一种耦合式余热利用蓄冷供冷系统及其控制方法与流程

本发明涉及热能综合利用，更具体地说，它涉及一种耦合式余热利用蓄冷供冷系统及其控制方法。

背景技术：

1、充分利用燃机电厂余热资源，不仅可以变废为宝得有效提高电厂能源利用的综合效率、折抵二氧化碳排放量，还可以将回收的余热转换成其它形式的能源供应。例如公开号为cn213272569u的实用新型公开了一种冷热电联供蓄能系统，该系统具备蓄热、蓄冷、调峰能力，稳定性好，热效率高。但该实用新型制冷力冗余设计不足，制冷力输出波动性大。

技术实现思路

1、现有的余热利用蓄冷供冷系统中，制冷力冗余设计不足，制冷力输出波动性大，为克服这一缺陷，本发明提供了一种耦合式余热利用蓄冷供冷系统，可有效保障供冷系统的稳定性且能降低供冷系统的运行成本。

2、本发明的技术方案是：一种耦合式余热利用蓄冷供冷系统，包括供冷系统本体，供冷系统本体包括余热锅炉和与余热锅炉通过烟气管道相连的烟气-热水换热器，供冷系统本体还包括风冷螺杆冷水机组和蓄冷水箱，蓄冷水箱通过冷冻水供水管道和冷冻水回水管道与供冷用户端相连，烟气-热水换热器通过管道连接有热水型溴化锂冷水机组，热水型溴化锂冷水机组和风冷螺杆冷水机组并联在冷冻水供水管道及冷冻水回水管道上。结合燃机电厂丰富的余热资源和电厂节能减排的迫切需求，本发明通过利用燃机电厂烟气余热驱动制冷与蓄冷水箱耦合，可以实现能源的梯级利用、有效改善电厂能耗水平、减少碳排放量，也充分利用了余热资源、实现变废为宝，蓄冷水箱和风冷螺杆冷水机组作为供冷系统的应急冷源和节能调节冷源，为系统提供了冷冻水源的冗余设计，降低供冷系统的运行成本且能有效保障供冷系统的稳定性，在余热资源丰富的燃机电厂等场景下有广阔的应用前景。

3、作为优选，冷冻水回水管道包括一条干路和两条并联的支路，蓄冷水箱连在其中一条支路上且该支路上设有释冷循环泵，热水型溴化锂冷水机组和风冷螺杆冷水机组并联在另一支路上且该支路上设有冷冻水循环泵，释冷循环泵和冷冻水循环泵所在支路上分别设有电动开关阀。这一管路设计实现了热水型溴化锂冷水机组、风冷螺杆冷水机组和蓄冷水箱三者的并联，确保三者都可向供冷用户端供冷且在不同情况下启用。

4、作为优选，释冷循环泵和冷冻水循环泵的数量均为两个，且两个释冷循环泵并联，两冷冻水循环泵并联。释冷循环泵和冷冻水循环泵均有冗余设置，一个正常使用，另一个备用，可提高系统运行持续性、稳定性。

5、一种所述耦合式余热利用蓄冷供冷系统的控制方法，包括五种供冷模式，第一种供冷模式为热水型溴化锂冷水机组单独供冷；第二种供冷模式为热水型溴化锂冷水机组供冷的同时利用蓄冷水箱进行蓄冷；第三种供冷模式为风冷螺杆冷水机组单独供冷；第四种供冷模式为风冷螺杆冷水机组供冷的同时利用蓄冷水箱进行蓄冷；第五种供冷模式为蓄冷水箱单独供冷。本方法依托冷冻水源的冗余设计，可针对不同情况合理启用不同的供冷模式，保障供冷系统的稳定性，降低供冷系统的运行成本。

6、作为优选，在第一种供冷模式下，风冷螺杆冷水机组和蓄冷水箱退出运行，自供冷用户端流出的冷冻水回水经全自动水过滤器进行水质处理后在冷冻水循环泵的作用下回到热水型溴化锂冷水机组的蒸发器侧进行降温后作为冷冻水供水再向供冷用户端供水。

