應用于染料工業(yè)的分布式能源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】應用于染料工業(yè)的分布式能源系統(tǒng)屬于染料工業(yè)能源利用技術領域，其包括發(fā)電部分、煙氣余熱利用部分和空氣冷卻部分，發(fā)電部分包括市電輸入端、燃氣輪機發(fā)電機組、配電系統(tǒng)和廠區(qū)用電，煙氣余熱利用部分包括三通閥門、煙氣/空氣換熱器、煙氣冷凝器和煙囪，空氣冷卻部分包括表面式冷卻器、空調(diào)制取的冷卻水管道和新鮮空氣管道。本發(fā)明的分布式能源系統(tǒng)能夠減輕市政電網(wǎng)負擔，保證廠區(qū)用電安全，利用煙氣余熱加熱空氣，滿足燃料工業(yè)烘干工藝的需要，能源階梯利用，優(yōu)化流程，減少燃煤鍋爐的燃煤消耗量，提高能源利用效率，降低環(huán)境污染。
【專利說明】應用于染料工業(yè)的分布式能源系統(tǒng)
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明屬于染料工業(yè)能源利用技術領域，具體涉及一種應用于染料工業(yè)的分布式能源系統(tǒng)。
【背景技術】
[0003]我國染料生產(chǎn)基地主要集中在江浙一帶，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)的設備老化，進入淘汰階段，生產(chǎn)工藝落后，生產(chǎn)量及產(chǎn)品品質達不到市場要求，環(huán)境污染嚴重。隨著市場發(fā)展和政府各項法規(guī)政策逐步完善，此類企業(yè)的生存空間將不斷縮小，直至退出染料行業(yè)。所以企業(yè)面向市場進行擴建技改，通過擴大產(chǎn)能、降低成本、調(diào)整產(chǎn)品結構來實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟，推行清潔生產(chǎn)技術，從源頭減少污染物排放，加大環(huán)保設備投入，做到污染物達標排放，真正實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟效益及環(huán)境效益的三統(tǒng)一的高效企業(yè)。
[0004]分布式能源是近年來得到國家大力扶持的綠色能源技術，具有節(jié)能、減排、經(jīng)濟等多方面的優(yōu)勢，也是適合于城市公共建筑和工業(yè)節(jié)能改造的優(yōu)秀能源解決方案。由于染料工業(yè)具有全年穩(wěn)定的電負荷和熱負荷，所以分布式能源系統(tǒng)適合建立在電、熱需求相對穩(wěn)定的耗能工業(yè)，有利于系統(tǒng)長時間穩(wěn)定運行，提高系統(tǒng)年利用系數(shù)，充分發(fā)揮節(jié)能和環(huán)境效益。并且，染料工業(yè)烘干工藝需要大量熱源來加熱空氣，加熱空氣熱源由燃煤熱電廠熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽供應，而且染料工業(yè)用電量大，廠區(qū)用電由城市電網(wǎng)供應，燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能源綜合利用效率低，同時污染物排放高。所以采用了分布式發(fā)電及天然氣梯級利用技術后，可以自行解決部分廠用電，同時還能夠實現(xiàn)天然氣能源高效利用，降低單位發(fā)電量的C02、S02等污染氣體的排放量，利于節(jié)能減排。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了解決現(xiàn)有染料工業(yè)能源利用率低、耗電量大和運行費用高的問題，從根本上解決染料工業(yè)生產(chǎn)成本，本發(fā)明提供一種應用于染料工業(yè)的分布式能源系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠減輕市政電網(wǎng)負擔，保證廠區(qū)用電安全，利用煙氣余熱加熱空氣，滿足燃料工業(yè)烘干工藝的需要，能源階梯利用，優(yōu)化流程，減少燃煤鍋爐的燃煤消耗量，提高能源利用效率，降低環(huán)境污染。
