CN102278155A - 燃气和蒸汽轮机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气和蒸汽轮机系统，包括燃气轮机、蒸汽轮机、过热器、废热锅炉和汽包；燃气轮机包括依次连通的压气机、燃烧室和涡轮机；燃烧室的外壁具有水冷壁，水冷壁内具有循环流动的冷却水，冷却燃烧室；过热器和废热锅炉依次安装在涡轮机的烟气排放管道上，过热器与汽包连通，接收汽包内的饱和蒸汽，过热器与蒸汽轮机连通，为蒸汽轮机提供过热蒸汽；废热锅炉与汽包连通，构成流通环路。由于燃烧室的外壁具有水冷壁，水冷壁内具有循环流动的冷却水，冷却燃烧室。水冷壁内的冷却水对燃烧室的冷却效果更好，可以减少压气机输入燃烧室的空气量，进而能够节约能源。

Description

燃气和蒸汽轮机系统

技术领域

本发明涉及能源电力技术，尤其是涉及一种燃气和蒸汽轮机系统。

背景技术

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动涡轮高速旋转，将燃料的化学能转换为动能的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

通常，燃气轮机包括压气机、燃烧器、燃烧室和涡轮机，压气机将空气压缩为高压气体，高压气体在燃烧器内与燃料混合形成油气混合气，经点火装置点火后燃烧，燃料燃烧生成的高温高压气体带动涡轮机旋转，涡轮机旋转驱动发电机组发电。

燃气轮机在工作过程中，燃烧室内的燃料燃烧产生非常高的热量，因此必须对燃烧室实施冷却，以防止燃烧室因高温而导致损坏。

现有燃烧室冷却方法是风冷，其具体方法是，压气机泵出的高压气体一部分用于与燃料混合燃烧，一部分用于吹向燃烧室，带走燃烧室的部分热量，实现对燃烧室的冷却。在实际应用中，压气机泵出的高压气体中，有25％-40％与燃料混合形成油气混合气并燃烧，有60％-75％的高压气体从燃烧室的外壁间流过，对燃烧室的外壁进行冷却，然后进入燃烧室与高温高压燃气掺混，使燃气温度降低，达到涡轮机工作要求的650℃-1000℃。

可以看出，现有技术中，通过压气机泵出的60％-75％高压气体冷却燃烧室，因而需要较大的能量用于燃烧室的冷却，因而浪费能源。

此外，由于空气的比热较小，采用风冷的方式冷却燃烧室的冷却效果较差，容易造成燃烧室的损坏。

另外，从涡轮机排出的烟气中的显热没有充分的利用，且大部分烟气排放到空气中，造成能源的浪费和环境的污染。

发明内容

本发明提供一种燃气和蒸汽轮机系统，用以解决现有技术中的缺陷，能够节约能源，减少环境污染。

本发明提供了一种燃气和蒸汽轮机系统，包括燃气轮机、蒸汽轮机、过热器、废热锅炉和汽包；

所述燃气轮机包括依次连通的压气机、燃烧室和涡轮机；

所述燃烧室的外壁具有水冷壁，所述水冷壁内具有循环流动的冷却水，冷却所述燃烧室；

所述过热器和废热锅炉依次安装在所述涡轮机的烟气排放管道上，所述过热器与所述汽包连通，接收所述汽包内的饱和蒸汽，所述过热器与所述蒸汽轮机连通，为所述蒸汽轮机提供过热蒸汽；所述废热锅炉与所述汽包连通，构成流通环路。

为了节约水资源，该燃气和蒸汽轮机系统还包括依次连通的冷凝器、净化器和高压水泵；所述冷凝器与所述蒸汽轮机连通，所述高压水泵与所述水冷壁连通，所述水冷壁与所述汽包连通，形成流通环路。

为了减少烟气对大气环境的污染，该燃气和蒸汽轮机系统还包括加压风机；所述加压风机与所述烟气排放管道连通，且在安装在所述废热锅炉的后端，该加压风机与所述压气机连通，将烟气输送给所述压气机。

另外，该燃气和蒸汽轮机系统还包括水收集器；所述水收集器安装在烟气排放管道上，且在安装在所述废热锅炉的后端，该水收集器与所述净化器连通，将烟气中的蒸汽冷凝并输送给所述净化器。可以对烟气中的水蒸汽循环利用，节约水资源。

