿装置和第二除湿装置，进而可以分别利用其第一除湿装置和第二除湿装置对待除湿燃气进行先降温后升温的二次除湿，在提高除湿效果的同时，燃气的温度也能够得到良好的控制，所制得的燃气能够具有合适的湿度和温度，因此，可以使燃气发电设备更稳定、可靠地运行，同时也能够延长燃气发电设备的使用寿命。另一方面，燃气发电设备发电而产生的低品位的余热经过制冷设备的转化被充分利用(整个三联供系统采用燃气发电设备的余热)，实现了能源的梯级利用，充分实现了节能的作用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是示出本发明的一个实施例的三联供系统的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有特定细节中的一个或更多，或者采用其它的方法、组元、材料等，也可以实践本发明的技术方案。在某些情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明。
根据本发明的主旨构思，本发明的三联供系统包括：燃气发电设备，产生电力以向电网供电；制冷设备，连接所述燃气发电设备，所述制冷设备接收所述燃气发电设备的热量来制冷；除湿设备，连接所述制冷设备和所述燃气发电设备，流入所述除湿设备的燃气至少通过所述制冷设备的冷却来除湿，并且除湿后的燃气通入所述燃气发电设备。
下面结合附图和实施例对本发明的技术内容进行进一步地说明。
请参见图1，其示出了本发明的一个实施例的三联供系统的结构示意图。需要说明的是，本发明中的三联供系统主要用于以燃气为主要燃料带动燃气轮机、微燃机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力至电网供应用户的电力需求，并且三联供系统发电后排出的余热能够通过余热回收并再次利用。在本发明的优选实施例中，所述三联供系统主要包括燃气发电设备、制冷设备以及除湿设备。
如图1所示，燃气发电设备1产生电力以向电网供电。在本发明的优选实施例中，燃气发电设备1为内燃机装置或者燃气轮机装置，其主要利用沼气等作为燃气进行发电。其中，燃气发电设备1产生的电力供给至电网6。更具体而言，燃气发电设备1在运行过程中会产生热量，此处的热量是指燃气发电设备1在产生电力的过程中形成的余热(即低品位热能)，在内燃机装置中主要体现为高温缸套水和高温烟气，在燃气轮机装置中主要体现为高温烟气。
制冷设备连接燃气发电设备1。所述制冷设备接收燃气发电设备1的热量(即上述的余热)来制冷。在本发明的优选实施例中，所述制冷设备包括吸收式溴化锂机组21。吸收式溴化锂机组21接收来自燃气发电设备1的高温水和/或高温烟气。其中，吸收式溴化锂机组21可以是烟气热水型冷水机组或烟气型冷水机组。具体来说，当燃气发电设备1为内燃机装置时，吸收式溴化锂机组21可以选用烟气热水型冷水机组；而当燃气发电设备1为燃气轮机装置时，吸收式溴化锂机组21可以选用烟气型冷水机组。在吸收式溴化锂机组21中，冷却介质为吸收式溴化锂机组21接收燃气发电设备1的热量(余热)后制取的冷却液体。优选地，该冷却液体为冷冻水。
进一步地，在图1所示的可选实施例中，所述制冷设备还包括冷却塔或空冷器22。冷却塔或空冷器22连接燃气发电设备1和吸收式溴化锂机组21。其中，冷却塔或空冷器22主要用于提高冷却的效果，其用于冷却发动机的中冷水和缸套水的温度(中冷水是用于冷却涡轮增压后燃气的温度，缸套水是用来冷却气缸温度)。
