[发明专利]基于煤层气的多余热资源分布式能源系统

说明书

技术领域

本发明涉及分布式能源系统领域，尤其是一种基于煤层气的多余热资源分布式能源系统。

背景技术

分布式能源系统是相对于传统的集中式供电方式而言的，采用冷热电联产技术、同时提供电力、蒸汽、热水和空调冷水或冷风的能源服务系统，分布式能源系统的能源利用效率高达90%以上。目前研究的分布式能源系统中，主要是以风能和太阳能分布式能源系统为主，由于自然资源的特性，可再生能源用于发电时，其功率输出具有明显的间歇性和波动性，其变化甚至是随机的，容易对电网产生冲击，严重时会引发电网事故。

根据我国的能源资源结构特点和能源利用中存在的问题，开展相应的分布式能源技术研究，是我国分布式能源发展的必由之路。现阶段我国煤矿工业广场所使用的的井口防冻、洗浴热水和建筑采暖等用热需求一般是通过燃煤(燃油) 锅炉提供，不仅消耗了大量的燃煤或燃油，而且也向周围环境排放了大量的污染物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：根据煤矿企业的能源资源特点及电、热、冷需求，发明一种基于煤层气的多余热资源分布式能源系统，有效利用资源，实现节能减排。

本发明解决技术问题所选用的技术方案是：提供一种基于煤层气的多余热资源分布式能源系统，其结构包括：由内燃机、余热锅炉、蒸汽轮机和凝汽器等装置组成的煤层气联合循环发电系统；由废水处理装置和水源热泵组成的矿井废水余热供热系统；由矿井乏风热逆流催化氧化反应器和余热锅炉组成的矿井乏风余热利用系统；由吸收式热泵2、烟气换热器和储热装置组成的冬季供暖夏季制冷系统；吸收式热泵1供热系统。

将矿井低浓度煤层气和空气通入内燃机做功发电；将矿井乏风引至热逆流催化氧化反应器利用乏风中的甲烷热量而产生一定温度的烟气；内燃机排气和热逆流催化氧化反应器排气一起进入余热锅炉产生过热蒸汽去蒸汽轮机做功发电，余热锅炉排气进入烟气换热器加热来自吸收式热泵2的低温水。吸收式热泵1以蒸汽轮机抽汽为驱动热源利用凝汽器循环水和内燃机冷却水的低温余热产生生活热水。吸收式热泵2以蒸汽轮机抽汽为驱动热源利用低温水热量冬季供暖。储热装置可将多余的烟气余热储存以备需要时调度。将生活废水和矿井排水送至废水处理装置净化后由水源热泵利用其低温热量产生生活热水。吸收式热泵2夏季制冷，热量通过凉水塔散失到环境中。

本发明的有益效果为：能够实现低浓度煤层气的就地开采和高效利用及矿井余热的高效利用，是为煤矿企业提供电、热、冷的高效分布式能源系统，显著减少煤矿企业的污染物排放。

附图说明

图1为基于煤层气的多余热资源分布式能源系统示意图。

图1中，1.内燃机；2.余热锅炉；3.热逆流催化氧化反应器；4.蒸汽轮机；5.减温减压阀；6.发电机；7.发电机；8.凝汽器；9.吸收式热泵1；10.废水处理装置；11.水源热泵；12.烟气换热器；13.储热装置；14.吸收式热泵2；15.凉水塔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作出详细说明。

   矿井低浓度煤层气和空气进入内燃机燃烧做功发电，电功率由发电机（6）输出。矿井乏风引至热逆流催化氧化反应器（3）将乏风中的甲烷氧化而产生一定温度的烟气，若乏风中甲烷含量太低不能够使反应器自热操作，则将低浓度煤层气补调入反应器；内燃机排气和热逆流催化氧化反应器排气一起进入余热锅炉（2）产生过热蒸汽去蒸汽轮机（4）做功发电，电功率由发电机（7）输出；余热锅炉排气进入烟气换热器（12）加热来自吸收式热泵2（14）的低温水；吸收式热泵1（9）以蒸汽轮机抽汽为驱动热源利用凝汽器（8）的循环水和内燃机（1）的缸套冷却水的低温余热产生生活热水；吸收式热泵2（14）以蒸汽轮机抽汽为驱动热源利用低温水热量冬季供暖；储热装置（13）可将多余的烟气余热储存以备需要时调度；减温减压阀（5）可将余热锅炉（2）产生的蒸汽减温减压后作为吸收式热泵1（9）和吸收式热泵2（14）的驱动热源；将生活废水和矿井排水送至废水处理装置（10）净化后由水源热泵（11）利用其低温热量产生生活热水；吸收式热泵2（14）夏季制冷，热量通过凉水塔（15）散失到环境中。

具体实施情况如下所述。

a．由内燃机（1）、余热锅炉（2）、蒸汽轮机（4）和吸收式热泵1（9）组成燃气-蒸汽联合循环发电系统，发电用燃料为9%-30%低瓦斯含量煤层气，汽轮机乏汽余热和内燃机缸套冷却水余热通过溴化锂吸收式热泵1利用为用户提供一年四季的生活热水，热泵取代凉水塔。