冷热电三联供单元、能源供应方舱及野外勤务系统的制作方法

1.本发明涉及分布式能源技术领域，具体而言，涉及冷热电三联供单元、能源供应方舱及野外勤务系统。

背景技术：

2.现有冷热电三联供单元原理如图1所示，是通过燃气和空气进入燃气内燃机混合燃烧做功，为发电机提供动力进行发电供应电能，燃气内燃机的烟气余热以及缸套水具有大量余热，输入相应的余热回收利用装置(通常还向余热回收利用装置供应补燃天然气使烟气进一步充分燃烧)供应冷量、热量及热水，实现冷热电三联供，最终废气经余热回收利用装置排出。
3.目前燃气内燃机的进气通常是通过定时控制装置将燃气送到空气进气道或者是通过气阀组控制燃气定时将燃气送到空气进气道，然而这两种方式燃气和空气在进气管道中混合不均匀，在进入燃烧室后难以充分燃烧。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供冷热电三联供单元、能源供应方舱及野外勤务系统，便于燃气和空气混合更加均匀，使得在进入燃烧室后充分燃烧。
5.本发明的实施例通过以下技术方案实现：
6.冷热电三联供单元，包括燃气内燃机、发电机和余热回收利用装置，燃气内燃机为发电机提供动力用以发电，燃气内燃机产生的烟气和缸套水输入余热回收利用装置用以供冷和供热，所述燃气内燃机的进气段设有预混装置，预混装置包括壳体，壳体内设有转轴，转轴连接有驱动其转动的驱动机构，壳体的一端设有进气通道，壳体的另一端设有出气通道，出气通道与燃气内燃机的进气口相连；转轴靠近出气通道的一端设有透平涡轮，转轴的中部设有至少一个离心叶轮，离心叶轮靠近进气通道的一侧设有若干轴流叶轮。
7.可选地，所述壳体的内壁在所述离心叶轮靠近所述透平涡轮的一侧设有反向流向室，反向流向室呈环形腔体状，且反向流向室靠近离心叶轮的一侧敞口。
8.可选地，所述反向流向室内设有若干导流叶片或导流风扇。
9.可选地，所述转轴上在所述离心叶轮和所述透平涡轮之间也设有若干轴流叶轮。
10.可选地，所述余热回收利用装置的废气排放段设有增压装置，增压装置包括通过电力驱动的涡轮增压器。
11.可选地，所述涡轮增压器的后端设有溴化锂机组。
12.可选地，所述增压装置还包括二联体，二联体与涡轮增压器的压缩空气吸入口连接。
13.本发明还提供了能源供应方舱，包括能源舱体，能源舱体内配置有上述任意一项所述的冷热电三联供单元和若干用于储存天然气的杜瓦瓶，杜瓦瓶为所述燃气内燃机提供燃料。
14.本发明还提供了野外勤务系统，包括生活保障方舱、功能任务方舱和上述的能源供应方舱，生活保障方舱内配置有若干生活基础设备设施，功能任务方舱内根据需求配置相应功能任务设备设施。
15.可选地，所述生活保障方舱、功能任务方舱和能源供应方舱各安装在一个独立的运载车上。
16.本发明至少具有如下优点和有益效果：
17.1.本发明在燃气内燃机的进气段设置有预混装置，通过预混装置内的透平涡轮、离心叶轮以及轴流叶轮和对空气和燃气进行多种方式的压缩混合，而且若干轴流叶轮可对空气和燃气多次压缩，使得空气和燃气进入燃烧室之前充分混合，使得燃烧更加充分。
18.2.本发明设置的离心叶轮能够避免透平涡轮侧的高压混合气体反冲，防止背压，在此基础上，与传统的进气方式相比，可取消燃气内燃机进气段的定时控制装置或气阀组，在实际应用中，可大大减小冷热电三联供单元的体积。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为现有的冷热电三联供单元原理图；
21.图2为本发明提供的冷热电三联供单元原理图；
22.图3为预混装置的结构示意图；
23.图4为余热回收利用装置废气排放段的原理图；
24.图标：1-燃气内燃机，2-发电机，3-余热回收利用装置，4-预混装置，401-壳体，402-转轴，403-驱动机构，403a-驱动电机，403b-齿轮传动箱，404-透平涡轮，405-轴流叶轮，406-离心叶轮，407-进气通道，408-出气通道，409-反向流向室，5-增压装置，501-涡轮增压器，502-二联体，6-溴化锂机组，7-空气，8-燃气，9-烟气，10-缸套水，11-废气，12-冷量，13-热量，14-热水，15-电能，16-补燃天然气。
具体实施方式
25.实施例一