7、作为优选，在第二种供冷模式下，风冷螺杆冷水机组退出运行，蓄冷水箱停止输出且蓄冷水箱所连的回水管道支路截断，自供冷用户端流出的冷冻水回水经全自动水过滤器进行水质处理后在回水管道在冷冻水循环泵的作用下全部回到热水型溴化锂冷水机组的蒸发器侧，降温后一部分作为冷冻水供水再向供冷用户端供水，另一部分供至蓄冷水箱进行蓄冷。

8、作为优选，在第三种供冷模式下，热水型溴化锂冷水机组和蓄冷水箱退出运行，自供冷用户端流出的冷冻水回水经全自动水过滤器进行水质处理后在冷冻水循环泵的作用下回到风冷螺杆冷水机组的蒸发器侧进行降温后作为冷冻水供水再向供冷用户端供水。

9、作为优选，在第四种供冷模式下，热水型溴化锂冷水机组退出运行，蓄冷水箱停止输出且蓄冷水箱所连的回水管道支路截断，自供冷用户端流出的冷冻水回水经全自动水过滤器进行水质处理后在冷冻水循环泵的作用下全部回到风冷螺杆冷水机组的蒸发器侧，降温后一部分作为冷冻水供水再向供冷用户端供水，另一部分供至蓄冷水箱进行蓄冷。

10、作为优选，在第五种供冷模式下，热水型溴化锂冷水机组和风冷螺杆冷水机组退出运行；蓄冷水箱内的冷水作为冷冻水供水向供冷用户端供水，自供冷用户端流出的冷冻水回水经全自动水过滤器进行水质处理后在释冷循环泵作用下回到蓄冷水箱。

11、作为优选，优先采用第一种或第二种供冷模式；在第一种或第二种供冷模式下，当余热锅炉尾部烟气不足时，优先切换至第五种供冷模式；在第五种供冷模式下，温度传感器监测的蓄冷水箱出水温度t＞7℃时，切换至第三种或第四种供冷模式；当第一种或第三种供冷模式下的系统供冷能力大于末端供冷需求时，切换至第二种或第四种供冷模式。

12、本发明的有益效果是：

13、利用燃机电厂余热资源与蓄冷系统耦合，实现能源梯级利用、减少供冷系统的能源消耗和碳排放量。

14、具有应急冷源，保证供冷系统稳定可靠运行。

15、利用蓄冷水箱作为节能调节冷源，降低供冷系统的运行成本，有助于系统高效节能。

技术特征：

1.一种耦合式余热利用蓄冷供冷系统，包括供冷系统本体，供冷系统本体包括余热锅炉（1）和与余热锅炉（1）通过烟气管道相连的烟气-热水换热器（2），其特征是，供冷系统本体还包括风冷螺杆冷水机组（7）和蓄冷水箱（9），蓄冷水箱（9）通过冷冻水供水管道（16）和冷冻水回水管道（17）与供冷用户端相连，烟气-热水换热器（2）通过管道连接有热水型溴化锂冷水机组（4），热水型溴化锂冷水机组（4）和风冷螺杆冷水机组（7）并联在冷冻水供水管道（16）及冷冻水回水管道（17）上。

2.根据权利要求1所述的耦合式余热利用蓄冷供冷系统，其特征是，冷冻水回水管道（17）包括一条干路和两条并联的支路，蓄冷水箱（9）连在其中一条支路上且该支路上设有释冷循环泵（10），热水型溴化锂冷水机组（4）和风冷螺杆冷水机组（7）并联在另一支路上且该支路上设有冷冻水循环泵（8），释冷循环泵（10）和冷冻水循环泵（8）所在支路上分别设有电动开关阀。

3.根据权利要求2所述的耦合式余热利用蓄冷供冷系统，其特征是，释冷循环泵（10）和冷冻水循环泵（8）的数量均为两个，且两个释冷循环泵（10）并联，两冷冻水循环泵（8）并联。

