CN103397942B - 热电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热电系统,包括燃气轮机、发电机和工业炉系统;发电机与燃气轮机的输出轴连接,用于将燃气轮机输出的机械能转换为电能;工业炉系统与燃气轮机的出气口连接,用于对燃气轮机排出的高温烟气进行热能回收利用。本发明通过将工业炉系统与燃气轮机和发电机结合起来,发电机将燃气轮机输出的机械能转换为电能,同时,工业炉系统对燃气轮机排出的高温烟气进行热能回收,从而在工业炉具有较好的节能基础上,对工业炉的热源输入侧进行能量的回收利用,通过工业炉系统回收燃气轮机排出的热能,降低了单位发电量的能源消耗量,进而获得了更佳的节能效果,既提高了工业炉的整体能量利用效率,又减少了碳排放,利于环境保护。

Description

热电系统
技术领域
本发明涉及工业节能技术领域,特别地,涉及一种用于工业供能的热电系统。
背景技术
目前以气体或液体(燃油)为燃料的工业(窑)炉,主要通过燃料的直接燃烧为工业(窑)炉提供热能。高温烟气在离开工业(窑)炉前,能源只得到了一次利用;工业(窑)炉排出的烟气温度一般都很高,其烟气余热回收利用的方式一般有:通过余热锅炉产生蒸汽、通过换热器加热助燃空气或用作烘干生产的热源等。
已有典型工业(窑)炉热力系统方案简图见图1、图2。图1中,工业炉1在进口处设有燃烧器2,助燃空气及燃料经燃烧器2引燃后进入工业炉1,工业炉1的高温烟气直接排出,从而造成了较大的热能损失。图2在图1的基础上,将经工业炉1排出的高温烟气引入余热回收利用系统3,该余热回收利用系统3对高温烟气的热量进行回收利用。根据不同的应用需求,余热回收利用系统3可采用不同的热能利用方式,例如:采用余热锅炉产生蒸汽、换热器加热助燃空气或者用作烘干生产的热源等形式。
由于工业炉需要消耗大量燃料,现有的工业炉仅单方面对输出热能采取回收措施进行节能改善,其节能效果难有进一步提升的空间。
发明内容
本发明目的在于提供一种热电系统,以解决现有的工业炉热能利用率难以进一步提高的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种热电系统,包括燃气轮机、发电机和工业炉系统;
发电机与燃气轮机的输出轴连接,用于将燃气轮机输出的机械能转换为电能;
工业炉系统与燃气轮机的出气口连接,用于对燃气轮机排出的高温烟气进行热能回收。
进一步地,工业炉系统包括至少一个工业炉,每个工业炉均通过管道连通至燃气轮机的出气口,且与各工业炉相连的每个管道上均设有转向调节阀。
进一步地,每个工业炉设有至少一个补燃燃烧器,燃气轮机排出的高温烟气经补燃燃烧器进入工业炉炉体内。
进一步地,还包括控制系统,补燃燃烧器及转向调节阀均连接至控制系统,控制系统用于根据工业炉的运行参数来控制工业炉的燃烧工况。
进一步地,与每个工业炉相连的管道并联连接至排烟总管上,排烟总管的一端与燃气轮机的出气口连通,且排烟总管的另一端连接有热能平衡调节系统。
进一步地,热能平衡调节系统包括用能系统,用能系统经平衡调节阀连通至排烟总管。
进一步地,热能平衡调节系统包括用能系统,用能系统连接有燃料补给系统及鼓风系统,用能系统还经平衡调节阀连通至排烟总管。
进一步地,工业炉的烟道出口连通至余热回收利用系统。
进一步地,工业炉的烟道出口连通至用能系统。
进一步地,燃气轮机包括依次相连的压气机、燃烧室及涡轮,涡轮的动力输出轴与发电机连接。
本发明具有以下有益效果:
本发明热电系统,通过将工业炉系统与燃气轮机和发电机结合起来,发电机将燃气轮机输出的机械能转换为电能,同时,工业炉系统对燃气轮机排出的高温烟气进行热能回收,从而在工业炉具有较好的节能基础上,对工业炉的热源输入侧进行能量的回收利用,通过工业炉系统回收燃气轮机排出的热能,降低了单位发电量的能源消耗量,进而获得了更佳的节能效果,既提高了工业炉的整体能量利用效率,又减少了碳排放,利于环境保护。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是现有技术中工业炉的结构示意图;
图2是现有技术中工业炉的另一结构示意图;
图3是本发明优选实施例热电系统实施例一的结构示意图;
