CN1643237A - 用于供冷的发电厂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发电厂(1)，它包括至少一台为供冷而与至少一台吸收式制冷机(10)相连接的蒸汽透平(5)和/或燃气透平(52)，其中，所述吸收式制冷机(10)借助于取自蒸汽透平(5)的蒸汽(12)或借助于燃气透平(52)的余热(AH，AH’)来运行。

Description

用于供冷的发电厂
本发明涉及一种装有至少一台蒸汽透平和/或至少一台燃气透平的发电厂。
在生产和利用能量方面，当前最重要的技术任务之一是节省与可利用的能量载体的交往。
为了生产电能，而且还要远距离输送热能，常常根据电厂发电设备的安装功率采用能确保集中向很多用户和较大区域供电和远距离供热的大型发电厂设备。
与用很多小型孤立未联网设备(Inselanlagen)分散供电和供热相比，这种集中供电和供热可以低成本地、且特别经济地运行。
这种公知的所谓供电-供热组合实际上与所采用的电厂类型、电厂规模及使用的燃料无关。在这里，起决定作用的仅在于：可使用具有合适的初始温度的热源来加热载热介质。至今几乎仅仅以热水作为载热介质。
为了实现公知的供电-供热组合，将发电过程中所产生的、那些在其他情况下全部或至少大部分未被利用而作为余热传给周围环境的大部分热量输送出去。
作为这类供电-供热组合的热源，例如可以利用蒸汽透平的蒸汽，如取自蒸汽透平低压部分的蒸汽，然后所述抽汽借助热交换将其所含有的冷凝热传给载热介质而将载热介质加热。
这种借助所述供电-供热组合来供热是特别经济的，因为可利用在其他情况下未被利用的过程热量，例如，将这些热量用来向建筑物供暖。
与所提到的集中供电和供热相反，迄今公知的供冷方式几乎只是分散地大多由单元机组电厂(Blockheizkraftwerken)生产，或直接在现场、大多在住户家中自己产生。
由于为产生所希望的供冷，或者必须建立自身的单元机组电厂以满足用户大的供冷需求，或者在住户家直接供冷的情况下必须消耗大量的电能，因此这种分散供冷大大提高了经费开支和能源消耗。
本发明要解决的技术问题是提供一种经济的供冷方式。
为解决上述技术问题，需提供一种既能经济地满足机械能(通常为电能)需求又能满足大供冷需求的电厂，其安装灵活，尤其能克服现有供冷装置的上述缺点。
按照本发明，上述技术问题通过下述设有至少一台蒸汽透平的电厂来解决：其中，为了供冷至少一吸收式制冷机与该蒸汽透平相连，该吸收式制冷机借助于取自该蒸汽透平的蒸汽、优选取自该蒸汽透平低压部分的抽汽来运行。
在这里，本发明基于下述考虑：包括克劳修斯-朗肯循环过程的电厂能为集成供冷装置提供非常良好的先决条件。
这种具有水-蒸汽循环的电厂按其***而言(Systembedingt)包含有一系列能以简单的方式与吸收式制冷机相耦合的***。
为了制冷，人们大都利用一种使液态制冷剂(如氨)膨胀转变为汽相、同时吸收来自冷却空间、冷却水循环或其他设备部分的热量的循环。然后，对制冷剂蒸汽进行压缩，再通过冷却将热量传送到所述设备部分的外部。对于空调设备，通常用水作为制冷剂，因为在接近真空的压力下，水在约4℃时蒸发，可以为冷却水循环提供约6℃的运行冷却水。
根据吸收式制冷机的原理，制冷剂蒸汽压缩按下述方式进行：制冷剂蒸汽被吸收在溶液中(例如用水作为冷却剂时吸收到溴化锂水溶液中)，然后通过对溶液加热再排出(Austreiben)，并使其处于液相。代替能引起磨损并消耗机械能或电能的机械式压缩机，采用了主要(或者甚至仅仅)利用热能来运行的发生器(Austreiber)，其中在蒸发和排出时所释放热量的导走起决定性作用。
优选在冷却塔或分段冷却器中导走这种热量，这类冷却塔和冷却器在很多电厂例如冷凝式发电厂原本已配备。
为驱动吸收式制冷机，与供热一样需要提供热源，该热源优选具有约100℃至120℃的温度。在本发明中，利用取自蒸汽透平的抽汽作为热源。
在燃气透平-发电厂或燃气-蒸汽-发电厂中实施本发明时，也可考虑采用燃气透平的热废气作为热源，这些热废气例如可沿废气的流动方向提取或在余热锅炉的端部区域提取，并使其与载热介质进行热交换。
