燃氣蒸汽聯合系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及提供一種燃氣蒸汽聯合系統,包括:燃氣輪機、蒸汽循環回路,所述蒸汽循環回路上設有余熱鍋爐、蒸汽輪機、以及凝汽器,所述蒸汽輪機上設有抽汽口;吸收式熱泵,所述吸收式熱泵具有相配合的第一換熱通道、第二換熱通道、以及驅動熱源通道;預熱換熱器,所述預熱換熱器具有相配合的第三換熱通道、以及第四換熱通道;蒸汽輪機中的部分水蒸氣從抽汽口進入驅動熱源通道內作為吸收式熱泵的驅動力,使循環工質在第二換熱通道內被升溫,并且冷卻水在第一換熱通道內降溫;升溫后的循環工質加熱流經第四換熱通道的空氣或燃料,使進入燃氣輪機的空氣或燃料溫度升高。
【專利說明】
燃氣蒸汽聯合系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于能源領域,具體涉及一種燃氣蒸汽聯合系統。
【背景技術】
[0002]燃氣蒸汽聯合系統的運行工況是根據其負荷狀態實時調整的,由于負荷的變化,燃氣蒸汽聯合系統往往不能滿負荷發電,低負荷時燃氣蒸汽聯合系統效率相對較低。
[0003]目前提高蒸汽循環效率主要途徑為增加蒸汽輪機的進汽參數從而提高蒸汽輪機的做功效率,然而,選擇更高壓力和更高溫度的蒸汽輪機和余熱鍋爐,大幅度增加了電廠初投資,回收期較長,無論是新建機組還是老機組改造,都不利于推廣。
【發明內容】
[0004]基于此,本實用新型在于克服現有技術的缺陷,提供一種燃氣蒸汽聯合系統,熱效率高,設備造價低。
[0005]其技術方案如下:
[0006]—種燃氣蒸汽聯合系統,包括:燃氣輪機;蒸汽循環回路,所述蒸汽循環回路上設有余熱鍋爐、蒸汽輪機、以及凝汽器,所述蒸汽輪機上設有抽汽口,所述余熱鍋爐上設有抽水口;吸收式熱栗,所述吸收式熱栗具有相配合的第一換熱通道、第二換熱通道、以及驅動熱源通道;預熱換熱器,所述預熱換熱器具有相配合的第三換熱通道、以及第四換熱通道;燃料加熱器,所述燃料加熱器具有相配合的第五換熱通道、以及第六換熱通道;其中,所述驅動熱源通道的進口與所述抽汽口對接,所述驅動熱源通道的出口與所述凝汽器的蒸汽進口對接;所述第一換熱通道的進口與所述凝汽器的冷卻水出水口對接,所述第一換熱通道的出口與冷源或冷卻塔對接;所述第二換熱通道的進口與所述第三換熱通道的出口對接,所述第二換熱通道的出口與所述第三換熱通道的進口對接;所述第四換熱通道的進口與空氣源或燃料源對接,所述第四換熱通道的出口與所述燃氣輪機的空氣進口或燃料進口對接;第五換熱通道的進口之間設有流量調節閥;或者,所述第五換熱通道的出口至所述余熱鍋爐的給水進口之間設有流量調節閥。
[0007]在其中一個實施例中,所述第二換熱通道的出口與所述第三換熱通道的進口之間設有流量控制閥;或者,所述第二換熱通道的進口與所述第三換熱通道的出口之間設有流量控制閥。
[0008]在其中一個實施例中,所述燃氣輪機的空氣進口設有溫度傳感器;或/和,所述燃氣輪機的燃料進口設有溫度傳感器。
[0009]在其中一個實施例中,還包括有所述第五換熱通道的進口與所述抽水口對接,所述第五換熱通道的出口與所述余熱鍋爐的給水進口對接,所述第六換熱通道的進口與所述第四換熱通道的出口對接,所述第六換熱通道的出口與所述燃氣輪機的燃料進口對接。
[0010]在其中一個實施例中,所述第六換熱通道的出口的燃料溫度為175°C至185°C。
[0011]在其中一個實施例中,所述第四換熱通道的出口的燃氣溫度或空氣溫度為100°C至 120。。。
[0012]在其中一個實施例中,所述第一換熱通道的出口的冷卻水溫度為25°C至35°C。
[0013]—種燃氣蒸汽聯合系統運行控制方法,包括:燃料和空氣進入燃氣輪機中燃燒做功,做功后的煙氣進入余熱鍋爐內,對余熱鍋爐的給水進行加熱,給水被加熱為水蒸氣進入蒸汽輪機做功,做功后的水蒸氣經過凝汽器被冷卻為給水回流至余熱鍋爐;凝汽器的冷卻水進入第一換熱通道,循環工質在第二換熱通道、第三換熱通道內循環,蒸汽輪機中的部分水蒸氣從抽汽口進入驅動熱源通道內作為吸收式熱栗的驅動力,使循環工質在第二換熱通道內被升溫,并且冷卻水在第一換熱通道內降溫;升溫后的循環工質加熱流經第四換熱通道的空氣或燃料,使進入燃氣輪機的空氣或燃料溫度升高。
