專利名稱：一種燃蒸聯(lián)合循環(huán)電熱冷聯(lián)供設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種燃蒸聯(lián)合循環(huán)電熱冷聯(lián)供設(shè)備，它屬于機(jī)械動(dòng)力設(shè)備，可用做石油及天然氣開發(fā)、輸送、處理以及辦公和生活所需的動(dòng)力裝置，特別適合于遠(yuǎn)離電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)油氣田開發(fā)區(qū)使用。
在天然氣及石油的開發(fā)、輸送以及處理過程中，都需要大量的多種形式的動(dòng)力能源。如在石油、天然氣的開采和傳輸中需要對(duì)石油、天然氣進(jìn)行加壓的機(jī)械動(dòng)力；需要對(duì)石油進(jìn)行加熱以防止結(jié)蠟和增加流動(dòng)性的熱源；提供各種液化天燃?xì)獾闹评錃庠春驮谵k公和生活建筑物空調(diào)制冷使用的制冷氣源。而現(xiàn)在采用的方法多是二次能量轉(zhuǎn)換的形式，即使用電力來驅(qū)動(dòng)各種電動(dòng)機(jī)械。如驅(qū)動(dòng)電動(dòng)輸送泵來給石油及天然氣增壓，而使用普通鍋爐來提供熱源。使用各種電動(dòng)制冷來液化天然氣和建筑物空調(diào)所需制冷源。由于石油天然氣開發(fā)、處理所需能量很大，而多數(shù)的油氣田開發(fā)地、輸送站等都遠(yuǎn)離大電網(wǎng)覆蓋地區(qū)，這使得這些地區(qū)的電力相當(dāng)緊張，一般只能使用各自備電站自己提供電力。為適應(yīng)油氣田開發(fā)的流動(dòng)性，減少投資，多使用輕便、易安裝的燃?xì)廨啓C(jī)電站做動(dòng)力源，輸出電力為所有設(shè)備提供能量。由于在石油及天然氣處理中需要多種形式的能量，這就要經(jīng)過多種形式的能量轉(zhuǎn)換。如用于石油、天然氣輸送中進(jìn)行增壓的機(jī)械能就必然經(jīng)過機(jī)械能——電能——機(jī)械能的兩項(xiàng)轉(zhuǎn)換。而制所需的制冷氣源則需要經(jīng)過渦輪機(jī)械能——電能——壓縮機(jī)機(jī)械能——空氣內(nèi)能這樣三項(xiàng)變換，能量利用率大大降低。
本實(shí)用新型的目的是發(fā)明一種燃蒸聯(lián)合循環(huán)電熱冷聯(lián)供設(shè)備，使用燃?xì)鈾C(jī)做功力源，可以同時(shí)提供電能，熱能和制冷能量。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如附


圖1所示，它有由燃?xì)鈾C(jī)機(jī)匣1、壓氣機(jī)2、燃燒室3和壓氣機(jī)渦輪4組成的核心發(fā)動(dòng)機(jī)，由動(dòng)力渦輪機(jī)匣5、動(dòng)力渦輪6和發(fā)電機(jī)7組成的燃?xì)夤╇姍C(jī)構(gòu)，由汽輪機(jī)8、發(fā)電機(jī)9、余熱鍋爐10，蒸汽熱交換器11和供熱循環(huán)泵12組成的供電供熱組件，其特征在于有由高壓發(fā)生器13、低壓發(fā)生器14、吸收室15、高溫?zé)峤粨Q器16、低溫溫交換器17、冷凝室18、吸收室循環(huán)泵19、再生循環(huán)泵20、蒸發(fā)室21、蒸發(fā)室循環(huán)泵22、冷卻水蛇形管24和25、冷凍傳熱工質(zhì)盤管26組成的吸收式制冷機(jī)組27，在余熱鍋爐10中有制冷工質(zhì)再生熱交換器23，其輸入端與低溫?zé)峤粨Q器17的輸出端相連，輸出端與高壓發(fā)生器13相連，低溫?zé)峤粨Q器17的輸入端與再生循環(huán)泵20的輸出端相連，蒸汽熱交換器11的輸入端與供熱循環(huán)泵12的輸出端相連，其輸出端與汽輪機(jī)8的輸入端相連，高溫?zé)峤粨Q器16的輸入端與汽輪機(jī)8的輸出端相連，而高溫?zé)峤粨Q器16的輸出端為供熱工值輸出端。