[0006]本發(fā)明解決技術問題所采取的技術方案如下:
應用于染料工業(yè)的分布式能源系統(tǒng)，其包括發(fā)電部分、煙氣余熱利用部分和空氣冷卻部分，發(fā)電部分包括市電輸入端、燃氣輪機發(fā)電機組、配電系統(tǒng)和廠區(qū)用電，煙氣余熱利用部分包括三通閥門、煙氣/空氣換熱器、煙氣冷凝器和煙囪，空氣冷卻部分包括表面式冷卻器、空調(diào)制取的冷卻水管道和新鮮空氣管道;燃氣輪機發(fā)電機組與市電輸入端同時向配電系統(tǒng)供電，配電系統(tǒng)的輸出端與廠區(qū)用電的輸入端連接;表面式冷卻器的冷卻水入水側與空調(diào)制取的冷卻水管道連接，表面式冷卻器的冷卻水出水側與空調(diào)制冷機組連接;表面式冷卻器的空氣入口側與新鮮空氣管道連接，表面式冷卻器的空氣出口側與燃氣輪機發(fā)電機組的空氣進口端連接;燃氣輪機發(fā)電機組的天然氣進口端與天然氣管道連接，燃氣輪機發(fā)電機組的高溫煙氣出口端與三通閥門的入口端連接;三通閥門的出口端一處與煙氣/空氣換熱器的煙氣側入口端連接，煙氣/空氣換熱器的煙氣側出口端與煙氣冷凝器的煙氣側入口端連接;三通閥門的出口端另一處與煙囪的入口連接，煙氣/空氣換熱器的空氣側入口端與新鮮空氣管道連接，煙氣/空氣換熱器的空氣側出口端與干燥塔的入口連接;煙氣冷凝器的冷水入口端與自來水管道連接，煙氣冷凝器的熱水出口端與用于廠區(qū)清洗或加熱熱水的儲水箱連接。
[0007]本發(fā)明的有益效果如下:
1、供能安全性高:相比原有染料工業(yè)只采用熱電廠供應蒸汽，供能方式單一，同時存在國家電網(wǎng)停電風險的供能方式，本發(fā)明的分布式能源系統(tǒng)增加了一種利用發(fā)電余熱的供熱方式，在電力供應方面增加了一路自發(fā)電系統(tǒng)，在特殊情況下可以保證能源系統(tǒng)及其它部分的重要負荷供電，因此無論廠區(qū)熱源和電力均可通過電力和燃氣兩種能源保障建筑用能需求。
[0008]2、采用本發(fā)明的分布式能源系統(tǒng)，電、熱聯(lián)產(chǎn)效率達70%以上，較火力發(fā)電的效率有大幅提高，而且采用的是清潔能源一城市管道天然氣，其單位發(fā)電量的C02、SO2等污染氣體排放比火力發(fā)電大為減少。本染料工業(yè)每年利用熱電廠傳統(tǒng)的供能方式CO2排放量為1.6437萬噸，而利用分布式能源供能方式⑶2排放量為1.2628萬噸，可見每年CO2減排約為
0.3809萬噸，減排率約為23%，具有良好的社會效益。
[0009]3、天然氣熱值按照8400kcal/Nm3，標煤熱值按照7000kcal/kg考慮。市電折標煤系數(shù)主要按照網(wǎng)站公布的近年五大發(fā)電集團火力發(fā)電廠平均供電煤耗326g/kWh，線損率6.6%折算。分布式能源系統(tǒng)布置在電力、熱力負荷中心，減少了電力輸送和熱力輸送的能耗，其較高的發(fā)電效率實現(xiàn)了較低的一次能源消耗，再結合余熱利用，能夠實現(xiàn)多方面的節(jié)能效益，傳統(tǒng)的供能方式折標煤量6764噸，分布式供能方式折標煤量6028噸。可見，用此分布式能源系統(tǒng)每年染料工業(yè)可節(jié)約標煤736噸，節(jié)能率約為11%。
[0010]4、選用的燃氣輪機發(fā)電機組及配套余熱利用系統(tǒng)綜合效率較高，其燃料熱能的24%用來做功發(fā)電，約76%通過煙氣排出，煙氣/空氣換熱器可以回收煙氣中熱量，使系統(tǒng)綜合效率達到80%。