[0014]在其中一個實施例中,根據溫度傳感器檢測到的燃氣輪機空氣進口處空氣的溫度或燃料進口處燃料的溫度,調節流量控制閥,控制在第二換熱通道和第三換熱通道內的循環工質的流量,從而控制進入燃氣輪機的燃料或空氣的溫度。
[0015]本實用新型的有益效果在于:
[0016]蒸汽輪機中的部分水蒸氣從抽汽口進入驅動熱源通道內作為吸收式熱栗的驅動力,使循環工質在第二換熱通道內被升溫,并且冷卻水在第一換熱通道內降溫;升溫后的循環工質加熱流經第四換熱通道的空氣或燃料,使進入燃氣輪機的空氣或燃料溫度升高。升溫后的空氣和燃料進入燃氣輪機燃燒做功,升溫后的空氣和燃料燃燒更穩定,并且燃氣輪機的排氣溫度更高,此時增加蒸汽循環回路的給水流量,使其與燃氣輪機排放的更高溫度的煙氣換熱得到更大的蒸汽量,使更大流量的蒸汽進入蒸汽輪機做功。此時的蒸汽維持原來蒸汽壓力和溫度基本等蒸汽運行參數不變,這些更多的蒸汽進入蒸汽輪機做功獲得更大的出力,提高整個燃氣蒸汽聯合系統的效率。
[0017]凝汽器的冷卻水被降溫后排放,降低排水溫度,利用冷卻水的低品位能量,提高燃氣蒸汽循環的熱效率,并且低溫排水對環境生態友好,減小對環境的影響。
[0018]另一方面,從蒸汽輪機抽取部分水蒸氣、循環工質在第二換熱通道和第三換熱通道內循環,無需改變蒸汽循環回路的蒸汽運行參數,不需要采用耐溫耐壓性更好的材料,在提尚熱效率的同時避免大幅提尚整個系統的造價。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實施例一的燃氣蒸汽聯合系統的結構示意圖。
[0020]附圖標記說明:
[0021 ] 100、燃氣輪機,210、余熱鍋爐,220、蒸汽輪機,230、凝汽器,300、吸收式熱栗,310、預熱換熱器,320、流量控制閥,330、預熱循環栗,410、燃料加熱器,420、流量調節閥,500、冷卻塔。
【具體實施方式】
[0022]下面對本實用新型作進一步詳細說明,但本實用新型的實施方式不限于此。
[0023]如圖1所示,燃氣蒸汽聯合系統,包括:燃氣輪機100、蒸汽循環回路、吸收式熱栗300、以及預熱換熱器310。其中,蒸汽循環回路上設有余熱鍋爐210、蒸汽輪機220、以及凝汽器230,蒸汽輪機220上設有抽汽口;吸收式熱栗300具有相配合的第一換熱通道、第二換熱通道、以及驅動熱源通道;預熱換熱器310具有相配合的第三換熱通道、以及第四換熱通道;驅動熱源通道的進口與抽汽口對接,驅動熱源通道的出口與凝汽器230的蒸汽進口對接;第一換熱通道的進口與凝汽器230的冷卻水出水口對接,第一換熱通道的出口與冷源或冷卻塔500對接;第二換熱通道的進口與第三換熱通道的出口對接,第二換熱通道的出口與第三換熱通道的進口對接;所述第二換熱通道的進口與所述第三換熱通道的出口之間設有所述預熱循環栗330,或者所述第二換熱通道的出口與所述第三換熱通道的進口之間設有所述預熱循環栗330;第四換熱通道的進口與空氣源或燃料源對接,第四換熱通道的出口與燃氣輪機100的空氣進口或燃料進口對接。
[0024]蒸汽輪機220中的部分水蒸氣從抽汽口進入驅動熱源通道內作為吸收式熱栗300的驅動力,使循環工質在第二換熱通道內被升溫,并且冷卻水在第一換熱通道內降溫;升溫后的循環工質加熱流經第四換熱通道的空氣或燃料,使進入燃氣輪機100的空氣或燃料溫度升高。升溫后的空氣和燃料進入燃氣輪機100燃燒做功,升溫后的空氣和燃料燃燒更穩定,并且燃氣輪機100的排氣溫度更高,此時增加蒸汽循環回路的給水流量,使其與燃氣輪機100排放的更高溫度的煙氣換熱得到更大的蒸汽量,使更大流量的蒸汽進入蒸汽輪機220做功。此時的蒸汽維持原來蒸汽壓力和溫度基本等蒸汽運行參數不變,這些更多的蒸汽進入蒸汽輪機220做功獲得更大的出力,提高整個燃氣蒸汽聯合系統的效率。凝汽器230的冷卻水被降溫后排放,降低排水溫度,利用冷卻水的低品位能量,提高燃氣蒸汽循環的熱效率,并且低溫排水對環境生態友好,減小對環境溫度的影響。通過吸收式熱栗300,可以利用凝汽器230排放的冷卻水的低品位熱能,大幅提高熱效率。另一方面,從蒸汽機抽取部分水蒸氣、循環工質在第二換熱通道和第三換熱通道內循環,無需改變蒸汽循環回路的蒸汽運行參數,不需要采用耐溫耐壓性更好的材料,在提高熱效率的同時避免大幅提高整個系統的造價。