图4是本发明优选实施例热电系统实施例二的结构示意图;
图5是本发明优选实施例热电系统实施例三的结构示意图;以及
图6是本发明优选实施例热电系统实施例四的结构示意图。
附图标记说明:
10、燃气轮机;11、压气机;12、燃烧室;13、涡轮;
20、发电机;30、工业炉系统;31、工业炉;32、转向调节阀;
33、补燃燃烧器;34、控制系统;35、排烟总管;36、补燃供给系统;
37、旁通阀;40、热能平衡调节系统;41、用能系统;42、平衡调节阀;
43、燃料补给系统;44、鼓风系统;45、补气阀;46、用能燃烧器;
50、余热回收利用系统;51、引风系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图3,本发明的优选实施例一提供了一种热电系统,包括燃气轮机10、发电机20和工业炉系统30。其中,发电机20与燃气轮机10的输出轴连接,用于将燃气轮机10输出的机械能转换为电能;工业炉系统30与燃气轮机10的出气口连接,用于对燃气轮机10排出的高温烟气进行热能回收。现有的燃气轮机组成的冷热电三联供系统的综合热效率一般可达到70~80%,最高可到90%,但由于受应用条件、冷热电各负荷需求的变化及季节变化的影响,燃气轮机冷热电三联供系统很难保持在最佳综合热效率状态下工作。本发明实施例通过将工业炉系统30与燃气轮机10和发电机20结合起来,发电机20将燃气轮机10输出的机械能转换为电能,同时,工业炉系统30对燃气轮机10排出的高温烟气进行热能回收,从而在工业炉具有较好的节能基础上,对工业炉的热源输入侧进行能量的回收利用,通过工业炉系统30回收燃气轮机10排出的热能,降低了单位发电量的能源消耗量,进而获得了更佳的节能效果,既提高了工业炉的整体能量利用效率,又减少了碳排放,利于环境保护,且通过与工业炉系统30的配合,燃气轮机10能够保持在最佳综合热效率状态下工作。
在本实施例中,工业炉系统30是指以气体或液体为燃料,由单台陶瓷窑炉、玻璃窑炉或多台陶瓷窑炉、玻璃窑炉并联组成的工业(窑)炉系统、化学工业炉、冶金工业炉、建材工业炉、热风炉等类型的以气体或液体为燃料的工业(窑)炉系统。参照图3,本实施例中,工业炉系统30包括一个或者多个工业炉31,每个工业炉31均通过管道并联连接至排烟总管35上,排烟总管35的一端与燃气轮机10的出气口连通,且与各工业炉31相连的每个管道上均设有转向调节阀32。优选地,每个工业炉31设有一个或者一个以上补燃燃烧器33,燃气轮机10排出的高温烟气经补燃燃烧器33进入工业炉31炉体内。实际工程中,每个工业炉31上的补燃燃烧器33的个数可以根据需要而设置,图3中仅以工业炉31上设置一个补燃燃烧器33为例作示意性说明。在本实施例中,与每个工业炉31对应的补燃燃烧器33及转向调节阀32均连接至控制系统34,控制系统34用于根据每个工业炉31的运行参数来控制各工业炉31的燃烧工况。在具体应用中,以燃气轮机10排出的高温烟气热能最高利用率为原则,设计选择不同数量的工业炉并联组成工业炉系统30,且工业炉系统30还设有补燃供给系统36,以与燃气轮机10的工作参数相匹配,从而达到燃气轮机10与工业炉系统30的能量最优化匹配。
优选地,为了进一步提高整个热电系统的热能效率,本实施例中,该热电系统还包括热能平衡调节系统40,热能平衡调节系统40与排烟总管35连通,当燃气轮机10排出的高温烟气的热量在经工业炉系统30回收后还有多余的情况下,热能平衡调节系统40再对该多余的热能进行回收利用,从而整体上提高热电系统的热能效率。优选地,排烟总管35的末端还设有旁通阀37,旁通阀37用于将排烟总管35的多余烟气经旁通排气系统排出,以满足系统排气参数匹配的临时补充调节和应急排气等。在本实施例中,热能平衡调节系统40包括用能系统41,用能系统41连接有燃料补给系统43及鼓风系统44,用能系统41还经平衡调节阀42连通至排烟总管35。其中,鼓风系统44经补气阀45连通至用能燃烧器46,平衡调节阀42及燃料补给系统43均与用能燃烧器46相连。当热电系统处于最大状态参数运行时,燃气轮机10排出的高温烟气几乎100%进入工业炉系统30,热能平衡调节系统40主要依靠鼓风系统44补充助燃空气及燃料补给系统43注入燃料,并在用能燃烧器46中混合燃烧,以维持用能系统41的正常运行;当热电系统的工艺操作参数减小或波动时,燃气轮机10此时排出的高温烟气相对于工业炉系统30所需多余的部分则进入热能平衡调节系统40,通过调整鼓风系统44和燃料补给系统43的参数,维持用能系统41的正常工作。本实施例中的用能系统41为具有一定加热工艺要求的系统组成,如:(窑)炉或锅炉等。
