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一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法

阅读：361发布：2020-05-08

专利汇可以提供一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法，包括发电机、燃气发动机、水热交换器、制冷装置、烟气热交换器和冷却装置。本发明一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法，通过利用燃气发动机产生的热能驱动发电机组产生电能，能够用于普通家庭的供电，通过制冷装置、烟气热交换器和水热交换器实现居民冷热水的供给，综合实现冷热电的一体化控制，节能减排，综合利用率较高。，下面是一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一体化燃气冷热电联产装置，其特征在于，包括发电机（2）、燃气发动机（5）、水热交换器（6）、制冷装置（13）、烟气热交换器（18）和冷却装置（21），所述发电机（2）的输出端与输电线路（1）相连接，所述发电机（2）的输入输出端与燃气发动机（5）的第一输入输出端交互连接，所述燃气发动机（5）的第一输入端和第二输入端分别与第一进气管道（3）和第二进气管道（4）相连接，所述第一进气管道（3）和第二进气管道（4）中分别通入空气和燃气，所述燃气发动机（5）的第一输出端通过高温烟气排气管道（7）与自动温度控制阀（9）的输入端相连接，所述自动温度控制阀（9）的输出端与四通阀（11）的输入端相连接，所述四通阀（11）的第一输出端通过冷却管道（12）与制冷装置（13）的第一输入端相连接，所述四通阀（11）的第二输出端与消音器（16）的输入端相连接，所述四通阀（11）的第三输出端通过加热管道（17）与烟气热交换器（18）的第一输入端相连接，所述制冷装置（13）和烟气热交换器（18）的第一输出端均与消音器（16）的输入端相连接，所述制冷装置（13）的第二输入端与热水输入管道（15）相连接，所述制冷装置（13）的第二输出端与冷气输出管道（14）相连接，所述烟气热交换器（18）的第二输入端与饮用冷水输入管道（19）相连接，所述烟气热交换器（18）的第二输出端与饮用热水输出管道（20）相连接，所述燃气发动机（5）的第二输入输出端与水热交换器（6）的输入输出端交互连接，所述冷却装置（21）的第一输入端和第二输入端分别与蓄水池进水管道（22）和生活用水进水管道（23）相连接，所述冷却装置（21）的输出端通过高压水泵（10）与水热交换器（6）的输入端相连接，所述水热交换器（6）的输出端与三通阀（25）的输入端相连接，所述三通阀（25）的第一输出端与冷却装置（21）的第三输入端相连接，所述三通阀（25）的第二输出端与生活用水出水管道（24）相连接。
2.如权利要求1所述的一体化燃气冷热电联产装置，其特征在于，所述高压水泵（10）与水热交换器（6）之间、所述制冷装置（13）和消音器（16）之间、所述烟气热交换器（18）和消音器（16）之间均设置有调节阀（8），所述冷气输出管道（14）、热水输入管道（15）、饮用冷水输入管道（19）、饮用热水输出管道（20）、蓄水池进水管道（22）、生活用水进水管道（23）和生活用水出水管道（24）上均设置有调节阀（8）。
3.如权利要求1所述的一体化燃气冷热电联产装置，其特征在于，所述冷却装置（21）为冷却塔，所述制冷装置（13）为溴化锂制冷器。
4.如权利要求1所述的一体化燃气冷热电联产装置，其特征在于，所述冷气输出管道（14）、热水输入管道（15）、饮用冷水输入管道（19）、饮用热水输出管道（20）、蓄水池进水管道（22）、生活用水进水管道（23）和生活用水出水管道（24）上均均设置有调节阀（8）上均设置有净水过滤装置。
5.如权利要求4所述的一体化燃气冷热电联产装置，其特征在于，所述净水过滤装置为硅/二氧化硅光子晶体薄膜型过滤器。
6.如权利要求1所述的一体化燃气冷热电联产装置，其特征在于，所述高温烟气排气管道（7）上还连接设置有排烟管道。
7.如权利要求1所述的一体化燃气冷热电联产装置，其特征在于，所述输电线路（1）为电缆。
8.如权利要求1所述的一体化燃气冷热电联产装置的控制方法，其特征在于，所述发电机（2）通过输电线路（1）供电给居民用户，空气和燃气分别通过第一进气管道（3）和第二进气管道（4）进入到燃气发动机（5）中进行燃烧反应，所述燃气发动机（5）产生的高温烟气输送至高温烟气排气管道（7），同时通过所述高温烟气排气管道（7）上的自动温度控制阀（9）进行温度设定控制，当设定值为天气炎热的夏季时，所述自动温度控制阀（9）控制四通阀（11）的第一输出端打开进而与制冷装置（13）相连接，通过热水输入管道（15）进入制冷装置（13）中的居民生活热水经过制冷装置（13）作用转化为居民生活冷气并经由冷气输出管道（14）输送至居民住宅；当设定值为天气寒冷的冬季时，所述自动温度控制阀（9）控制四通阀（11）的第三输出端打开进而与烟气热交换器（18）相连接，通过饮用冷水输入管道（19）进入烟气热交换器（18）中的饮用冷水经过烟气热交换器（18）作用转化为饮用热水并经由饮用热水输出管道（20）输送至居民住宅。
9.如权利要求8所述的一体化燃气冷热电联产装置的控制方法，其特征在于，所述燃气发动机（5）与水热交换器（6）之间交互连接，蓄水池进水和生活用水分别通过蓄水池进水管道（22）和生活用水进水管道（23）进入到冷却装置（21），并经由高压水泵（10）提升至水热交换器（6）中，通过水热交换器（6）作用转化为生活用水热水并经由生活用水出水管道（24）输送至居民住宅。
10.如权利要求8所述的一体化燃气冷热电联产装置的控制方法，其特征在于，所述制冷装置（13）和烟气热交换器（18）均与消音器（16）相连接。