[0011]5、燃氣輪機發(fā)電機組輸出的高溫煙氣通過管道接入煙氣三通閥入口，三通閥一路出口接入煙氣/空氣換熱器，另一路接煙囪，通過煙氣三通閥調(diào)節(jié)控制各路煙氣流量。根據(jù)煙氣/空氣換熱器出口空氣溫度及全廠電負荷情況調(diào)節(jié)三通閥門的開度，保障發(fā)電不反送，加熱空氣溫度合適，同時能夠盡可能多利用煙氣余熱。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明應用于染料工業(yè)的分布式能源系統(tǒng)的結構示意圖。
[0013]圖中:1、燃氣輪機發(fā)電機組，2、三通閥門，3、煙氣/空氣換熱器，4、煙氣冷凝器，5、煙囪，6、配電系統(tǒng)，7、廠區(qū)用電，8、干燥塔，9、蒸汽/空氣換熱器，10、表面式冷卻器，11、天然氣管道，12、新鮮空氣管道，13、市政蒸汽，14、自來水管道，15、儲水箱，16、市電輸入端、17、空調(diào)制取的冷卻水管道。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明應用于染料工業(yè)的分布式能源系統(tǒng)包括發(fā)電部分、煙氣余熱利用部分和空氣冷卻部分，發(fā)電部分包括市電輸入端16、燃氣輪機發(fā)電機組1、配電系統(tǒng)6和廠區(qū)用電7，煙氣余熱利用部分包括三通閥門2、煙氣/空氣換熱器3、煙氣冷凝器4和煙囪5，空氣冷卻部分包括表面式冷卻器10、空調(diào)制取的冷卻水管道17和新鮮空氣管道12;燃氣輪機發(fā)電機組I與市電輸入端16同時向配電系統(tǒng)6供電，配電系統(tǒng)6的輸出端與廠區(qū)用電7的輸入端連接;表面式冷卻器10的冷卻水入水側與空調(diào)制取的冷卻水管道17連接，表面式冷卻器10的冷卻水出水側與空調(diào)制冷機組連接;表面式冷卻器10的空氣入口側與新鮮空氣管道12連接，表面式冷卻器10的空氣出口側與燃氣輪機發(fā)電機組I的空氣進口端連接;燃氣輪機發(fā)電機組I的天然氣進口端與天然氣管道11連接，燃氣輪機發(fā)電機組I的高溫煙氣出口端與三通閥門2的入口端連接;三通閥門2的出口端一處與煙氣/空氣換熱器3的煙氣側入口端連接，煙氣/空氣換熱器3的煙氣側出口端與煙氣冷凝器4的煙氣側入口端連接;三通閥門2的出口端另一處與煙囪5的入口連接，煙氣/空氣換熱器3的空氣側入口端與新鮮空氣管道12連接，煙氣/空氣換熱器3的空氣側出口端與干燥塔8的入口連接;煙氣冷凝器4的冷水入口端與自來水管道14連接，煙氣冷凝器4出口端的熱水作為廠區(qū)清洗或加熱熱水，存于儲水箱15中。
[0016]燃氣輪機發(fā)電機組I的出口電壓為0.4kV，采用并網(wǎng)不上網(wǎng)的方式運行，燃氣輪機發(fā)電機組I出線接入配電系統(tǒng)6的0.4kV母線。
[0017]新鮮空氣管道12與蒸汽/空氣換熱器9的空氣側入口端連接，市政蒸汽13與蒸汽/空氣換熱器9的蒸汽側入口端連接，蒸汽/空氣換熱器9的熱空氣出口端與干燥塔8的入口連接。上述煙氣余熱利用部分的煙氣余熱量不足時，可以通過市政蒸汽13調(diào)峰加熱空氣，滿足廠區(qū)干燥塔8的需求。
[0018]本發(fā)明應用于染料工業(yè)的分布式能源系統(tǒng)能夠使染料工業(yè)擴大產(chǎn)能，節(jié)約能源，減少燃料工業(yè)運行成本，保證用電安全，提高系統(tǒng)的電熱效率。
[0019]下面以一個年產(chǎn)50000噸的染料工業(yè)為例，闡述本發(fā)明的分布式能源系統(tǒng)所能夠實現(xiàn)的有益效果，具體如下:
I)發(fā)電部分
本項目選用的燃氣輪機發(fā)電機組I及配套余熱利用系統(tǒng)綜合效率較高，其燃料熱能的24%用來做功發(fā)電，約76%通過煙氣排出，煙氣/空氣換熱器3可以回收煙氣中的熱量，使系統(tǒng)綜合效率達到80%。
[0020]2)煙氣余熱利用部分
燃氣輪機發(fā)電機組I滿負荷運行時，煙氣排煙溫度約為575°C，其先通過管道接入煙氣三通閥門2入口，三通閥門2—路出口接入煙氣/空氣換熱器3，另一路接旁路煙囪5，通過煙氣三通閥門2調(diào)節(jié)控制各路煙氣流量。
[0021]3)空氣冷卻部分
