一种冷热电和纯水四联供系统及联供方法技术方案

本公开提出了一种冷热电和纯水四联供系统及联供方法，燃气轮机发电子系统被配置为将预冷后的空气及天然气充分混合燃烧所产生的能量做功发电；多效蒸馏子系统被配置为利用燃气轮机发电子系统排出的烟气的热量将冷凝水加热为过热蒸汽，所述过热蒸汽加热进口料液，所形成的蒸馏液作为纯水；复合发电制冷子系统被配置为利用多效蒸馏子系统排出的烟气的热量加热ORC工质，加热后的ORC工质用于膨胀做功发电，做功后的ORC工质进一步放热冷凝，产生冷水；供热子系统被配置为复合发电制冷子系统排出的烟气的热量加热水形成生活热水。本公开的冷热电和纯水四联供系统能高效梯级利用排气余热及余压，一次能源综合利用效率高，且对环境友好。

A COLD-THERMOELECTRIC AND PURE WATER QUADRACK SUPPLY SYSTEM AND ITS COUPLING METHOD

The present disclosure proposes a cooling, heating, power and pure water quadruple supply system and a CO-SUPPLY method. The gas turbine power generation subsystem is configured to generate power by fully mixing pre-cooled air and natural gas, and the multi-effect distillation subsystem is configured to heat condensate water to superheated steam by utilizing the heat of flue gas discharged from the gas turbine power generation subsystem. The feed liquid is imported and the distilled liquid formed is used as pure water; the compound power generation refrigeration subsystem is designed to heat the ORC working fluid by using the heat of the flue gas discharged from the multi-effect distillation subsystem, and the heated ORC working fluid is used for expansion and power generation, and the ORC working fluid after work is further heated and condensed to produce cold water; the heating subsystem is designed to heat the flue gas discharged from the compound power generation refrigeration subsystem. Hot water forms domestic hot water. The disclosed cooling, heating, power and pure water quadruple supply system can efficiently utilize exhaust heat and residual pressure step by step, and has high comprehensive utilization efficiency of primary energy, and is environmentally friendly.