说明书全文

一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及热电联产相关技术领域，尤其涉及一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法。

背景技术

[0002] 就当前世界问题来看，最为突出的就是能源和环境的问题。据国家能源调查机构的报告显示，当前全球的资源和能源供应有着极大的压力，并且世界各个国家都要对能源的需求进行最大程度的限制，同时还要减少温室气体的排放，进而环节当前的环境危机和能源危机。众所周知，天然气是优质清洁的一次性能源，被世界各国广为使用。有资料显示，目前世界范围内天然气的消耗量已占到总能耗的20%以上。作为能源，天然气的利用形式目前主要有两种形式--供热或发电。然而，从能源利用的角度讲，天然气的利用无论单纯用于供热还是发电均不能发挥出一次性能源的最大效益。从供热角度讲，通过燃烧天然气加热媒质（水）来供热，能量的利用率太低。这是因为，天然气燃烧的最高温度可达2000℃以上，而通常制热所需的温度仅仅在200℃ 300℃，甚至50 70℃，悬殊的温差，带来极大的能量损~ ~失；如利用天然气发电，则有成本的问题，我国天然气的价格比较昂贵，按同比热值计算，天然气的价格是煤炭价格的4倍以上，专门制造天然气电站发电，目前尚不能为一般用户所接受。故利用天然气实现热电联产是当今发电机组的发展趋势。

[0003] 有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明的目的之一：一体化燃气冷热电联产装置，包括发电机、燃气发动机、水热交换器、制冷装置、烟气热交换器和冷却装置，发电机的输出端与输电线路相连接，发电机的输入输出端与燃气发动机的第一输入输出端交互连接，燃气发动机的第一输入端和第二输入端分别与第一进气管道和第二进气管道相连接，第一进气管道和第二进气管道中分别通入空气和燃气，燃气发动机的第一输出端通过高温烟气排气管道与自动温度控制阀的输入端相连接，自动温度控制阀的输出端与四通阀的输入端相连接，四通阀的第一输出端通过冷却管道与制冷装置的第一输入端相连接，四通阀的第二输出端与消音器的输入端相连接，四通阀的第三输出端通过加热管道与烟气热交换器的第一输入端相连接，制冷装置和烟气热交换器的第一输出端均与消音器的输入端相连接，制冷装置的第二输入端与热水输入管道相连接，制冷装置的第二输出端与冷气输出管道相连接，烟气热交换器的第二输入端与饮用冷水输入管道相连接，烟气热交换器的第二输出端与饮用热水输出管道相连接，燃气发动机的第二输入输出端与水热交换器的输入输出端交互连接，冷却装置的第一输入端和第二输入端分别与蓄水池进水管道和生活用水进水管道相连接，冷却装置的输出端通过高压水泵与水热交换器的输入端相连接，水热交换器的输出端与三通阀的输入端相连接，三通阀的第一输出端与冷却装置的第三输入端相连接，三通阀的第二输出端与生活用水出水管道相连接。

[0006] 作为本发明的进一步改进，高压水泵与水热交换器之间、制冷装置和消音器之间、烟气热交换器和消音器之间均设置有调节阀，冷气输出管道、热水输入管道、饮用冷水输入管道、饮用热水输出管道、蓄水池进水管道、生活用水进水管道和生活用水出水管道上均设置有调节阀。

[0007] 作为本发明的进一步改进，冷却装置为冷却塔，制冷装置为溴化锂制冷器。

[0008] 作为本发明的进一步改进，冷气输出管道、热水输入管道、饮用冷水输入管道、饮用热水输出管道、蓄水池进水管道、生活用水进水管道和生活用水出水管道上均均设置有调节阀上均设置有净水过滤装置。

