一種采用天然氣和太陽能聯(lián)合循環(huán)的分布式供能設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種采用天然氣和太陽能聯(lián)合循環(huán)的分布式供能設備，包括天然氣燃燒煙氣循環(huán)單元、水蒸汽循環(huán)單元和有機工質(zhì)循環(huán)單元；天然氣燃燒煙氣循環(huán)單元與水蒸汽循環(huán)單元相連，水蒸汽循環(huán)單元還與有機工質(zhì)循環(huán)單元相連。該設備利用天然氣與太陽能進行聯(lián)合循環(huán)，減少燃氣的使用，提高太陽能的利用率；以水蒸汽與有機工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)建立供能系統(tǒng)，實現(xiàn)了能量的梯級利用。
【專利說明】一種采用天然氣和太陽能聯(lián)合循環(huán)的分布式供能設備

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及天然氣分布式能源與太陽能光熱領域，特別是涉及一種天然氣分布式(燃氣輪機或燃氣內(nèi)燃機)能源與太陽能光熱的聯(lián)合循環(huán)裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]燃氣分布式能源是以熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)為基礎，與大電網(wǎng)和天然氣管網(wǎng)相連接的，向一定區(qū)域的用戶同時提供電力、蒸汽、熱水和空調(diào)冷水(或風)等能源服務的系統(tǒng)。它是20世紀70年代在國外發(fā)展起來的潔凈高效、小型分散為主的第二代能源技術(shù)。因其負荷變化靈活，初投資較低，供電性能可靠，輸電損失小、環(huán)保清潔等特點在世界能源領域越來越受到重視。
[0003]太陽能對于地球來講是取之不盡、用之不竭的清潔健康能源，是應用前景最廣闊的替代能源，它必將成為今后的主導能源，開發(fā)利用太陽能，對于節(jié)約常規(guī)能源、保護自然環(huán)境、減緩氣候變化等，都具有極其重大的意義。
[0004]由于太陽能熱利用設備和技術(shù)應用存在無日照、陰冷天氣時無法使用等弊端，不能滿足建筑連續(xù)供熱的需求；而目前燃氣價格又較高，三聯(lián)供運營成本較高。因此如何能夠建立天然氣與太陽能聯(lián)合循環(huán)，實現(xiàn)能量的梯級利用，減少燃氣的使用，提高太陽能的利用率。成為亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種采用天然氣和太陽能聯(lián)合循環(huán)的分布式供能設備，該設備利用天然氣與太陽能進行聯(lián)合循環(huán)、減少燃氣的使用、提高太陽能的利用率，以水蒸汽與有機工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)建立供能系統(tǒng)、實現(xiàn)能量的梯級利用。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種采用天然氣和太陽能聯(lián)合循環(huán)的分布式供能設備，包括天然氣燃燒煙氣循環(huán)單元、水蒸汽循環(huán)單元和有機工質(zhì)循環(huán)單元；天然氣燃燒煙氣循環(huán)單元與水蒸汽循環(huán)單元相連，水蒸汽循環(huán)單元還與有機工質(zhì)循環(huán)單元均相連。
[0007]所述的設備，天然氣燃燒煙氣循環(huán)單元包括依次相連的燃燒室、燃氣輪機、余熱回收裝置和分流裝置，分流裝置還通過制熱裝置和制冷裝置與排煙裝置相連；余熱回收裝置還與水蒸汽循環(huán)單元相連，燃氣輪機上還接有第一發(fā)電機。
[0008]所述的設備，水蒸汽循環(huán)單元包括依次相連的蒸汽輪機、換熱器、升壓泵、除氧器和太陽能集熱器，太陽能集熱器的出口還與余熱回收裝置相連，蒸汽輪機上接有第二發(fā)電機；換熱器還與有機工質(zhì)循環(huán)單元相連。
[0009]所述的設備，有機工質(zhì)循環(huán)單元包括依次相連的有機透平、凝汽器和有機工質(zhì)升壓泵，有機工質(zhì)升壓泵還通過換熱器與有機透平相連，有機透平上還接有第三發(fā)電機。