26.本实施例提供了冷热电三联供单元，包括燃气内燃机1、发电机2和余热回收利用装置3，燃气内燃机1为发电机2提供动力用以发电，燃气内燃机1产生的烟气9和缸套水10输入余热回收利用装置3用以供冷和供热，余热回收利用装置3采用现有技术，例如采用公开号为“cn203671989u”的专利中提供的方式，即燃气内燃机的高温烟气直接进入溴化锂吸收式制冷机的高压发生器进行换热，换热后再通过烟气—热水换热器给缸套水升温，然后向大气排出低温烟气。缸套水经烟气—热水换热器升温后到与高发并排的低压发生器进行换热，然后再回燃气内燃发电机形成一个循环回路，这样充分回收发电过程中产生的低品位余热能。
27.燃气内燃机1的进气段设有预混装置4，预混装置4包括壳体401，壳体401的一端设
有进气通道407，壳体401的另一端设有出气通道408，出气通道408与燃气内燃机1的进气口相连，使用时空气7和燃气8均通过进气通道407进入壳体401内部，在壳体401内充分混合后从出气通道408进入燃气内燃机1的燃烧室内燃烧做功。
28.壳体401内设有转轴402，转轴402连接有驱动其转动的驱动机构403，驱动机构403包括驱动电机403a和齿轮传动箱403b，驱动电机403a的输出转速经过齿轮传动的方式输出作用于转轴402，即通过驱动电机403a带动转轴402转动，值得说明的是，驱动电机403a的电源由发电机2提供。转轴402靠近出气通道408的一端设有透平涡轮404，即透平涡轮404转动时通过透平压缩的原理对空气7和燃气8的混合气体进行压缩，转轴402的中部设有至少一个离心叶轮406，离心叶轮406靠近进气通道407的一侧设有若干轴流叶轮405。实际应用中，离心叶轮406靠近进气通道407的一侧的轴流叶轮405的数量根据需求设置，本实施离心叶轮406靠近进气通道407的一侧的例轴流叶轮405设有三个。
29.值得说明的是，预混装置4内的透平涡轮404、离心叶轮406以及轴流叶轮405和对空气7和燃气8进行多种方式的压缩混合，而且若干轴流叶轮405可对空气7和燃气8多次压缩，使得空气7和燃气8进入燃烧室之前充分混合，使得燃烧更加充分。此外，设置的离心叶轮406能够避免透平涡轮404侧的高压混合气体反冲，防止背压，在此基础上，与传统的进气方式相比，可取消燃气内燃机1进气段的定时控制装置或气阀组，在实际应用中，可大大减小冷热电三联供单元的体积。
30.本实施例转轴402上在离心叶轮406和透平涡轮404之间也设有若干轴流叶轮405，使得空气7和燃气8的混合气体持续混合，也便于混合气体向出气通道408流动，本实施例离心叶轮406和透平涡轮404之间也设有三个轴流叶轮405。
31.壳体401的内壁在离心叶轮406靠近透平涡轮404的一侧设有反向流向室409，反向流向室409呈环形腔体状，且反向流向室409靠近离心叶轮406的一侧敞口，参考图3，反向流向室409设于离心叶轮406和透平涡轮404之间的轴流叶轮405与壳体401之间，从图中的截面看呈u型状，值得说明的是，实际应用中若有透平涡轮404侧的高压混合气体若有反冲趋势，一方面可通过离心叶轮406起到阻挡作用，防止反冲入进气通道407一侧，另一方面可通过反向流向室409减缓流速，进一步防止反冲入进气通道407一侧，从而有效防止背压。进一步地，反向流向室409内设有若干导流叶片(图未示)或导流风扇(图未示)，实际应用中导流叶片可通过计算机模拟设计，导流风扇采用合金微小风扇，值得说明的是，导流叶片或导流风扇可使得混合气体自由旋转，混合更加均匀，此外，还可降低流速，便于后续进入燃气内燃机1内燃烧。
32.本实施例中，在余热回收利用装置3的废气11排放段设有增压装置5，请参考图4，增压装置5包括通过电力驱动的涡轮增压器501，值得说明的是，通过设置的涡轮增压器501可消除废气11排放段的背压现象，实现高温废气11可以在排放段管路内直角弯曲段也能无背压地流动。在实际应用中，便于根据需要将废气11排放段的管路进行弯曲设置，从而实现缩小体积的目的。
33.增压装置5还包括二联体502，二联体502与涡轮增压器501的压缩空气7吸入口连接，本领域技术人员应当知晓，二联体502又叫二联件，是指空气7减压阀和过滤器，减压阀可对气源进行稳压，使气源处于恒定状态，可减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件的损伤；过滤器用于对气源的清洁，可过滤压缩空气7中的水分，避免水分随气体进入增
压装置5。
34.本实施例取消了余热回收利用装置3的补燃天然气16管路，以减小体积，在此基础上，涡轮增压器501的后端设有溴化锂机组6，以便对废气11的余热进行利用，使得余热利用更加充分。