因此，本发明还披露了一种电厂，该发电厂包括至少一台燃气透平，且在该电厂中为了供冷至少一吸收式制冷机与该燃气透平相连，其中该吸收式制冷机借助于该燃气透平的余热来运行。
优选在这类电厂中该吸收式制冷机可附加或选择性地用于冷却其他冷负载，还用于冷却燃气透平的吸入气体。
在很多现有的设有蒸汽透平的电厂中，可以用简单的方式从蒸汽透平中提取蒸汽，并用其来驱动吸收式制冷机，因此，在很多情况中，用少量经费就可扩建现有电厂，以具备集中供冷的功能。
除驱动吸收式制冷机所要求的热源外，还包含有需要冷却的部件。在这种情况下，例如涉及处于真空状态的、装有前面所述溴化锂溶液、且必须进行冷却的容器，或者涉及置于该真空之前的冷凝器。
吸收式制冷机的这类待冷却部件例如可以同时与原来就设有的蒸汽透平的冷凝器一起被供给冷却水，其中这些冷却水受环境温度的影响，因此，对于所述冷却目的而言应具有足够低的温度。为此，例如所提到的水可从电厂附近的河流或其他水域中提取。因此，与需要冷却的部件相比，将环境看作为冷却源，从而被导入到冷却源和导送到待冷却部件的冷却水十分适合于冷却目的而不必采取例如为了降低冷却水温度的其他措施。由于现有的分散供冷装置常常出现问题，本发明的较大的优点是提供了一种能在冷却所述待冷却部件时接受足够能量的合适制冷剂，。
本发明的另一优点在于：吸收式制冷机是一种牢固而不易坏的技术设备，在其中至多必须安装液体循环泵，而不象公知的压缩式制冷机那样对气体进行压缩。因此，吸收式制冷机就其主要构件而言实际上没有运动部件，从而很少需要维修。
此外，吸收式制冷机对电能的需求也非常小。
在本发明的一优选实施方式中，，至少将取自蒸汽透平的蒸汽的的一部分导送到一个用于加热载热介质(优选为热水)的热交换器中。
在本发明的此实施方式中，将电厂扩建成除设置供冷外还设置供热。此时，除借助于取自蒸汽透平的蒸汽来驱动吸收式制冷机外还驱动热交换器，通过热交换器将热能提供给热负载。因此，例如还可能涉及到如建筑物中的借助热水流运行的供暖装置。加热所述热水流所需的热能由取自蒸汽透平的蒸汽通过热交换来提供。
在本发明的此实施方式中明显实现了一种对用户集中供电、供热和供冷的供电-供热-供冷组合。
吸收式制冷机的发生器可直接由抽汽驱动，或者也可间接借助与发生器-载热介质(如水)的热交换来驱动。还可将所述抽汽导送到空调设备中，其中该空调设备包括一个可选择地将抽汽供给吸收式制冷机的发生器(例如在夏季为冷却目的而供冷)或热交换器(如在冬季为供暖目的而供热)的转换开关；此时，该吸收式制冷机和/或热交换器由所述空调设备包围。
在本发明另一优选实施方式中，所述电厂还包括至少一台燃气透平，该燃气透平的余热用来产生用于蒸汽透平的工作蒸汽，在这种情况下，吸收式制冷机可附加地或选择性地用于冷却其他冷负载，还用于冷却燃气透平的吸入空气。
在本发明的此实施方式中，所涉及的所谓燃气-蒸汽-设备(GuD-Anlage)包括用于供冷的吸收式制冷机。
在燃气透平运行时，为了提高功率，优选使吸入的空气冷却。在本发明的此实施方式中，吸收式制冷机的供冷中至少部分地和/或暂时地用于对吸入空气进行冷却，也就是说尤其在电厂的这种运行情况，其与吸收机相连接的待冷却负载并未利用吸收式制冷机的全部冷却潜力，因此可提供剩余冷量来冷却燃气透平-吸入空气。
这样一来，提高了燃气透平的功率。此外，由此还可减少供冷量下降的波动，因此，尤其确保吸收式制冷机均匀运行。
本发明的所有实施方式都适合于例如对居住区、大型住宅区、写字楼群、工业园、旅馆、医院、公共开放设施等进行空气调节。因此，本发明的优选使用现场(Einsatzorte)尤其是地面气温较高的地区，在这些地区环境温度高，要求和/或希望进行空气调节。
其他可能的使用现场例如是热带和亚热带地区的渡假中心。
下面对本发明的实施方式作详细描述。
在下述附图中：
图1示出了本发明设计成燃气蒸汽装置(GUD-Anlage)的发电厂；
图2示出了本发明装有燃气透平的发电厂。
所述附图示意地示出了本发明设计成燃气蒸汽装置的发电厂1，其包括一个蒸汽透平5以及一个燃气透平30。
