一种冷热电联供系统及方法技术方案

一种冷热电联供系统，包括：回热循环燃气轮机(100)，包括燃气轮机本体(102)以及回热装置(103)，其中，燃气轮机本体(102)用于将燃料与空气混合燃烧后的高温燃气膨胀做功，并产生高温废气，燃气轮机本体(102)采用分轴式动力涡轮(1023)，且动力涡轮(1023)的涡轮导叶的角度可调节；回热装置(103)，用于一部分高温废气加热空气，以提高输入燃气轮机本体(102)的空气的温度；余热锅炉(200)，用于利用另一部分高温废气以及加热过空气的高温废气加热工质水，以使工质水加热为高温蒸汽；冷热联供系统(300)，用于利用一部分高温蒸汽进行制热，利用另一部分高温蒸汽进行制冷。实现冷热电联供系统在满足供能需求下，获得最佳的能源利用率。

A COHP System and Method

【技术实现步骤摘要】
一种冷热电联供系统及方法
本专利技术涉及燃气轮机
，尤其涉及一种冷热电联供系统及方法。
技术介绍
常采用回热循环、热电联供或冷热电联供的方式提高燃气轮机的热效率，利用高温排气实现能源梯级利用，从而提高系统能源利用率。但目前冷热电联供系统中的燃气轮机一般是几何固定式结构，燃气轮机在部分工况下易出现热效率衰退，从而导致能源系统的能源利用率降低，不利于能源综合利用与节能环保需求。因此亟待设计一种高效的冷、热、电联供系统，解决目前现有的冷、热、电联供系统中燃气轮机部分工况性能衰退的问题，并通过合理的系统控制参数进行优化调节，在满足冷、热、电需求的同时，使得系统能源利用率最大化，实现多工况下系统的高效运行。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题基于上述技术问题，本专利技术提供了一种冷热电联供系统及方法，当用户对供电、供热或供冷的需求改变时，通过数据采集和控制装置采集系统中关键位置的工作参数，保证燃气轮机不超温、不超转与压气机不喘振的前提下，调节燃气轮机燃油流量、动力涡轮导叶角度、废气流量分配和高温蒸汽流量分配等参数，实现冷热电联供系统在满足供能需求下，获得最佳的能源利用率。(二)技术方案本专利技术提供了一种冷热电联供系统，包括：回热循环燃气轮机100，包括燃气轮机本体102以及回热装置103，其中，燃气轮机本体102用于将燃料与空气混合燃烧后的高温燃气膨胀做功，并产生高温废气，燃气轮机本体102采用分轴式动力涡轮1023，且动力涡轮1023的涡轮导叶的角度可调节；回热装置103，用于一部分高温废气加热空气，以提高输入燃气轮机本体102的空气的温度；余热锅炉200，用于利用另一部分高温废气以及加热过空气的高温废气加热工质水，以使工质水加热为高温蒸汽；冷热联供系统300，用于利用一部分高温蒸汽进行制热，利用另一部分高温蒸汽进行制冷，以使高温蒸汽放热后产生工质水，并将工质水送入余热锅炉200进行循环使用。可选地，燃气轮机本体102包括压气机1021、核心机涡轮1022、动力涡轮1023、发电机1024、多个转速测量装置1025以及导叶调节装置1026，其中，压气机1021，用于压缩空气，并将压缩后的空气送入回热装置103；核心机涡轮1022，用于高温燃气的一级膨胀；动力涡轮1023，用于高温燃气的二级膨胀并带动发电机1024做功产生电能；多个转速测量装置1025，分别用于测量压气机1021、核心机涡轮1022、动力涡轮1023以及发电机1024的转速；导叶调节装置1026，用于调节动力涡轮1023中导叶的角度；燃烧室1027用于燃料与空气进行混合燃烧并产生高温燃气。可选地，还包括数据采集与控制装置400，用于采集并控制导叶调节装置1026以调节动力涡轮1023的导叶角度。