附
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型的工作原理如下由燃?xì)鈾C(jī)機(jī)匣1、壓氣機(jī)2、燃燒室3和壓氣機(jī)渦輪4組成的產(chǎn)生動(dòng)力的核心發(fā)動(dòng)機(jī)與現(xiàn)在的燃?xì)鈾C(jī)一樣，由壓氣機(jī)2壓縮的空氣，在燃燒室3中燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?。高溫高壓燃?xì)庠趬簹鈾C(jī)渦輪4處膨脹做功，推動(dòng)壓氣機(jī)渦輪4轉(zhuǎn)動(dòng)。而壓氣機(jī)渦輪4反過來又帶動(dòng)壓氣機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)以壓縮空氣，維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通過壓氣機(jī)渦輪4后的燃?xì)膺€含有大量的內(nèi)能。流到動(dòng)力渦輪6處后繼續(xù)膨脹做功，能量由動(dòng)力渦輪6吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能后由動(dòng)力渦輪6輸出帶動(dòng)發(fā)電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)7把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎笠噪娔艿男问捷敵?。通過動(dòng)力渦輪6后的燃?xì)猓€含有一定的低熱能量，使用余熱鍋爐10回收。在余熱鍋爐10中，燃?xì)馐紫冉?jīng)過蒸汽熱交換器11，加熱其中的供熱工質(zhì)，使之變成飽和蒸汽。飽和蒸汽在汽輪機(jī)8中做功，推動(dòng)汽輪機(jī)8中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)9轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。經(jīng)過汽輪機(jī)8的供熱工質(zhì)冷凝后進(jìn)入高溫?zé)峤粨Q器16。在高溫?zé)峤粨Q器16中，供熱工質(zhì)被由吸收式制冷機(jī)組27中的高壓發(fā)生器13中產(chǎn)生的冷劑溶劑蒸汽加熱，供熱工質(zhì)被提高溫度后輸出，以熱能的形式輸出能量。供熱循環(huán)泵12用來進(jìn)行供熱工質(zhì)的循環(huán)。經(jīng)過蒸汽熱交換器11的燃?xì)膺€有一定的熱量，進(jìn)入再生熱交換器23，對(duì)其中的制冷工質(zhì)加熱再生，使其溫度達(dá)到高壓沸點(diǎn)，以濃縮二元制冷工質(zhì)。
在本實(shí)用新型中由高壓發(fā)生器13，低壓發(fā)生器14，吸收室15，高溫?zé)峤粨Q器16，低溫?zé)峤粨Q器17，冷凝室18，吸收室循環(huán)泵19，再生循環(huán)泵20，蒸發(fā)室21，蒸發(fā)室循環(huán)泵22組成的吸收式制冷機(jī)組27。組成的吸收式制冷式機(jī)組27是一種使用雙元制冷工質(zhì)使用熱抽運(yùn)的非壓縮式制冷機(jī)，它的工作原理如下