在上述技术方案的基础上，所述燃烧室为至少两个独立的燃烧室，每个燃烧室内均具有一个燃烧器，每个燃烧室的外壁均安装有水冷壁。

在上述技术方案的基础上，所述燃烧室为一个，所述燃烧室内具有至少两个燃烧器。

本发明提供的燃气和蒸汽轮机系统，与现有技术相比，所述燃烧室的外壁具有水冷壁，所述水冷壁内具有循环流动的冷却水，冷却所述燃烧室。水冷壁内的冷却水对燃烧室的冷却效果更好，可以减少所述压气机输入所述燃烧室的空气量，进而能够节约能源。

并且，由于在所述涡轮机的烟气排放管道上依次安装有过热器和废热锅炉，所述过热器与所述蒸汽轮机连通，为所述蒸汽轮机提供过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电，能够提高能量的利用率。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的燃气和蒸汽轮机系统的示意图；

图2为本发明第二实施例提供的燃气和蒸汽轮机系统的示意图；

图3为本发明第三实施例提供的燃气和蒸汽轮机系统的示意图。

附图标记：

1-压气机       2-燃烧室       21-水冷壁

22-燃烧器      3-涡轮机       4-过热器

5-废热锅炉     6-汽包         7-蒸汽轮机

8-冷凝器       9-净化器       10-高压水泵

11-加压风机    12-水收集器    13-第一发电机组

14-第二发电机组

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先需要说明的是，附图1-2中的部件之间的连接线表示管道连通，其中箭头的指示方向为工质的流动方向。

参照图1，图1为本发明第一实施例提供的燃气和蒸汽轮机系统的示意图。

在本发明的第一实施例中，本发明提供的燃气和蒸汽轮机系统包括燃气轮机、蒸汽轮机7、过热器4、废热锅炉5和汽包6。其中，燃气轮机包括依次连通的压气机1、燃烧室2和涡轮机3。

燃烧室2的外壁具有水冷壁21，水冷壁21内具有循环流动的冷却水，冷却燃烧室2。

过热器4和废热锅炉5依次安装在涡轮机3的烟气排放管道上，通过涡轮机3排出的烟气加热过热器4和废热锅炉5，过热器4与汽包6连通，汽包6内的饱和蒸汽通过管道进入过热器4，过热器4与蒸汽轮机7连通，为蒸汽轮机7提供过热蒸汽，进而推动蒸汽轮机7的叶片高速运转；废热锅炉5与汽包6连通，构成流通环路，废热锅炉5加热流通环路中的循环水产生蒸汽。

此外，本实施例提供的燃气和蒸汽轮机系统还包括依次连通的冷凝器8、净化器9和高压水泵10；冷凝器8与蒸汽轮机7连通，高压水泵10与水冷壁21连通，水冷壁21与汽包6连通，形成流通环路。

具体地，燃烧室2具有两个独立的燃烧室，每个燃烧室内均具有一个燃烧器22，每个燃烧室2的外壁均安装有水冷壁21，每个燃烧室的水冷壁21均与一个高压水泵10连通，且均与汽包6连通。

另外，在本实施例中，涡轮机3同轴连接有第一发电机组13，涡轮机3高速转动驱动第一发电机组13发电。蒸汽轮机7同轴连接有第二发电机组14，蒸汽轮机7高速转动驱动第二发电机组14发电。

下面具体说明本发明第一实施例提供的燃气和蒸汽轮机系统的工作过程及工质循环过程：

一、压气机1连续地吸入空气并将其压缩，将压缩后的空气输送给燃烧室2内的燃烧器22，同时将燃料输送给燃烧室2内的燃烧器22，燃料与空气充分混合后在燃烧室2内燃烧，产生高温高压的烟气。

二、燃烧室2内的高温高压的烟气从燃烧室2的出气口流向涡轮机3，驱动涡轮机3高速运转，进而驱动与涡轮机3同轴连接的第一发电机组13发电。

三、废热锅炉5吸收涡轮机3排出的烟气的热量，加热其内部的循环水产生汽水混合物，通过管道进入汽包6，汽水混合物在汽包6内分离成饱和蒸汽和热水，热水通过管道回流至废热锅炉5内继续加热。

四、饱和蒸汽通过管道进入过热器4，过热器4吸收涡轮机3排除的烟气的热量，将饱和蒸汽加热形成过热蒸汽，过热蒸汽通过管道进入蒸汽轮机7推动蒸汽轮机7的叶片转动，蒸汽轮机7驱动同轴连接的第二发电机组14发电。

五、从蒸汽轮机7出来的蒸汽通过管道进入冷凝器8，冷凝器8将蒸汽冷却形成冷凝水，冷凝水通过管道进入净化器9，净化器9将内部的水除氧净化，通过高压水泵10将冷却水泵入燃烧室2的水冷壁21内，冷却水在水冷壁21内循环流动，冷却燃烧室2。