[0025]第二換熱通道的出口與第三換熱通道的進口之間設有流量控制閥320。不限于本實施例,也可以是,第二換熱通道的進口與第三換熱通道的出口之間設有流量控制閥320。通過調節流量控制閥320可以調節第二換熱通道與第三換熱通道中循環工質的流量,從而調節燃料或空氣在預熱換熱器310中獲得的熱量,進而控制進入燃氣輪機100的燃料溫度或空氣溫度。
[0026]燃氣輪機100的空氣進口設有溫度傳感器,或者燃氣輪機100的燃料進口設有溫度傳感器。第四換熱通道的出口的燃氣溫度或空氣溫度為100°C至120°C。第一換熱通道的出口的冷卻水溫度為25°C至35°C。燃氣蒸汽聯合系統還具有控制器,設置于燃氣輪機100的空氣進口或燃料進口的溫度傳感器、流量控制閥320均與控制器電性連接,控制器根據溫度傳感器檢測到的進入燃氣輪機100的燃料溫度或空氣溫度,調節流量控制閥320,控制第二換熱通道和第三換熱通道內循環工質的流量,從而控制進入燃氣輪機100中的燃料溫度或空氣溫度。
[0027]進入燃氣輪機100的燃料溫度或空氣溫度受環境溫度的影響,隨環境溫度的變化而改變,將進入燃氣輪機100的燃料溫度或空氣溫度作為控制信號:當溫度傳感器檢測到燃氣輪機100空氣溫度或燃料溫度大于設定值時,控制器控制流量控制閥320減小第二換熱通道和第三換熱通道內循環工質的流量,即減少與空氣或燃氣進行換熱的循環工質流量,使燃料或空氣獲得的熱量減小,從而降低燃料或空氣進入燃氣輪機100的溫度;反之,當溫度傳感器檢測到的空氣溫度或燃料溫度小于設定值時,控制器控制流量控制閥320增大第二換熱通道和第三換熱通道內循環工質的流量,即增加與燃料或空氣進行換熱的循環工質流量,使燃料或空氣獲得的熱量增大,從而提高燃料或空氣進入燃氣輪機100的溫度;如此反復調節,最終使得進入燃氣輪機100的燃料溫度或空氣溫度達到理論計算使燃氣蒸汽聯合系統效率最高的設定溫度值。
[0028]第四換熱通道的進口與燃料源對接,預熱換熱器310對進入燃氣輪機100的燃料進行加熱。
[0029]燃氣蒸汽聯合系統還包括有燃料加熱器410,燃料加熱器410具有相配合的第五換熱通道、以及第六換熱通道,余熱鍋爐上設有抽水口,第五換熱通道的進口與抽水口對接,第五換熱通道的出口與余熱鍋爐的給水進口對接,第六換熱通道的進口與第四換熱通道的出口對接,第六換熱通道的出口與燃氣輪機100的燃料進口對接。經過預熱換熱器310第一次加熱后的燃料在燃料加熱器410中第二次被加熱,進一步提高進入燃氣輪機100的燃料的溫度。抽水口至第五換熱通道的進口之間設有流量調節閥420;但不限于此,根據需要,也可以是,第五換熱通道的出口至余熱鍋爐的給水進口之間設有流量調節閥420。第六換熱通道的出口的燃料溫度為175 °C至185 °C。
[0030]燃氣蒸汽聯合系統運行控制方法,包括:
[0031]A、燃料和空氣進入燃氣輪機100中燃燒做功,做功后的煙氣進入余熱鍋爐210內,對余熱鍋爐的給水進行加熱,給水被加熱為水蒸氣進入蒸汽輪機220做功,做功后的水蒸氣經過凝汽器230被冷卻為給水回流至余熱鍋爐210;
[0032]凝汽器230的冷卻水進入第一換熱通道,循環工質在第二換熱通道、第三換熱通道內循環,蒸汽輪機220中的部分水蒸氣從抽汽口進入驅動熱源通道內作為吸收式熱栗300的驅動力,使循環工質在第二換熱通道內被升溫,并且冷卻水在第一換熱通道內降溫;升溫后的循環工質加熱流經第四換熱通道的空氣或燃料,使進入燃氣輪機100的空氣或燃料溫度升尚O
[0033]B、根據溫度傳感器檢測到的燃氣輪機100空氣進口處空氣的溫度或燃料進口處燃料的溫度,調節流量控制閥320,控制在第二換熱通道和第三換熱通道內的循環工質的流量,從而控制進入燃氣輪機100的燃料或空氣的溫度。