[0010]所述的設備，太陽能集熱器包含用于產(chǎn)生高溫蒸汽的太陽能復合拋物面集熱器真空管，該真空管帶有涂鍍金屬層和金屬翅片。
[0011]本實用新型的優(yōu)點:
[0012]1、利用天然氣與太陽能的進行聯(lián)合循環(huán)、減少燃氣的使用、提高太陽能的利用率；
[0013]2、以水蒸汽與有機工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)建立供能系統(tǒng)、實現(xiàn)能量的梯級利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(以燃氣輪機為例)；
[0015]圖2是本實用新型的能量梯級利用流程圖；
[0016]圖中:1_燃燒室；2_燃氣輪機；3_發(fā)電機I ;4_余熱回收裝置；5_分流裝置；6-制熱裝置；7_制冷裝置；8_排煙裝置；9_蒸汽輪機；10_發(fā)電機2 ；11-換熱器；12_升壓泵；13-除氧器；14-太陽能集熱器；15-有機透平；16-發(fā)電機3 ; 17-凝汽器；18-有機工質(zhì)升壓栗。

【具體實施方式】
[0017]本實用新型研究采用天然氣和太陽能作為能源，以水蒸汽與有機工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)的建立供能系統(tǒng)，其特點在于能源，即一種是低碳能源，另一種是零碳能源，符合我國的低碳發(fā)展模式；工質(zhì)采用水蒸汽與有機工質(zhì)進行聯(lián)合循環(huán)，水蒸汽中含有大量的氣化潛熱，有機工質(zhì)可能較好利用水蒸汽的氣化潛熱，在聯(lián)合循環(huán)能量梯級利用中具有重要意義。
[0018]一種天然氣與太陽能的進行聯(lián)合循環(huán)，是由煙氣循環(huán)、水蒸汽循環(huán)、有機工質(zhì)循環(huán)組成，其中煙氣循環(huán)是由壓氣機、燃燒室、燃氣輪機、發(fā)電機1、余熱回收裝置、分流裝置、制熱裝置、制冷裝置、排煙裝置組成；水蒸汽循環(huán)是由蒸汽輪機、發(fā)電機2、換熱器、升壓泵、除氧器、太陽能集熱器、余熱回收裝置組成；有機工質(zhì)循環(huán)是由有機透平、發(fā)電機3、凝汽器、有機工質(zhì)升壓泵組成。
[0019]水蒸汽循環(huán)中的余熱回收裝置可以根據(jù)太陽能集熱器的集熱情況，恰當分配進入分流裝置的煙氣熱量；用于產(chǎn)生高溫蒸汽的太陽能CPC(復合拋物面集熱器)真空管，帶有涂鍍金屬層和金屬翅片。
[0020]本實用新型涉及一種天然氣與太陽能的進行聯(lián)合循環(huán)，特別是涉及一種天然氣分布式(燃氣輪機或燃氣內(nèi)燃機)能源與太陽能光熱的聯(lián)合循環(huán)裝置及方法，它包含煙氣循環(huán)、水蒸汽循環(huán)、有機工質(zhì)循環(huán)，循環(huán)流程如下:
[0021]1、天然氣燃燒煙氣循環(huán):燃氣進入燃燒室，通過燃燒變?yōu)楦邷馗邏簾煔猓?qū)動燃氣輪機發(fā)電，尾氣進入余熱回收裝置，一部分進入分流裝置，為制熱裝置和制冷裝置提供熱量;
[0022]2、水蒸汽循環(huán):通過太陽能集熱器對經(jīng)過升壓、除氧的水進行加熱，加熱后進入余熱回收裝置，與燃氣輪機的尾氣進行換熱，提高水蒸汽溫度，使其達到過熱狀態(tài)，過熱蒸汽進入蒸汽輪機進行發(fā)電，發(fā)電尾氣進入換熱器；
[0023]3、有機工質(zhì)循環(huán):利用有機工質(zhì)在低溫低壓下可以迅速氣化的特性，吸收換熱器的熱量，使有機工質(zhì)發(fā)生汽化，進入有機透平(有機工質(zhì)汽輪機)拖動發(fā)電機發(fā)電，尾氣進入凝汽器。
[0024]本實用新型針對現(xiàn)有“太陽能熱利用設備和技術(shù)應用存在無日照、陰冷天氣時無法使用等弊端，不能滿足建筑連續(xù)供熱的需求；而目前燃氣價格又較高，三聯(lián)供運營成本較高”的問題，建立天然氣與太陽能聯(lián)合循環(huán)，利用天然氣與太陽能進行聯(lián)合循環(huán)、減少燃氣的使用、提高太陽能的利用率，以水蒸汽與有機工質(zhì)聯(lián)合循環(huán)建立供能系統(tǒng)、實現(xiàn)能量的梯級利用。