优选地,为了对工业炉系统30排出的尾气进行余热回收利用,工业炉31的烟道出口连通至余热回收利用系统50。该余热回收利用系统50可以根据不同需求而采用各不同设置,如加热锅炉或者换热器等。优选地,余热回收利用系统50还连接有引风系统51,以调整工业炉31内的平衡压力和保持排烟通畅。其中,余热回收利用系统50及引风系统51可以为每台工业炉31单独配置,也可以将多台工业炉31的排烟管路并联后共用一套余热回收利用系统50及引风系统51。采用排烟管路并联的方案时,需在与各工业炉31对应的各分支排烟管路上分别安装调节阀。
本实施例中的燃气轮机10包括依次相连的压气机11、燃烧室12及涡轮13,涡轮13的动力输出轴与发电机20连接。燃料及补燃空气经压气机11注入燃烧室12内,混合并燃烧,通过热-功转换,涡轮13的动力输出轴驱动发电机20发电,产生电能输出。燃气轮机10输出的高温烟气所携带的热能几乎100%进入工业炉系统30。因此,本发明实施例将燃气轮机10与工业炉系统30结合,使得燃气轮机10的理论发电热效率接近100%。且本发明实施例中的工业炉系统30可以选择不同数量的工业炉31进行并联组合,同时还可以设置热能平衡调节系统40,使得工业炉系统30与燃气轮机10始终运行在最佳节能状态,从而实现节能减排的目的。
参照图4,本发明实施例二与实施例一的区别在于,实施例二的热能平衡调节系统40主要包括用能系统41,用能系统41经平衡调节阀42连通至排烟总管35。本实施例中的用能系统41主要由对加热工艺没有严格要求的系统组成,如:空气换热系统、辅助烘干系统、辅助锅炉等。实施例二中的用能系统41的工作原理与实施例一类似,用于吸纳利用热电系统工作过程中燃气轮机10排出的烟气相对于工业炉系统30所需的多余部分,在平衡系统热力参数调节的过程中,充分利用其热能,从而提高整个热电系统的热能效率。
参照图5,本发明实施例三在实施例一的基础上省去了余热回收利用系统50,而采用用能系统41取代余热回收利用系统50的作用,将工业炉31排出的尾气直接导入用能系统41,从而节省了整个热电系统的构造成本,且能保证该热电系统的热能效率。
参照图6,本发明实施例四在实施例二的基础上省去了余热回收利用系统50,而采用用能系统41取代余热回收利用系统50的作用,将工业炉31排出的尾气直接导入用能系统41,从而节省了整个热电系统的构造成本,且能保证该热电系统的热能效率。
以上所述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。

Claims (8)

1.一种热电系统,其特征在于,包括燃气轮机(10)、发电机(20)和工业炉系统(30);
所述发电机(20)与所述燃气轮机(10)的输出轴连接,用于将所述燃气轮机(10)输出的机械能转换为电能;
所述工业炉系统(30)与所述燃气轮机(10)的出气口连接,用于对所述燃气轮机(10)排出的高温烟气进行热能回收利用;
所述工业炉系统(30)包括至少一个工业炉(31),每个所述工业炉(31)均通过管道连通至所述燃气轮机(10)的出气口,且与各工业炉(31)相连的每个所述管道上均设有转向调节阀(32);
与每个所述工业炉(31)相连的所述管道并联连接至排烟总管(35)上,所述排烟总管(35)的一端与所述燃气轮机(10)的出气口连通,且所述排烟总管(35)的另一端连接有热能平衡调节系统(40)。
2.根据权利要求1所述的热电系统,其特征在于,
每个所述工业炉(31)设有至少一个补燃燃烧器(33),所述燃气轮机(10)排出的高温烟气经所述补燃燃烧器(33)进入所述工业炉(31)炉体内。
3.根据权利要求2所述的热电系统,其特征在于,还包括:控制系统(34),
所述补燃燃烧器(33)及所述转向调节阀(32)均连接至所述控制系统(34),所述控制系统(34)用于根据所述工业炉(31)的运行参数来控制所述工业炉(31)的燃烧工况。