[0009] 作为本发明的进一步改进，净水过滤装置为硅/二氧化硅光子晶体薄膜型过滤器。

[0010] 作为本发明的进一步改进，高温烟气排气管道上还连接设置有排烟管道。

[0011] 作为本发明的进一步改进，输电线路为电缆。

[0012] 本发明的目的之二：一体化燃气冷热电联产装置的控制方法，发电机通过输电线路供电给居民用户，空气和燃气分别通过第一进气管道和第二进气管道进入到燃气发动机中进行燃烧反应，燃气发动机产生的高温烟气输送至高温烟气排气管道，同时通过高温烟气排气管道上的自动温度控制阀进行温度设定控制，当设定值为天气炎热的夏季时，自动温度控制阀控制四通阀的第一输出端打开进而与制冷装置相连接，通过热水输入管道进入制冷装置中的居民生活热水经过制冷装置作用转化为居民生活冷气并经由冷气输出管道输送至居民住宅；当设定值为天气寒冷的冬季时，自动温度控制阀控制四通阀的第三输出端打开进而与烟气热交换器相连接，通过饮用冷水输入管道进入烟气热交换器中的饮用冷水经过烟气热交换器作用转化为饮用热水并经由饮用热水输出管道输送至居民住宅。

[0013] 作为本发明的进一步改进，燃气发动机与水热交换器之间交互连接，蓄水池进水和生活用水分别通过蓄水池进水管道和生活用水进水管道进入到冷却装置，并经由高压水泵提升至水热交换器中，通过水热交换器作用转化为生活用水热水并经由生活用水出水管道输送至居民住宅。

[0014] 作为本发明的进一步改进，制冷装置和烟气热交换器均与消音器相连接。

[0015] 借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法，通过利用燃气发动机产生的热能驱动发电机组产生电能，能够用于普通家庭的供电，通过制冷装置、烟气热交换器和水热交换器实现居民冷热水的供给，综合实现冷热电的一体化控制，节能减排，综合利用率较高；本发明有利于缓解用电高峰期的用电压力，增强能源供给的可靠性，提高用电安全；本发明综合提高了燃气燃烧能量的利用率，实现了燃气人热能的回收利用，综合经济和社会效益显著。

[0016] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0018] 图1是本发明一体化燃气冷热电联产装置的结构示意图。

[0019] 其中，图中各附图标记的含义如下。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0021] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例

[0022] 如图1所示，本发明的目的之一：一体化燃气冷热电联产装置，包括发电机2、燃气发动机5、水热交换器6、制冷装置13、烟气热交换器18和冷却装置21，发电机2的输出端与输电线路1相连接，发电机2的输入输出端与燃气发动机5的第一输入输出端交互连接，燃气发动机5的第一输入端和第二输入端分别与第一进气管道3和第二进气管道4相连接，第一进气管道3和第二进气管道4中分别通入空气和燃气，燃气发动机5的第一输出端通过高温烟气排气管道7与自动温度控制阀9的输入端相连接，自动温度控制阀9的输出端与四通阀11的输入端相连接，四通阀11的第一输出端通过冷却管道12与制冷装置13的第一输入端相连接，四通阀11的第二输出端与消音器16的输入端相连接，四通阀11的第三输出端通过加热管道17与烟气热交换器18的第一输入端相连接，制冷装置13和烟气热交换器18的第一输出端均与消音器
16的输入端相连接，制冷装置13的第二输入端与热水输入管道15相连接，制冷装置13的第二输出端与冷气输出管道14相连接，烟气热交换器18的第二输入端与饮用冷水输入管道19相连接，烟气热交换器18的第二输出端与饮用热水输出管道20相连接，燃气发动机5的第二输入输出端与水热交换器6的输入输出端交互连接，冷却装置21的第一输入端和第二输入端分别与蓄水池进水管道22和生活用水进水管道23相连接，冷却装置21的输出端通过高压水泵10与水热交换器6的输入端相连接，水热交换器6的输出端与三通阀25的输入端相连接，三通阀25的第一输出端与冷却装置21的第三输入端相连接，三通阀25的第二输出端与生活用水出水管道24相连接。

[0023] 优选的，高压水泵10与水热交换器6之间、制冷装置13和消音器16之间、烟气热交换器18和消音器16之间均设置有调节阀8，冷气输出管道14、热水输入管道15、饮用冷水输入管道19、饮用热水输出管道20、蓄水池进水管道22、生活用水进水管道23和生活用水出水管道24上均设置有调节阀8。更加优选的，调节阀8可以是电动球阀，上述调节阀8均与外部PLC控制系统相连接，通过外部PLC控制系统控制各个管道上调节阀8的开启、关闭和阀门大小的调节，进而控制各个管路上的反应情况。