除湿设备连接所述制冷设备和燃气发电设备1。其中，流入所述除湿设备的燃气至少通过所述制冷设备的冷却来除湿，并且除湿后的燃气通入燃气发电设备1。具体来说，在图1所示的可选实施例中，所述除湿设备包括第一除湿装置31。第一除湿装置31连接所述制冷设备，接收来自所述制冷设备的冷却介质，并且通过冷却介质对其内部的待除湿燃气进行冷却除湿。更具体地，在本发明的优选实施例中，第一除湿装置31可以是为冷凝除湿换热器。冷凝除湿换热器连接吸收式溴化锂机组21，接收吸收式溴化锂机组21制取的冷冻水，通过该冷冻水对流入其内部的待除湿燃气(主要是沼气)进行除湿。其中，吸收式溴化锂机组21制取的冷冻水的温度要求取决于待除湿燃气的温度。冷冻水通入冷凝除湿换热器后与待除湿的燃气进行热交换，进而，随着燃气的冷却，其中的水分子被冷凝析出，从而降低了燃气中的水分，起到了除湿的作用。因此，在本发明的三联供系统中，通过将除湿设备与燃气发电设备1以及制冷设备结合，利用燃气发电设备1发电过程中产生的余热(即低品位热能)来除湿，实现了新的除湿循环，较传统的除湿技术而言，在起到除湿作用的同时，有效地减少高品位电能的消耗、实现了节能的作用。
进一步地，在图1所示的可选实施例中，所述除湿设备还包括第二除湿装置32。第二除湿装置32连接第一除湿装置31以接收冷却后的待除湿燃气。第二除湿装置32还连接所述制冷设备以接收所述制冷设备加热介质，通过所述加热介质对待除湿燃气加热以进一步除湿。优选地，第二除湿装置32可以为热交换器。具体来说，如图1所示，第二除湿装置32连接制冷设备的吸收式溴化锂机组21。吸收式溴化锂机组21在制冷过程中还会排出烟气，该烟气同样属于低品位热能，其温度一般在150摄氏度左右。而经过第一除湿装置31冷却除湿后、流入第二除湿装置32内的燃气的温度低于上述吸收式溴化锂机组21排出的烟气的温度，因此，吸收式溴化锂机组21排出的烟气作为了上述加热介质。进而，在该加热介质通入作为第二除湿装置32的热交换器后加热待除湿的燃气，随着燃气的温度上升，气体的相对湿度得以进一步降低。如图1所述，第二除湿装置32还连接燃气发电设备1，将上述加热除湿后的燃气供给至燃气发电设备1。
需要说明的是，在本发明的优选实施例中，第一除湿装置31将待除湿燃气先冷却至饱和状态(即相对湿度达到1)后，再进一步降温，将燃气中的水分冷凝，以此实现更好的除湿效果。
在本发明的三联供系统中，分别利用第一除湿装置和第二除湿装置对待除湿燃气进行先降温后升温的二次除湿，在提高除湿效果的同时，燃气的温度也能够得到良好的控制，并且燃气发电设备发电而产生的低品位的余热经过制冷设备(吸收式溴化锂机组)的转化被充分利用(整个三联供系统采用燃气发电设备的余热)，实现了能源的梯级利用，充分实现了节能的作用。
进一步地，在图1所示的实施例中，所述三联供系统还包括烟囱5。上述对燃气加热除湿后的多余烟气通过烟囱5排出。
进一步地，结合图1所示的实施例，优选地，上述三联供系统的循环流程如下：
燃气发电设备1产生电力以供给至电网，其发电过程中产生的产生余热(高温水和/或高温烟气)通入吸收式溴化锂机组21。吸收式溴化锂机组21利用燃气发电设备1的余热产生低温冷冻水和烟气。其中，低温冷冻水通入可以作为第一除湿装置31的冷凝除湿换热器，将流入冷凝除湿换热器中的待除湿燃气的温度降低，使待除湿燃气先到达饱和状态，然后进一步降低温度，将待除湿燃气中的水分冷凝后通入作为第二除湿装置32的热交换器；另一方面，吸收式溴化锂机组21产生的烟气也通入作为第二除湿装置32的热交换器，从吸收式溴化锂机组21产生的烟气可以对冷却除湿后通入热交换器的待除湿燃气加热以进一步二次除湿，进而，通过提高燃气的温度来降低燃气的相对湿度。经过上述二次除湿后具有较低相对湿度的燃气最后通入燃气发电设备1进行发电。经过上述二次除湿后的燃气能够具有合适的湿度和温度，使燃气发电设备1更稳定、可靠地运行，同时也能够延长燃气发电设备1的使用寿命。