[0025]以下通過【具體實施方式】的描述對本實用新型專利作進一步詳細的說明，但這不能用于限定本實用新型專利的保護范圍，本領域技術(shù)人員根據(jù)實用新型專利的基本思想，可以做出各種修改或改進，但是只要不脫離本實用新型專利的基本思想，均在本實用新型專利的范圍之內(nèi)。
[0026]結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。
[0027]如圖1所示，本實用新型包括天然氣燃燒煙氣循環(huán)、水蒸汽循環(huán)、有機工質(zhì)循環(huán)組成，天然氣進入燃燒室，燃燒后，變?yōu)楦邷馗邏簾煔?，進入燃氣輪機發(fā)電，發(fā)電尾氣進入余熱回收裝置，一部分余熱沿煙氣循環(huán)進入分流裝置，提供冷量和熱量，尾氣經(jīng)由排煙裝置排出；另一部分余熱對水蒸汽循環(huán)單元中太陽能集熱器產(chǎn)生的水蒸汽進行加熱，過熱蒸汽進入汽輪機發(fā)電；尾氣進入換熱器，與有機工質(zhì)循環(huán)工質(zhì)進行換熱，有機工質(zhì)在換熱器中氣化后進入有機透平發(fā)電，尾氣進入凝汽器。
[0028]其中天然氣燃燒煙氣循環(huán)是由壓氣機、燃燒室、燃氣輪機、發(fā)電機1、余熱回收裝置、分流裝置、換熱器、制冷裝置、排煙裝置組成；水蒸汽循環(huán)是由蒸汽輪機、發(fā)電機2、換熱器、升壓泵、除氧器、太陽能集熱器、余熱回收裝置組成；有機工質(zhì)循環(huán)是由有機透平、發(fā)電機3、凝汽器、有機工質(zhì)升壓泵組成。水蒸汽循環(huán)中的余熱回收裝置可以根據(jù)太陽能集熱器的集熱情況，恰當分配進入分流裝置的煙氣熱量。
[0029]形成以燃氣和太陽能為能源，以燃燒室，太陽能集熱裝置為能量系統(tǒng)，以煙氣循環(huán)、蒸汽循環(huán)、有機工質(zhì)循環(huán)來實現(xiàn)能量梯級利用的熱力系統(tǒng)，以燃氣輪機、蒸汽輪機、有機透平為動力系統(tǒng)，為發(fā)電機提供動力，以煙氣制冷機、制熱裝置為外界提供冷量和熱量的需求。
【權(quán)利要求】
1.一種采用天然氣和太陽能聯(lián)合循環(huán)的分布式供能設備，其特征在于:包括天然氣燃燒煙氣循環(huán)單元、水蒸汽循環(huán)單元和有機工質(zhì)循環(huán)單元；天然氣燃燒煙氣循環(huán)單元與水蒸汽循環(huán)單元相連，水蒸汽循環(huán)單元還與有機工質(zhì)循環(huán)單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征在于:天然氣燃燒煙氣循環(huán)單元包括依次相連的燃燒室(I)、燃氣輪機(2)、余熱回收裝置(4)和分流裝置(5)，分流裝置(5)還通過制熱裝置(6)和制冷裝置(7)與排煙裝置(8)相連；余熱回收裝置(4)還與水蒸汽循環(huán)單元相連，燃氣輪機(2)上還接有第一發(fā)電機(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設備，其特征在于:水蒸汽循環(huán)單元包括依次相連的蒸汽輪機(9)、換熱器(11)、升壓泵(12)、除氧器(13)和太陽能集熱器(14)，太陽能集熱器(14)的出口還與余熱回收裝置(4)相連，蒸汽輪機(9)上接有第二發(fā)電機(10);換熱器(11)還與有機工質(zhì)循環(huán)單元相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設備，其特征在于:有機工質(zhì)循環(huán)單元包括依次相連的有機透平(15)、凝汽器(17)和有機工質(zhì)升壓泵(18)，有機工質(zhì)升壓泵(18)還通過換熱器(11)與有機透平(15)相連，有機透平(15)上還接有第三發(fā)電機(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的設備，其特征在于:太陽能集熱器(14)包含用于產(chǎn)生高溫蒸汽的太陽能復合拋物面集熱器真空管，該真空管帶有涂鍍金屬層和金屬翅片。
【文檔編號】F02C6/18GK204003103SQ201420377034
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】吳凱檳, 邱澤晶, 彭旭東 申請人:南瑞（武漢）電氣設備與工程能效測評中心, 國網(wǎng)電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司