吸收室15出口的低濃度制冷工質(zhì)由再生循環(huán)泵20輸送進(jìn)入低溫?zé)峤粨Q器17。在低溫?zé)峤粨Q器17中，低濃度制冷工質(zhì)吸收由低壓發(fā)生器17輸出的高濃度制冷工質(zhì)的熱量，然后進(jìn)入余熱鍋爐10中的制冷工質(zhì)再生熱交換器23。在再生熱交換器23中的制冷工質(zhì)被加熱到高溫沸騰溫度。具有高溫沸騰溫度的制冷工質(zhì)進(jìn)入高壓發(fā)生器13。在高壓發(fā)生器13中，制冷工質(zhì)沸騰產(chǎn)生冷劑溶劑蒸汽，并使制冷工質(zhì)的濃度升高。由高壓發(fā)生器13底部出來的制冷工質(zhì)經(jīng)高溫?zé)峤粨Q器16降溫后進(jìn)入低壓發(fā)生器17，被管內(nèi)來自高壓發(fā)生器13上部的冷劑溶劑蒸汽加熱，再次沸騰產(chǎn)生冷劑溶劑蒸汽，制冷工質(zhì)的濃度進(jìn)一步提高。
高壓發(fā)生器13中產(chǎn)生的冷劑溶劑蒸汽由高壓發(fā)生器13上部的管道輸送，在低壓發(fā)生器17中與低壓發(fā)生器17中的制冷工質(zhì)進(jìn)行熱交換后放出潛熱，凝結(jié)成冷劑溶劑，經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入冷凝室18。低壓發(fā)生器17中蒸發(fā)的冷劑溶劑蒸汽也進(jìn)入冷凝室18。在冷凝室18中的冷劑溶劑蒸汽被冷卻水蛇形管24內(nèi)冷卻水冷卻而成為冷劑溶劑。冷劑溶劑經(jīng)節(jié)流裝置后進(jìn)入蒸發(fā)室21的溶劑盤中，并由蒸發(fā)室循環(huán)泵22輸送，噴淋在蒸發(fā)室21中的冷凍傳熱工質(zhì)盤管26外表面，吸收冷凍傳熱工質(zhì)盤管26內(nèi)冷凍傳熱工質(zhì)的熱量而汽化成為冷劑溶劑蒸汽。冷凍傳熱工質(zhì)溫度降低，輸出制冷能量，達(dá)到制冷的目的。
另一方面，由低壓發(fā)生器14出來的高濃度制冷工質(zhì)經(jīng)低溫?zé)峤粨Q器17降低溫度后進(jìn)入吸收室15，與吸收室15原有的低濃度制冷工質(zhì)混合后由吸收室循環(huán)泵19輸送并噴淋在吸收室15中的冷卻水蛇形管25上，循環(huán)制冷工質(zhì)吸收在蒸發(fā)室21中產(chǎn)生的冷劑溶劑蒸汽，使蒸發(fā)室21保持所需的低壓，冷劑溶劑得以不斷汽化吸熱。噴淋的制冷工質(zhì)吸收冷劑溶劑蒸汽后濃度降低，重新成為低濃度制冷工質(zhì)，又由發(fā)生器循環(huán)泵20輸送，經(jīng)過低溫?zé)峤粨Q器17后，送往在余熱鍋爐10中的制冷工質(zhì)再生熱交換器23。吸收過程產(chǎn)生的熱量則由吸收室15內(nèi)冷卻水蛇形管25中的冷卻水帶走。
本實(shí)用新型使用燃?xì)鈾C(jī)做動(dòng)力源，通過所排燃?xì)庥蓜?dòng)力渦輪吸收后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)得到部分電能輸出，含有余熱的燃?xì)庠谟酂徨仩t中通過加熱供熱工質(zhì)產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，輸出另一部分電能。并使用余熱燃?xì)庠谟酂徨仩t中加熱再生雙元制冷工質(zhì)的方式抽運(yùn)熱量以產(chǎn)生制冷冷端，得到制冷輸出。用制冷熱端加熱供熱工質(zhì)得到供熱輸出，實(shí)現(xiàn)電、熱、冷的聯(lián)合輸出，充分利用燃?xì)鈾C(jī)的輸出能量，以滿足能量的綜合需要。
本實(shí)用新型的核心發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力渦輪聯(lián)合體可以使用國(guó)產(chǎn)YD－3(SK)，也可以使用相似的機(jī)組，余熱鍋爐10可以直接采用在YD－3(SK)排氣道中加盤管式熱交換器的方法實(shí)現(xiàn)。汽輪機(jī)8可以使用發(fā)電站使用的普通低壓汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)7和9可以使用普通的同步交流發(fā)電機(jī)組，也可以使用如專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N91101413.6的全速稀土同步電機(jī)，使用變頻技術(shù)，可以不控制動(dòng)力渦輪6和汽輪機(jī)8的轉(zhuǎn)速。這樣的裝置將有大約3.5MW的電能輸出，4.5MW的制冷能量輸出和2MW的供熱能量輸出。