综上所述，本发明实施例提供的三联供系统中，包括与燃气发电设备以及制冷设备连接的除湿设备，将燃气预处理与燃气发电相结合，利用燃气发电设备发电过程中产生的余热(即低品位热能)来除湿，实现了新的除湿循环，较传统三联供系统的除湿技术而言，在起到除湿作用的同时，有效地减少高品位电能的消耗、实现了节能的作用。此外，本发明中的除湿设备还包括第一除湿装置和第二除湿装置，进而可以分别利用其第一除湿装置和第二除湿装置对待除湿燃气进行先降温后升温的二次除湿，在提高除湿效果的同时，燃气的温度也能够得到良好的控制，所制得的燃气能够具有合适的湿度和温度，因此，可以使燃气发电设备更稳定、可靠地运行，同时也能够延长燃气发电设备的使用寿命。另一方面，燃气发电设备发电而产生的低品位的余热经过制冷设备的转化被充分利用(整个三联供系统采用燃气发电设备的余热)，实现了能源的梯级利用，充分实现了节能的作用。
虽然本发明已以可选实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种三联供系统，其特征在于，所述三联供系统包括：
燃气发电设备，产生电力以向电网供电；
制冷设备，连接所述燃气发电设备，所述制冷设备接收所述燃气发电设备的热量来制冷；
除湿设备，连接所述制冷设备和所述燃气发电设备，流入所述除湿设备的燃气至少通过所述制冷设备的冷却来除湿，并且除湿后的燃气通入所述燃气发电设备。
2.如权利要求1所述的三联供系统，其特征在于，所述除湿设备包括第一除湿装置，所述第一除湿装置连接所述制冷设备，接收来自所述制冷设备的冷却介质，并且通过所述冷却介质对其内部的待除湿燃气进行冷却除湿。
3.如权利要求2所述的三联供系统，其特征在于，所述除湿设备还包括第二除湿装置，所述第二除湿装置连接所述第一除湿装置以接收冷却后所述待除湿燃气，并且所述第二除湿装置还连接所述制冷设备和所述燃气发电设备，其中，所述第二除湿装置接收所述制冷设备的加热介质，通过所述加热介质对所述待除湿燃气加热以进一步除湿，并将除湿后的燃气供给至所述燃气发电设备。
4.如权利要求3所述的三联供系统，其特征在于，所述第一除湿装置将所述待除湿燃气冷却至饱和状态后，再进一步降低温度将所述待除湿燃气中的水分冷凝。
5.如权利要求3所述的三联供系统，其特征在于，所述制冷设备包括吸收式溴化锂机组，所述冷却介质为所述吸收式溴化锂机组接收所述燃气发电设备的热量后制取的冷却液体，所述加热介质为所述吸收式溴化锂机组在制冷过程中排出的烟气，其中，流入所述第二除湿装置内的冷却后的所述待除湿燃气的温度低于所述烟气的温度。
6.如权利要求5所述的三联供系统，其特征在于，所述吸收式溴化锂机组为烟气热水型冷水机组或烟气型冷水机组。
7.如权利要求6所述的三联供系统，其特征在于，当所述吸收式溴化锂机组为烟气热水型冷水机组时，所述燃气发电设备为内燃机装置；当所述吸收式溴化锂机组为烟气型冷水机组时，所述燃气发电设备为燃气轮机装置。
8.如权利要求5所述的三联供系统，其特征在于，所述制冷设备还包括冷却塔或空冷器，所述冷却塔或空冷器连接所述燃气发电设备和所述吸收式溴化锂机组。
9.如权利要求2所述的三联供系统，其特征在于，所述第一除湿装置为冷凝除湿换热器。
10.如权利要求3所述的三联供系统，其特征在于，所述第二除湿装置为热交换器。
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