六，水冷壁21内的冷却水吸收燃烧室2的热量变成汽水混合物，通过管道进入汽包6，在汽包6内分离成饱和蒸汽和热水，继续上述循环。

本实施例提供的燃气和蒸汽轮机系统，燃烧室2的外壁具有水冷壁21，水冷壁21内具有循环流动的冷却水，冷却燃烧室2。与现有技术相比，水冷壁21内的冷却水对燃烧室2的冷却效果更好，可以减少压气机1输入燃烧室2的空气量，进而能够节约能源。

并且，由于在涡轮机3的烟气排放管道上依次安装有过热器4和废热锅炉5，过热器4与蒸汽轮机7连通，为蒸汽轮机7提供过热蒸汽驱动蒸汽轮机7发电，能够提高能量的利用率。

参考图2，图2为本发明第二实施例提供的燃气和蒸汽轮机系统的示意图。

在第二实施例中，本发明提供的燃气和蒸汽轮机系统的结构与第一实施例中的燃气和蒸汽轮机系统的结构基本相同，不同点如下所述：

本实施例提供的燃气和蒸汽轮机系统还包括加压风机11。

加压风机11与烟气排放管道连通，且在安装在废热锅炉5的后端，并且，加压风机11与压气机1连通，将烟气输送给压气机1，可以减少烟气对大气环境的污染。

另外，本实施例提供的燃气和蒸汽轮机系统还包括水收集器12。水收集器12安装在烟气排放管道上，且在安装在废热锅炉5的后端，该水收集器12与净化器9连通，将烟气中的蒸汽冷凝并输送给净化器9，可以实现水汽的循环利用，节约水资源。

显然，本实施例中的燃气和蒸汽轮机系统还具有上述第一种实施例中的燃气和蒸汽轮机系统的技术效果，在此不再赘述。

参考图3，图3为本发明第三实施例提供的燃气和蒸汽轮机系统的示意图。

在第三实施例中，本发明提供的燃气和蒸汽轮机系统的结构与第一种实施例中的燃气和蒸汽轮机系统的结构基本相同，不同点如下所述：

燃烧室2为一个，燃烧室2内具有至少两个燃烧器22。

另外，燃烧室2内的燃烧器22的数量也可以为一个，可以说，本发明提供的燃气和蒸汽轮机系统的燃烧室2的具体结构可以做多种改进，在此不再全部举例说明。

显然，本实施例中的燃气和蒸汽轮机系统还具有上述第一种实施例中的燃气和蒸汽轮机系统的技术效果，在此也不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种燃气和蒸汽轮机系统，其特征在于，包括燃气轮机、蒸汽轮机、过热器、废热锅炉和汽包；

所述燃气轮机包括依次连通的压气机、燃烧室和涡轮机；

所述燃烧室的外壁具有水冷壁，所述水冷壁内具有循环流动的冷却水，冷却所述燃烧室；

所述过热器和废热锅炉依次安装在所述涡轮机的烟气排放管道上，所述过热器与所述汽包连通，接收所述汽包内的饱和蒸汽，所述过热器与所述蒸汽轮机连通，为所述蒸汽轮机提供过热蒸汽；所述废热锅炉与所述汽包连通，构成流通环路。

2.根据权利要求1所述的燃气和蒸汽轮机系统，其特征在于，该燃气和蒸汽轮机系统还包括依次连通的冷凝器、净化器和高压水泵；

所述冷凝器与所述蒸汽轮机连通，所述高压水泵与所述水冷壁连通，所述水冷壁与所述汽包连通，形成流通环路。

3.根据权利要求1或2所述的燃气和蒸汽轮机系统，其特征在于，该燃气和蒸汽轮机系统还包括加压风机；

所述加压风机与所述烟气排放管道连通，且在安装在所述废热锅炉的后端，该加压风机与所述压气机连通，将烟气输送给所述压气机。

4.根据权利要求2所述的燃气和蒸汽轮机系统，其特征在于，该燃气和蒸汽轮机系统还包括水收集器；

所述水收集器安装在烟气排放管道上，且在安装在所述废热锅炉的后端，该水收集器与所述净化器连通，将烟气中的蒸汽冷凝并输送给所述净化器。

5.根据权利要求1或2所述的燃气和蒸汽轮机系统，其特征在于，所述燃烧室为至少两个独立的燃烧室，每个燃烧室内均具有一个燃烧器，每个燃烧室的外壁均安装有水冷壁。

6.根据权利要求1或2所述的燃气和蒸汽轮机系统，其特征在于，所述燃烧室为一个，所述燃烧室内具有至少两个燃烧器。

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