35.实施例二
36.本实施例提供了能源供应方舱，包括能源舱体，能源舱体内配置有实施例一种提供的冷热电三联供单元以及若干用于储存天然气的杜瓦瓶，杜瓦瓶为燃气内燃机1提供燃料，杜瓦瓶、冷热电三联供单元中的燃气内燃机1发电机2组及余热回收利用装置3统一成撬，该撬体可缩短水陆和气路管线占总空间尺寸，提高设备密集度，缩小了整体的体积。
37.能源供应方舱还可配置便携式防爆灯塔、抽水泵和大范围面积覆盖的气溶胶级别雾化器等。
38.实施例三
39.本实施例提供了野外勤务系统，包括生活保障方舱、功能任务方舱和上述的能源供应方舱，生活保障方舱、功能任务方舱和能源供应方舱各安装在一个独立的运载车上。生活保障方舱内配置有若干生活基础设备设施，满足野外人员的居住、办公、如厕、洗漱等需求；功能任务方舱内根据需求配置相应功能任务设备设施。实际应用中，野外勤务系统可军民两用。
40.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.冷热电三联供单元，包括燃气内燃机(1)、发电机(2)和余热回收利用装置(3)，燃气内燃机(1)为发电机(2)提供动力用以发电，燃气内燃机(1)产生的烟气(9)和缸套水(10)输入余热回收利用装置(3)用以供冷和供热，其特征在于：所述燃气内燃机(1)的进气段设有预混装置(4)，预混装置(4)包括壳体(401)，壳体(401)内设有转轴(402)，转轴(402)连接有驱动其转动的驱动机构(403)，壳体(401)的一端设有进气通道(407)，壳体(401)的另一端设有出气通道(408)，出气通道(408)与燃气内燃机(1)的进气口相连；转轴(402)靠近出气通道(408)的一端设有透平涡轮(404)，转轴(402)的中部设有至少一个离心叶轮(406)，离心叶轮(406)靠近进气通道(407)的一侧设有若干轴流叶轮(405)。2.根据权利要求1所述的冷热电三联供单元，其特征在于：所述壳体(401)的内壁在所述离心叶轮(406)靠近所述透平涡轮(404)的一侧设有反向流向室(409)，反向流向室(409)呈环形腔体状，且反向流向室(409)靠近离心叶轮(406)的一侧敞口。3.根据权利要求2所述的冷热电三联供单元，其特征在于：所述反向流向室(409)内设有若干导流叶片或导流风扇。4.根据权利要求2所述的冷热电三联供单元，其特征在于：所述转轴(402)上在所述离心叶轮(406)和所述透平涡轮(404)之间也设有若干轴流叶轮(405)。5.根据权利要求1-4任意一项所述的冷热电三联供单元，其特征在于：所述余热回收利用装置(3)的废气(11)排放段设有增压装置(5)，增压装置(5)包括通过电力驱动的涡轮增压器(501)。6.根据权利要求5所述的冷热电三联供单元，其特征在于：所述涡轮增压器(501)的后端设有溴化锂机组(6)。7.根据权利要求5所述的冷热电三联供单元，其特征在于：所述增压装置(5)还包括二联体(502)，二联体(502)与涡轮增压器(501)的压缩空气(7)吸入口连接。8.能源供应方舱，其特征在于：包括能源舱体，能源舱体内配置有权利要求1-7任意一项所述的冷热电三联供单元和若干用于储存天然气的杜瓦瓶，杜瓦瓶为所述燃气内燃机(1)提供燃料。9.野外勤务系统，其特征在于：包括生活保障方舱、功能任务方舱和权利要求8所述的能源供应方舱，生活保障方舱内配置有若干生活基础设备设施，功能任务方舱内根据需求配置相应功能任务设备设施。10.根据权利要求9所述野外勤务系统，其特征在于：所述生活保障方舱、功能任务方舱和能源供应方舱各安装在一个独立的运载车上。

技术总结

本发明涉及分布式能源技术领域，提供了冷热电三联供单元、能源供应方舱及野外勤务系统，冷热电三联供单元包括燃气内燃机、发电机和余热回收利用装置，燃气内燃机为发电机提供动力用以发电，燃气内燃机产生的烟气和缸套水输入余热回收利用装置用以供冷和供热，燃气内燃机的进气段设有预混装置，预混装置包括壳体，壳体内设有转轴，转轴连接有驱动其转动的驱动机构，壳体的一端设有进气通道，壳体的另一端设有出气通道，出气通道与燃气内燃机的进气口相连；转轴靠近出气通道的一端设有透平涡轮，转轴的中部设有至少一个离心叶轮，离心叶轮靠近进气通道的一侧设有若干轴流叶轮。本发明便于燃气和空气混合更加均匀，使得在进入燃烧室后充分燃烧。烧室后充分燃烧。烧室后充分燃烧。