[0034]所述抽水口至所述第五換熱通道的進口之間設有流量調節閥420;但不限于此,也可以是,所述第五換熱通道的出口至所述余熱鍋爐的給水進口之間設有流量調節閥420。通過調節流量調節閥420,可以控制從抽水口進入燃料加熱器410的給水流量,從而控制被燃料加熱器410加熱后的燃料溫度。在燃氣輪機100的燃料進口設有溫度傳感器,根據溫度傳感器檢測到的燃料溫度,調節流量調節閥420與流量控制閥320的調節類似,聯合調節流量控制閥320和流量調節閥420,使得進入燃氣輪機100的燃料溫度或空氣溫度達到理論計算使燃氣蒸汽聯合系統效率最高的設定溫度值。
[0035]以上實施例的各技術特征可以進行任意的組合,為使描述簡潔,未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述,然而,只要這些技術特征的組合不存在矛盾,都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0036]以上實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是,對于本領域的普通技術人員來說,在不脫離本實用新型構思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此,本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種燃氣蒸汽聯合系統,其特征在于,包括: 燃氣輪機; 蒸汽循環回路,所述蒸汽循環回路上設有余熱鍋爐、蒸汽輪機、以及凝汽器,所述蒸汽輪機上設有抽汽口,所述余熱鍋爐上設有抽水口 ; 吸收式熱栗,所述吸收式熱栗具有相配合的第一換熱通道、第二換熱通道、以及驅動熱源通道; 預熱換熱器,所述預熱換熱器具有相配合的第三換熱通道、以及第四換熱通道; 燃料加熱器,所述燃料加熱器具有相配合的第五換熱通道、以及第六換熱通道; 其中,所述驅動熱源通道的進口與所述抽汽口對接,所述驅動熱源通道的出口與所述凝汽器的蒸汽進口對接; 所述第一換熱通道的進口與所述凝汽器的冷卻水出水口對接,所述第一換熱通道的出口與冷源或冷卻塔對接; 所述第二換熱通道的進口與所述第三換熱通道的出口對接,所述第二換熱通道的出口與所述第三換熱通道的進口對接; 所述第四換熱通道的進口與空氣源或燃料源對接,所述第四換熱通道的出口與所述燃氣輪機的空氣進口或燃料進口對接; 第五換熱通道的進口之間設有流量調節閥;或者,所述第五換熱通道的出口至所述余熱鍋爐的給水進口之間設有流量調節閥。2.根據權利要求1所述的燃氣蒸汽聯合系統,其特征在于,所述第二換熱通道的出口與所述第三換熱通道的進口之間設有流量控制閥;或者,所述第二換熱通道的進口與所述第三換熱通道的出口之間設有流量控制閥。3.根據權利要求1所述的燃氣蒸汽聯合系統,其特征在于,所述燃氣輪機的空氣進口設有溫度傳感器;或/和,所述燃氣輪機的燃料進口設有溫度傳感器。4.根據權利要求1所述的燃氣蒸汽聯合系統,其特征在于,還包括有所述第五換熱通道的進口與所述抽水口對接,所述第五換熱通道的出口與所述余熱鍋爐的給水進口對接,所述第六換熱通道的進口與所述第四換熱通道的出口對接,所述第六換熱通道的出口與所述燃氣輪機的燃料進口對接。5.根據權利要求1所述的燃氣蒸汽聯合系統,其特征在于,所述第六換熱通道的出口的燃料溫度為175 °C至185 °C。6.根據權利要求1至5任一項所述的燃氣蒸汽聯合系統,其特征在于,所述第四換熱通道的出口的燃氣溫度或空氣溫度為100°C至120°C。7.根據權利要求1至5任一項所述的燃氣蒸汽聯合系統,其特征在于,所述第一換熱通道的出口的冷卻水溫度為25°C至35°C。
【文檔編號】F02C7/224GK205445803SQ201521144201
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月31日
【發明人】鄭赟, 馬雪松, 徐翔
【申請人】中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司