本實(shí)用新型中用普通建筑物空調(diào)時(shí)，吸收式制冷的雙元制冷工質(zhì)可以使用溴化鋰和水，它對(duì)制冷裝置制造(如密封)要求較低，用于天然氣液化時(shí)，也可以使用水和氨氣，可以得到較低的制冷溫度。供熱工質(zhì)可以使用水吸熱式制冷機(jī)組24可以參照普通吸收式制冷機(jī)設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型除可以減小高壓發(fā)生器14的尺寸外，與普通吸收式制冷機(jī)的要求相同。
權(quán)利要求1.一種燃蒸聯(lián)合循環(huán)電熱冷聯(lián)供設(shè)備，它有由燃?xì)鈾C(jī)機(jī)匣(1)、壓氣機(jī)(2)、燃燒室(3)和壓氣機(jī)渦輪(4)組成的核心發(fā)動(dòng)機(jī)，由動(dòng)力渦輪機(jī)匣(5)、動(dòng)力渦輪(6)和發(fā)電機(jī)(7)組成的燃?xì)夤╇姍C(jī)構(gòu)，由汽輪機(jī)(8)、發(fā)電機(jī)(9)、余熱鍋爐(10)，蒸汽熱交換器(11)和供熱循環(huán)泵(12)組成的供電供熱組件，其特征在于有由高壓發(fā)生器(13)、低壓發(fā)生器(14)、吸收室(15)、高溫?zé)峤粨Q器(16)、低溫溫交換器(17)、冷凝室(18)、吸收室循環(huán)泵(19)、再生循環(huán)泵(20)、蒸發(fā)室(21)、蒸發(fā)室循環(huán)泵(22)、冷卻水蛇形管(24)和(25)、冷凍傳熱工質(zhì)盤管(26)組成的吸收式制冷機(jī)組(27)，在余熱鍋爐(10)中有制冷工質(zhì)再生熱交換器(23)，其輸入端與低溫?zé)峤粨Q器(17)的輸出端相連，輸出端與高壓發(fā)生器(13)相連，低溫?zé)峤粨Q器(17)的輸入端與再生循環(huán)泵(20)的輸出端相連，蒸汽熱交換器(11)的輸入端與供熱循環(huán)泵(12)的輸出端相連，其輸出端與汽輪機(jī)(8)的輸入端相連，高溫?zé)峤粨Q器(16)的輸入端與汽輪機(jī)(8)的輸出端相連，而高溫?zé)峤粨Q器(16)的輸出端為供熱工值輸出端。
專利摘要一種燃蒸聯(lián)合循環(huán)電熱冷聯(lián)供設(shè)備，它有核心發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)夤╇姍C(jī)構(gòu)、蒸汽供電及供熱組件，其特征在于有由高、低壓發(fā)生器、高、低溫?zé)峤粨Q器、冷凝室、吸收室及循環(huán)泵、再生循環(huán)泵、蒸發(fā)室及循環(huán)泵、冷卻水蛇形管、冷凍傳熱工質(zhì)盤管組成的吸收式制冷機(jī)組，在余熱鍋爐中有制冷工質(zhì)再生熱交換器。用燃?xì)鈾C(jī)做動(dòng)力源，通過發(fā)電機(jī)輸出電能。用余熱燃?xì)庠偕评涔べ|(zhì)以得到制冷輸出。用供熱工質(zhì)輸出熱量，充分利用燃?xì)鈾C(jī)的輸出能量。
文檔編號(hào)F22B33/02GK2164499SQ93222298
公開日1994年5月11日 申請(qǐng)日期1993年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月30日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