4.一种权利要求1至3中任一项所述耦合式余热利用蓄冷供冷系统的控制方法，其特征是，包括五种供冷模式，第一种供冷模式为热水型溴化锂冷水机组（4）单独供冷；第二种供冷模式为热水型溴化锂冷水机组（4）供冷的同时利用蓄冷水箱（9）进行蓄冷；第三种供冷模式为风冷螺杆冷水机组（7）单独供冷；第四种供冷模式为风冷螺杆冷水机组（7）供冷的同时利用蓄冷水箱（9）进行蓄冷；第五种供冷模式为蓄冷水箱（9）单独供冷。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征是，在第一种供冷模式下，风冷螺杆冷水机组（7）和蓄冷水箱（9）退出运行，自供冷用户端流出的冷冻水回水经全自动水过滤器（13）进行水质处理后在冷冻水循环泵（8）的作用下回到热水型溴化锂冷水机组（4）进行降温后再向供冷用户端供水。

6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征是，在第二种供冷模式下，风冷螺杆冷水机组（7）退出运行，蓄冷水箱（9）停止输出且蓄冷水箱（9）所连的冷冻水回水管道（17）支路截断，自供冷用户端流出的冷冻水回水经全自动水过滤器（13）进行水质处理后在冷冻水回水管道（17）在冷冻水循环泵（8）的作用下全部回到热水型溴化锂冷水机组（4），降温后一部分再向供冷用户端供水，另一部分供至蓄冷水箱（9）进行蓄冷。

7.根据权利要求4所述的控制方法，其特征是，在第三种供冷模式下，热水型溴化锂冷水机组（4）和蓄冷水箱（9）退出运行，自供冷用户端流出的冷冻水回水经全自动水过滤器（13）进行水质处理后在冷冻水循环泵（8）的作用下回到风冷螺杆冷水机组（7）进行降温后再向供冷用户端供水。

8.根据权利要求4所述的控制方法，其特征是，在第四种供冷模式下，热水型溴化锂冷水机组（4）退出运行，蓄冷水箱（9）停止输出且蓄冷水箱（9）所连的冷冻水回水管道（17）支路截断，自供冷用户端流出的冷冻水回水经全自动水过滤器（13）进行水质处理后在冷冻水循环泵（8）的作用下全部回到风冷螺杆冷水机组（7），降温后一部分再向供冷用户端供水，另一部分供至蓄冷水箱（9）进行蓄冷。

9.根据权利要求4所述的控制方法，其特征是，在第五种供冷模式下，热水型溴化锂冷水机组（4）和风冷螺杆冷水机组（7）退出运行；蓄冷水箱（9）内的冷水向供冷用户端供水，自供冷用户端流出的冷冻水回水经全自动水过滤器（13）进行水质处理后在释冷循环泵（10）作用下回到蓄冷水箱（9）。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的控制方法，其特征是，优先采用第一种或第二种供冷模式；在第一种或第二种供冷模式下，当余热锅炉（1）尾部烟气不足时，优先切换至第五种供冷模式；在第五种供冷模式下，温度传感器（15）监测的蓄冷水箱（9）出水温度t＞7℃时，切换至第三种或第四种供冷模式；当第一种或第三种供冷模式下的系统供冷能力大于末端供冷需求时，切换至第二种或第四种供冷模式。

技术总结本发明公开了一种耦合式余热利用蓄冷供冷系统及其控制方法，所述耦合式余热利用蓄冷供冷系统包括供冷系统本体，供冷系统本体包括余热锅炉和与余热锅炉通过烟气管道相连的烟气‑热水换热器，供冷系统本体还包括风冷螺杆冷水机组和蓄冷水箱，蓄冷水箱通过冷冻水供水管道和冷冻水回水管道与供冷用户端相连，烟气‑热水换热器通过管道连接有热水型溴化锂冷水机组，热水型溴化锂冷水机组和风冷螺杆冷水机组并联在冷冻水供水管道及冷冻水回水管道上。本发明可有效保障供冷系统的稳定性且能降低供冷系统的运行成本。技术研发人员：白杨,曹明皓,梁晓晔,周发山,刘靓侃,赵劲潮,黄琦,宣伟永,李志统,唐辰受保护的技术使用者：中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27