可选地，回热循环燃气轮机100包括废气温度测量装置106以及废气流量控制装置107，其中，废气温度测量装置106用于测量动力涡轮1023出口处高温废气的温度；废气流量控制装置107，用于控制送入余热锅炉200和回热装置103的高温废气的比例。可选地，余热锅炉200包括锅炉本体201、燃料库202以及工质水系统，其中，锅炉本体201，用于高温废气加热工质水；燃料库202，用于当高温废气不足以满足工质水的加热需求时补燃，以加热工质水；工质水系统，用于实现工质水的循环。可选地，工质水系统包括工质水补给装置2031以及工质水控制装置2032，其中，工质水补给装置2031，用于补充工质水；工质水控制装置2032用于控制送入锅炉本体201的工质水量。可选地，冷热联供系统300包括制冷单元301以及制热单元302，其中，制冷单元301用于利用高温蒸汽与制冷工质换热制冷；制热单元302用于利用高温蒸汽与制热工质换热制热。可选地，冷热联供系统300还包括高温蒸汽控制装置303以及工质温度监测装置304，其中，高温蒸汽控制装置303用于控制高温蒸汽进行制冷和制热的比例；工质温度监测装置304用于监测冷热联供系统300中制冷工质和制热工质与高温蒸汽换热后的温度。可选地，数据采集与控制装置400，还包括采集并控制废气流量控制装置107和燃料控制装置104和高温蒸汽控制装置303的阀门开度。可选地，数据采集与控制装置400，还包括采集燃气轮机本体102的做功量以及冷热联供系统300系统的制冷量和制热量。另一方面，本专利技术还提供了一种冷热电联供方法，包括：数据采集与控制装置400根据采集的数据计算并控制废气流量控制装置107、燃料控制装置104和高温蒸汽控制装置303的阀门开度以及动力涡轮1023导叶的角度，以使在满足发电量、制冷量以及制热量的条件下，获得最佳的能源利用率。(三)有益效果本专利技术提供了一种冷热电联供系统，至少具有如下技术效果：(1)本冷热电联供系统结构完整，可以满足用户不同条件下对冷、热、电的供能需求，在大工况变化范围内可实现孤网运行；(2)本冷热电联供系统控制策略完备，通过采集相关参数可保证燃气轮机不超温、不超转；(3)本冷热电联供系统对系统中参数的控制基于总体仿真获得，通过调节燃气轮机燃油流量、动力涡轮导叶角度、废气流量分配和高温蒸汽流量分配等参数，可实现不同能源组合需求下的高能源利用率。附图说明图1示意性示出了本公开实施例的冷热电联供系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供了一种冷热电联供系统，参见图1，包括：回热循环燃气轮机100，包括燃气轮机本体102以及回热装置103，其中，燃气轮机本体102用于将燃料与空气混合燃烧后的高温燃气膨胀做功，并产生高温废气，燃气轮机本体102采用分轴式动力涡轮1023，且动力涡轮1023的涡轮导叶的角度可调节；回热装置103，用于一部分高温废气加热所述空气，以提高输入燃气轮机本体102的空气的温度；余热锅炉200，用于利用另一部分高温废气以及加热过空气的高温废气加热工质水，以使工质水加热为高温蒸汽；冷热联供系统300，用于利用一部分高温蒸汽进行制热，利用另一部分高温蒸汽进行制冷，以使高温蒸汽放热后产生工质水，并将工质水送入余热锅炉200进行循环使用。以下将以具体实施例为例对该系统进行详细介绍。