【技术实现步骤摘要】
一种冷热电和纯水四联供系统及联供方法
本公开涉及多联供
，特别是涉及一种冷热电和纯水四联供系统及联供方法。
技术介绍
燃气轮机是以连续流动的气体作为工质将热能转换为机械功的旋转式动力机械，以燃气轮机为原动机的冷热电联供系统可采用天然气作燃料，可以实现能量的梯级综合利用，硫氧化物和固体废弃物排放几乎为零，具有明显的节能减排效果。燃气轮机的输出功率、效率与压气机进口空气温度密切相关，专利技术人在研究中发现，燃气轮机的输出功率与压气机进口空气温度成反比，进气温度每提升1℃，输出功率减少1％。在气温较高的季节，燃气轮机的输出功率会因此受到极大的影响，通过冷却压气机进口空气可以有效提高燃气轮机的输出功率和效率。燃气轮机的排烟温度为450～600℃，具有很大的余热回收利用价值，常规的燃气-蒸汽联合循环只是针对高温余热的利用，排烟的中低温余热则没有得到有效利用。因此，如何根据“温度对口、梯级利用”的原则，实现燃气轮机排气余热的梯级高效利用是目前亟待解决的一个问题。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开实施例子提供了一种冷热电和纯水四联供系统，可实现能量的梯级高效利用，并减少硫氧化物和固体废弃物排放，具有很好的节能减排效果。为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：一种冷热电和纯水四联供系统，包括：燃气轮机发电子系统、多效蒸馏子系统、复合发电制冷子系统及供热子系统；其中，所述燃气轮机发电子系统被配置为将预冷后的空气及天然气充分混合燃烧所产生的能量做功发电；所述多效蒸馏子系统被配置为利用燃气轮机发电子系统排出的烟气的热量将冷凝水加热为过热蒸汽，所述过热蒸汽加热进口料液，所形成的蒸馏液作为纯水；所述复合发电制冷子系统被配置为利用多效蒸馏子系统排出的烟气的热量加热ORC工质，加热后的ORC工质用于膨胀做功发电，做功后的ORC工质进一步放热冷凝，产生冷水；所述供热子系统被配置为复合发电制冷子系统排出的烟气的热量加热水形成生活热水。作为本申请进一步的技术方案，所述复合发电制冷子系统所产生的冷水作为冷源冷却进入燃气轮机发电子系统的空气和/或用于空调制冷。作为本申请进一步的技术方案，所述燃气轮机发电子系统包括压气机、燃烧室、第一回热器及燃气透平，所述压气机对预冷后的空气进行压缩，压缩后的空气经过第一回热器进入燃烧室与天然气充分混合燃烧，所形成的高温燃气在燃气透平中膨胀做功后排出烟气，烟气进入所述第一回热器中预热进入所述燃烧室的压缩空气。作为本申请进一步的技术方案，所述多效蒸馏子系统包括余热锅炉，烟气在所述余热锅炉的过热段、蒸发段、预热段中依次放热后排出。作为本申请进一步的技术方案，所述多效蒸馏子系统还包括多效蒸馏器及水箱；所述多效蒸馏器排出的冷凝水送往所述余热锅炉预热段中被加热成饱和水，进入所述水箱后送往所述余热锅炉蒸发段中被加热成饱和蒸汽，饱和蒸汽进入所述水箱后送往所述余热锅炉过热段中被加热成过热蒸汽，所述过热蒸汽作为驱动蒸汽送往所述多效蒸馏器中分多级加热进口料液，蒸汽充分放热被冷凝后形成冷凝水，所述多效蒸馏器出口的输出纯水。作为本申请进一步的技术方案，所述多效蒸馏子系统还包括第一水泵、第二水泵及储水罐，所述第一水泵设置在多效蒸馏器与余热锅炉之间，将多效蒸馏器排出的冷凝水压缩增压，送往余热锅炉，所述第二水泵设置多效蒸馏器及储水罐之间，用于将多效蒸馏器出口排出的蒸馏液加压，送往所述储水罐储存。作为本申请进一步的技术方案，所述复合发电制冷子系统包括第一蒸发器、ORC透平及第二回热器；所述第一蒸发器接收所输入的烟气，利用烟气热量加热ORC工质为过热状态，过热状态ORC工质进入所述ORC透平中膨胀做功后进入所述第二回热器中预热所述第一蒸发器进口ORC工质。作为本申请进一步的技术方案，所述复合发电制冷子系统还包括喷射器、冷凝器及第二蒸发器；所述第二回热器出口放热后的ORC工质作为工作流体进入所述喷射器中并与引射流体混合后送往所述冷凝器，所述冷凝器出口一部分ORC工质进入所述第二回热器中被预热，预热后进入所述第一蒸发器吸热蒸发，继续参与ORC循环；所述冷凝器出口另一部分ORC工质进入所述第二蒸发器与水换热蒸发，被引射入所述喷射器中与所述第二回热器出口放热后的ORC工质混合，混合后的ORC工质进入所述冷凝器中放热冷凝。作为本申请进一步的技术方案，所述复合发电制冷子系统还包括第二换热器，所述第二蒸发器出口冷水进入所述第二换热器中预冷压气机进口空气，所述第二换热器出口的水进入所述第二蒸发器加热ORC工质，所述第二蒸发器出口冷水亦充当空调的冷冻水进水送往空调制冷。作为本申请进一步的技术方案，所述供热子系统主要由第一换热器组成，第一换热器接收所输入的烟气，通过换热加热水至45～60℃，作为生活热水。本公开的实施例子还公开了一种冷热电和纯水四联供系统的联供方法，燃气轮机发电子系统发电所产生的烟气依次经过多效蒸馏子系统、复合发电制冷子系统及供热子系统，进行烟气能量的梯级利用，能够供给冷、热、电和纯水，联供步骤包括：在燃气轮机发电子系统中，将预冷后的空气及天然气充分混合燃烧所产生的能量做功发电，产生电能，发电过程所产生烟气进入多效蒸馏子系统；在多效蒸馏子系统中，利用烟气的热量将冷凝水加热为过热蒸汽，所述过热蒸汽加热进口料液，形成的蒸馏液作为纯水；在复合发电制冷子系统中，利用多效蒸馏子系统排出的烟气的热量加热ORC工质，加热后的ORC工质用于膨胀做功发电，做功后的ORC工质进一步放热冷凝，产生冷水；在供热子系统中，利用复合发电制冷子系统排出的烟气的热量加热水形成生活热水。与现有技术相比，本公开的有益效果是：本公开的冷热电和纯水四联供系统采用烟气回热型燃气轮机即燃气透平作为原动机，分别通过回热器、余热锅炉、多效蒸馏器、第一蒸发器及ORC工质、第一换热器实现高效梯级回收排烟余热，且通过预冷压气机进口空气，该燃气轮机输出功率比同条件没有进行空气预冷的燃气轮机要高。本公开的冷热电和纯水四联供系统在可同时对用户供给冷、热、电负荷的基础上，亦可供给纯净水，能高效梯级利用排气余热及余压，一次能源综合利用效率高，且对环境友好。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为本公开实施例子的冷热电和纯水四联供系统布置结构示意图；图中：1-压气机；2-第一回热器；3-燃烧室；4-燃气透平；5-余热锅炉；6-第一蒸发器；7-第一换热器；8-多效蒸馏器；9-第一水泵；10-水箱；11-第二水泵；12-储水罐；13-有机朗肯循环(ORC)透平；14-第二回热器2；15-喷射器；16-冷凝器；17-ORC工质泵；18-第二蒸发器；19-第二换热器；20-第一阀；21-第二阀，22-第三阀，23-第四阀，24-第五阀，25-第六阀，26-第七阀，27-第八阀，28-第九阀。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷热电和纯水四联供系统，其特征是，包括：燃气轮机发电子系统、多效蒸馏子系统、复合发电制冷子系统及供热子系统；其中，所述燃气轮机发电子系统被配置为将预冷后的空气及天然气充分混合燃烧所产生的能量做功发电；所述多效蒸馏子系统被配置为利用燃气轮机发电子系统排出的烟气的热量将冷凝水加热为过热蒸汽，所述过热蒸汽加热进口料液，所形成的蒸馏液作为纯水；所述复合发电制冷子系统被配置为利用多效蒸馏子系统排出的烟气的热量加热ORC工质，加热后的ORC工质用于膨胀做功发电，做功后的ORC工质进一步放热冷凝，产生冷水；所述供热子系统被配置为复合发电制冷子系统排出的烟气的热量加热水形成生活热水。