在那里，利用燃气透平30的余热A为蒸汽透平5提供工作蒸汽B。
蒸汽透平5包括高压部分7和低压部分9。
吸收式制冷机10借助于用作热源的抽汽12来运行。此时，抽汽12被导送到吸收式制冷机10中的、使吸收式制冷机继续进行吸收过程的发生器14。发生器14的输出经泵41与由燃气透平30的余热A加热的加热面38相连，以产生使蒸汽透平5运行必需的工作蒸汽B。燃气透平30的废气与加热面38进行热交换后被送往冷却塔36。
在本例中，吸收式制冷机10按溴化锂溶液循环工作，将溴化锂溶液导入循环中，在那里通过抽汽对溴化锂溶液加热而释放发生器14中的液态水，然后为在水蒸汽排出装置16中吸收水蒸汽而对溴化锂溶液再冷却。水蒸汽排出装置16也是一种必需冷却的部件，并向其供给冷却水K，例如可采用与蒸汽透平5的冷凝器15的冷却相并行的冷却水，例如它可从冷却塔25中提取。
在本实施方式中，蒸汽透平5的高压部分7和低压部分9经例如用于使部分膨胀蒸汽中间过热的加热面39彼此相连。
为产生电能，将蒸汽透平5及燃气透平30各与一发电机G相耦合，借助于一个处于非常低的压力之下、甚至于接近真空的蒸发器13，来实现吸收式制冷机10的供冷功能。其结果使应当由蒸发器13蒸发的水在非常低的温度(例如4℃)下已蒸发。由此形成的水蒸汽借助水蒸汽排出装置16从蒸发器13中排出。这导致的结果是，流过蒸发器13的水由于在蒸发器中实际上处于恒定的低温而被冷却到接近此低温，因而形成具有低恒定温度的、用于冷却冷负载32的向前行进的冷却水流45。
在本发明的实施方式中，吸收式制冷机10还用于使向前行进的冷却水流再流经一冷却面34，从而冷却燃气透平30的吸入空气L。借此可提高燃气透平的功率。此外，通过将这两种措施(即提供冷负载32及冷却吸入空气L)结合可以实现将吸收式制冷机10所吸收的冷量恒定地取走。
此外，来自蒸汽透平5低压部分9的抽汽12被利用来借助热交换器20对载热介质28加热，从而借助该载热介质28向热负载27提供热能。
利用图1所示的本发明的实施方式还可实现供电-供冷-供热组合，这种组合尤其适用于集中向大量用户提供所述类型的能量。
类似于现有的公知供电-供热组合的远距离供热网络，本发明除此之外能实现进行集中供冷的远距离供冷网络，从而例如可对冷却需求大的大建筑群进行空气调节。
这对于冷却和空调需求量大的高温地区尤其具有吸引力。通过实施本发明可确保供电、供热和供冷。
图2示出了本发明装有燃气透平52的电厂50，该燃气透平的余热AH被导入余热锅炉AHK中；此处从余热锅炉AHK排出的余热AH用于驱动吸收式制冷机100。关于本实施方式的细节、余热锅炉的其他连接以及电厂50的其他细节在本图中均未详细示出。

Claims (5)

1.发电厂(1)，其特征在于：所述发电厂(1)包括至少一蒸汽透平(5)，且为了供冷至少一吸收式制冷机(10)与该蒸汽透平(5)相连，其中，该吸收式制冷机(10)借助于取自该蒸汽透平(5)的蒸汽(12)、优选取自该蒸汽透平(5)低压部分(9)的抽汽(12)来运行。
2.按照权利要求1所述的发电厂(1)，其特征在于：至少将取自所述蒸汽透平(5)的蒸汽(1)的一部分导送到一个用于加热载热介质(28)、优选为热水的热交换器(20)中。
3.按照权利要求1或2所述的发电厂(1)，其特征在于：所述发电厂(1)还至少包括一燃气透平(30)，利用该燃气透平的余热产生所述蒸汽透平(5)的工作蒸汽(B)，其中所述吸收式制冷机(10)可附加或选择性地用于冷却其他冷负载(32)，还用于冷却该燃气透平(30)的吸入空气(L)。
4.发电厂(50)，其特征在于：所述发电厂(50)包括至少一燃气透平(52)，且为了供冷至少一吸收式制冷机(100)与该燃气透平(52)相连，其中，所述吸收式制冷机(100)借助于该燃气透平(52)的余热(AH，AH’)来运行。
5.按照权利要求4所述的发电厂(50)，其特征在于：所述吸收式制冷机(100)可附加或选择性地用于冷却其他冷负载(32)，还冷却该燃气透平(30)的吸入空气(L)。
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