回热循环燃气轮机100，包括燃气轮机本体102以及回热装置103，其中，燃气轮机本体102用于将燃料与空气混合燃烧后的高温燃气膨胀做功，并产生高温废气，燃气轮机本体102采用分轴式动力涡轮1023，且动力涡轮1023的涡轮导叶的角度可调节；回热装置103，用于一部分高温废气加热所述空气，以提高输入燃气轮机本体102的空气的温度；具体的，回热循环燃气轮机100，包括燃气轮机本体102以及回热装置103，其中，燃气轮机本体102包括燃烧室1027用于燃料和空气进行混合后燃烧，本专利技术实施例中燃料采用燃油，该回热循环燃气轮机100还包括燃油库1041、燃油泵1042以及用于控制输入燃烧室1027的燃料量燃料控制装置104；燃气轮机本体102还包括压气机1021、核心机涡轮1022、动力涡轮1023、发电机1024、多个转速测量装置1025、导叶调节装置1026以及启动机1020，其中，压气机1021，用于压缩空气，并将压缩后的空气送入回热装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷热电联供系统，包括：回热循环燃气轮机(100)，包括燃气轮机本体(102)以及回热装置(103)，其中，燃气轮机本体(102)用于将燃料与空气混合燃烧后的高温燃气膨胀做功，并产生高温废气，所述燃气轮机本体(102)采用分轴式动力涡轮(1023)，且所述动力涡轮(1023)的涡轮导叶的角度可调节；回热装置(103)，用于一部分所述高温废气加热所述空气，以提高输入所述燃气轮机本体(102)的空气的温度；余热锅炉(200)，用于利用另一部分所述高温废气以及加热过所述空气的高温废气加热工质水，以使所述工质水加热为高温蒸汽；冷热联供系统(300)，用于利用一部分所述高温蒸汽进行制热，利用另一部分所述高温蒸汽进行制冷，以使所述高温蒸汽放热后生成工质水，并将所述工质水送入所述余热锅炉(200)进行循环使用。

【技术特征摘要】
1.一种冷热电联供系统，包括：回热循环燃气轮机(100)，包括燃气轮机本体(102)以及回热装置(103)，其中，燃气轮机本体(102)用于将燃料与空气混合燃烧后的高温燃气膨胀做功，并产生高温废气，所述燃气轮机本体(102)采用分轴式动力涡轮(1023)，且所述动力涡轮(1023)的涡轮导叶的角度可调节；回热装置(103)，用于一部分所述高温废气加热所述空气，以提高输入所述燃气轮机本体(102)的空气的温度；余热锅炉(200)，用于利用另一部分所述高温废气以及加热过所述空气的高温废气加热工质水，以使所述工质水加热为高温蒸汽；冷热联供系统(300)，用于利用一部分所述高温蒸汽进行制热，利用另一部分所述高温蒸汽进行制冷，以使所述高温蒸汽放热后生成工质水，并将所述工质水送入所述余热锅炉(200)进行循环使用。2.根据权利要求1所述的冷热电联供系统，所述燃气轮机本体(102)包括压气机(1021)、核心机涡轮(1022)、动力涡轮(1023)、发电机(1024)、多个转速测量装置(1025)以及导叶调节装置(1026)以及燃烧室(1027)，其中，压气机(1021)，用于压缩所述空气，并将压缩后的空气送入所述回热装置(103)；核心机涡轮(1022)，用于所述高温燃气的一级膨胀；动力涡轮(1023)，用于所述高温燃气的二级膨胀并带动所述发电机(1024)做功产生电能；多个转速测量装置(1025)，分别用于测量所述压气机(1021)、核心机涡轮(1022)、动力涡轮(1023)以及发电机(1024)的转速；导叶调节装置(1026)，用于调节所述动力涡轮(1023)中导叶的角度；燃烧室(1027)用于所述燃料与空气进行混合燃烧并产生所述高温燃气。3.根据权利要求1或2所述的冷热电联供系统，还包括数据采集与控制装置(400)，用于采集并控制所述导叶调节装置(1026)以调节所述动力涡轮(1023)的导叶角度。4.根据权利要求3所述的冷热电联供系统，所述回热循环燃气轮机(100)包括废气温度测量装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹钊，张华良，周桥，王涛，高庆，谭春青，孙文超，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11