【技术特征摘要】
1.一种冷热电和纯水四联供系统，其特征是，包括：燃气轮机发电子系统、多效蒸馏子系统、复合发电制冷子系统及供热子系统；其中，所述燃气轮机发电子系统被配置为将预冷后的空气及天然气充分混合燃烧所产生的能量做功发电；所述多效蒸馏子系统被配置为利用燃气轮机发电子系统排出的烟气的热量将冷凝水加热为过热蒸汽，所述过热蒸汽加热进口料液，所形成的蒸馏液作为纯水；所述复合发电制冷子系统被配置为利用多效蒸馏子系统排出的烟气的热量加热ORC工质，加热后的ORC工质用于膨胀做功发电，做功后的ORC工质进一步放热冷凝，产生冷水；所述供热子系统被配置为复合发电制冷子系统排出的烟气的热量加热水形成生活热水。2.如权利要求1所述的一种冷热电和纯水四联供系统，其特征是，所述燃气轮机发电子系统包括压气机、燃烧室、第一回热器及燃气透平，所述压气机对预冷后的空气进行压缩，压缩后的空气经过第一回热器进入燃烧室与天然气充分混合燃烧，所形成的高温燃气在燃气透平中膨胀做功后排出烟气，烟气进入所述第一回热器中预热进入所述燃烧室的压缩空气。3.如权利要求1所述的一种冷热电和纯水四联供系统，其特征是，所述多效蒸馏子系统包括余热锅炉，烟气在所述余热锅炉的过热段、蒸发段、预热段中依次放热后排出。4.如权利要求3所述的一种冷热电和纯水四联供系统，其特征是，所述多效蒸馏子系统还包括多效蒸馏器及水箱；所述多效蒸馏器排出的冷凝水送往所述余热锅炉预热段中被加热成饱和水，进入所述水箱后送往所述余热锅炉蒸发段中被加热成饱和蒸汽，饱和蒸汽进入所述水箱后送往所述余热锅炉过热段中被加热成过热蒸汽，所述过热蒸汽作为驱动蒸汽送往所述多效蒸馏器中分多级加热进口料液，蒸汽充分放热被冷凝后形成冷凝水，所述多效蒸馏器出口的输出纯水。5.如权利要求4所述的一种冷热电和纯水四联供系统，其特征是，所述多效蒸馏子系统还包括第一水泵、第二水泵及储水罐，所述第一水泵设置在多效蒸馏器与余热锅炉之间，将多效蒸馏器排出的冷凝水压缩增压，送往余热锅炉，所述第二水泵设置多效蒸馏器及储水罐之间，用于将多效蒸馏器出口排出的蒸馏液加压，送往所述储水罐储存。6.如权利要求1所述的一种冷热电和纯水四联供系统，其特征是，所述复合发电制冷子系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩吉田，游怀亮，刘洋，朱晓璇，葛艺，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37