燃氣輪機為定容設備，其性能與其所處的環(huán)境溫度密切相關。當環(huán)境溫度升高時，空氣密度減小，進入壓氣機和燃氣透平的空氣質量減少，使得燃氣輪機的出力下降，環(huán)境溫度升高還會使壓氣機的壓縮比降低，致使燃氣透平的作功量減少，環(huán)境溫度升高的同時壓氣機的耗功也在增大，從而導致燃氣輪機的出力進一步下降。一般來講環(huán)境空氣溫度每升高1K，其輸出功率下降接近1%。燃氣輪機組環(huán)境溫度每升高1K，其輸出功率下降約0.7%。而對于一些高溫地區(qū)全年大多數(shù)時間室外溫度高于20°C的高溫天氣，燃氣輪機運行時間大部分是處于氣溫高溫時段。為此，需要設置進氣冷卻系統(tǒng)，在燃氣輪機空氣進口設置表面式冷卻器10，采用風冷空調(diào)制取冷凍水為表面式冷卻器10提供冷凍水，使燃氣輪機進氣口溫度為20°C左右，提高燃氣輪機出力約14%，大大提高項目經(jīng)濟性。
[0022]煙氣/空氣換熱器3的空氣側進口直接從大氣吸入空氣，新鮮空氣經(jīng)煙氣/空氣換熱器3加熱后送入干燥塔8的熱空氣管道，并在干燥塔8的熱空氣管道設電動調(diào)節(jié)閥門。煙氣余熱利用部分采用煙氣冷凝來實現(xiàn)，系統(tǒng)較為簡單，排煙溫度可由常規(guī)的150°C左右降到80 °C，制取熱水可以用來供應廠區(qū)清洗或者加熱熱水。
[0023]此分布式能源系統(tǒng)全年供熱量中，發(fā)電余熱供熱量約占整個供熱比例的37%，市政蒸汽供熱比例約為63%，從運行時間的分布和發(fā)電余熱量來看較為合理。燃氣分布式發(fā)電系統(tǒng)自耗電量占總發(fā)電量7%，與設備額定功率情況較為一致。此染料全廠年耗電量約為1325萬kWh，而能源系統(tǒng)年凈發(fā)電量約為514萬kWh，全年全廠約有39%電力為能源系統(tǒng)燃氣發(fā)電機發(fā)電，不足部分由市電補充。
【主權項】
1.應用于染料工業(yè)的分布式能源系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括發(fā)電部分、煙氣余熱利用部分和空氣冷卻部分，發(fā)電部分包括市電輸入端(16)、燃氣輪機發(fā)電機組(I)、配電系統(tǒng)(6)和廠區(qū)用電(7)，煙氣余熱利用部分包括三通閥門(2)、煙氣/空氣換熱器(3)、煙氣冷凝器(4)和煙囪(5)，空氣冷卻部分包括表面式冷卻器(10)、空調(diào)制取的冷卻水管道(17)和新鮮空氣管道(12); 燃氣輪機發(fā)電機組(I)與市電輸入端(16)同時向配電系統(tǒng)(6)供電，配電系統(tǒng)(6)的輸出端與廠區(qū)用電(7)的輸入端連接； 表面式冷卻器(10)的冷卻水入水側與空調(diào)制取的冷卻水管道(17)連接，表面式冷卻器(10)的冷卻水出水側與空調(diào)制冷機組連接;表面式冷卻器(10 )的空氣入口側與新鮮空氣管道(12)連接，表面式冷卻器(10)的空氣出口側與燃氣輪機發(fā)電機組(I)的空氣進口端連接；燃氣輪機發(fā)電機組(I)的天然氣進口端與天然氣管道(11)連接，燃氣輪機發(fā)電機組(I)的高溫煙氣出口端與三通閥門(2)的入口端連接； 三通閥門(2)的出口端一處與煙氣/空氣換熱器(3)的煙氣側入口端連接，煙氣/空氣換熱器(3)的煙氣側出口端與煙氣冷凝器(4)的煙氣側入口端連接； 三通閥門(2)的出口端另一處與煙囪(5)的入口連接，煙氣/空氣換熱器(3)的空氣側入口端與新鮮空氣管道(12)連接，煙氣/空氣換熱器(3)的空氣側出口端與干燥塔(8)的入口連接； 煙氣冷凝器(4)的冷水入口端與自來水管道(14)連接，煙氣冷凝器(4)的熱水出口端與用于廠區(qū)清洗或加熱熱水的儲水箱(15)連接。
【文檔編號】F02C6/18GK105937446SQ201610358835
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】楊維龍, 邱賡屾, 丁偉玲, 翟冉, 姜濤, 甘作磊
【申請人】大連派思新能源發(fā)展有限公司