[0024] 优选的，冷却装置21为冷却塔，制冷装置13为溴化锂制冷器。溴化锂制冷机即溴化锂吸收式制冷机，用溴化锂水溶液为工质，其中水为制冷剂，溴化锂为吸收剂。溴化锂属盐类，为白色结晶，易溶于水和醇，无毒，化学性质稳定，不会变质。溴化锂水溶液中有空气存在时对钢铁有较强的腐蚀性。溴化锂吸收式制冷机因用水为制冷剂，蒸发温度在0℃以上，仅可用于空气调节设备和制备生产过程用的冷水。这种制冷机可用低压水蒸汽或75℃以上的热水作为热源，因而对废气、废热、太阳能和低温位热能的利用具有重要的作用。

[0025] 优选的，冷气输出管道14、热水输入管道15、饮用冷水输入管道19、饮用热水输出管道20、蓄水池进水管道22、生活用水进水管道23和生活用水出水管道24上均均设置有调节阀8上均设置有净水过滤装置。

[0026] 优选的，净水过滤装置为硅/二氧化硅光子晶体薄膜型过滤器。其中，硅/二氧化硅光子晶体薄膜型过滤器是一种两用无菌检查薄膜滤器。具有两种培养方法通用性的特点。设计合理，滤器过滤部分采用玻璃材质，化学性能稳定，密封度强，有效防止外源性污染，确保菌检成功率。

[0027] 优选的，高温烟气排气管道7上还连接设置有排烟管道。更加优选的，排烟管道与外部烟气收集箱相连接，通过排烟管道可以及时将多余的高温烟气排放至外部烟气收集箱，避免造成高温烟气排气管道7上高温烟气过多，导致的一系列安全问题。

[0028] 优选的，输电线路1为电缆。发电机2发电进而通过电缆向居民住宅供电处理。

[0029] 本发明的目的之二：一体化燃气冷热电联产装置的控制方法，发电机2通过输电线路1供电给居民用户，空气和燃气分别通过第一进气管道3和第二进气管道4进入到燃气发动机5中进行燃烧反应，燃气发动机5产生的高温烟气输送至高温烟气排气管道7，同时通过高温烟气排气管道7上的自动温度控制阀9进行温度设定控制，当设定值为天气炎热的夏季时，自动温度控制阀9控制四通阀11的第一输出端打开进而与制冷装置13相连接，通过热水输入管道15进入制冷装置13中的居民生活热水经过制冷装置13作用转化为居民生活冷气并经由冷气输出管道14输送至居民住宅；当设定值为天气寒冷的冬季时，自动温度控制阀9控制四通阀11的第三输出端打开进而与烟气热交换器18相连接，通过饮用冷水输入管道19进入烟气热交换器18中的饮用冷水经过烟气热交换器18作用转化为饮用热水并经由饮用热水输出管道20输送至居民住宅。

[0030] 优选的，燃气发动机5与水热交换器6之间交互连接，蓄水池进水和生活用水分别通过蓄水池进水管道22和生活用水进水管道23进入到冷却装置21，并经由高压水泵10提升至水热交换器6中，通过水热交换器6作用转化为生活用水热水并经由生活用水出水管道24输送至居民住宅。

[0031] 优选的，制冷装置13和烟气热交换器18均与消音器16相连接。通过消音器，有效的避免了制冷装置13和烟气热交换器18在工作过程中产生的噪音，既满足环境噪音排放标准又具有散热性能。

[0032] 本发明一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法，通过利用燃气发动机5产生的热能驱动发电机2产生电能，能够用于普通家庭的供电，通过制冷装置13、烟气热交换器18和水热交换器6实现居民冷热水的供给，综合实现冷热电的一体化控制，节能减排，综合利用率较高；本发明有利于缓解用电高峰期的用电压力，增强能源供给的可靠性，提高用电安全；本发明综合提高了燃气燃烧能量的利用率，实现了燃气人热能的回收利用，综合经济和社会效益显著。

[0033] 本发明一体化燃气冷热电联产装置及其控制方法，发电机2可以驱动燃气发动机5进行工作，一方面可以通过燃气发动机5产生的热能驱动发电机2产生电能，另一方面发电机2自身可以产生电能，产生的电能能够用于普通家庭的供电。燃气发动机5一方面产生的高温烟气携带着能量通过高温烟气排气管道7，并通过携带的能量经由四通阀11选择性进行制冷装置13和烟气热交换器18中进行反应，以供给居民用户饮用热水和冷气；燃气发动机5另一方面与水热交换器6进行水热交换处理，从而向居民住宅提供生活热水用水，可以满足家庭对热水的需求，进而实现了烟气热能的回收利用，有效提高燃气燃烧后的热利用率。

[0034] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

[0035] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

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