4.根据权利要求1所述的热电系统,其特征在于,
所述热能平衡调节系统(40)包括用能系统(41),所述用能系统(41)经平衡调节阀(42)连通至所述排烟总管(35)。
5.根据权利要求1所述的热电系统,其特征在于,
所述热能平衡调节系统(40)包括用能系统(41),所述用能系统(41)连接有燃料补给系统(43)及鼓风系统(44),所述用能系统(41)还经平衡调节阀(42)连通至所述排烟总管(35)。
6.根据权利要求1所述的热电系统,其特征在于,
所述工业炉(31)的烟道出口连通至余热回收利用系统(50)。
7.根据权利要求4或者5所述的热电系统,其特征在于,
所述工业炉(31)的烟道出口连通至所述用能系统(41)。
8.根据权利要求1所述的热电系统,其特征在于,
所述燃气轮机(10)包括依次相连的压气机(11)、燃烧室(12)及涡轮(13),所述涡轮(13)的动力输出轴与所述发电机(20)连接。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117366546B (zh) * 2023-12-07 2024-03-19 四川铭能科技开发有限公司 一种基于热风炉的燃气轮机尾气补燃系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU5765996A (en) * 1995-05-26 1996-12-11 Ecopower Technology Oy Energy supply system for heat-delivering appliances used in private houses or apartments
CN102235240A (zh) * 2010-05-03 2011-11-09 通用电气公司 作为用于高炉的热鼓风的燃气涡轮机排气
CN102502615A (zh) * 2011-09-28 2012-06-20 南通滨海活性炭有限公司 一种活性炭碳化料的碳化、湿活性炭的烘干、粉末活性炭的再生及生物柴油回收设备装置及制造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3778047A (en) * 1972-09-11 1973-12-11 United States Steel Corp Apparatus for generating and delivering combustion gases and reduction gases to a blast furnace
BR0010158A (pt) * 1999-04-28 2002-01-15 Commw Scient Ind Res Org Aparelho termodinâmico
CN2698989Y (zh) * 2004-05-31 2005-05-11 上海航天动力机械有限公司 模块化微型燃气轮机热电冷联产系统装置
CN101761392B (zh) * 2010-01-11 2012-02-08 华北电力大学 集成化的多功能高效微型燃气轮机冷热电联产系统
US8893505B2 (en) * 2012-02-08 2014-11-25 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Integrated solar-gas turbine cogeneration plant

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU5765996A (en) * 1995-05-26 1996-12-11 Ecopower Technology Oy Energy supply system for heat-delivering appliances used in private houses or apartments
CN102235240A (zh) * 2010-05-03 2011-11-09 通用电气公司 作为用于高炉的热鼓风的燃气涡轮机排气
CN102502615A (zh) * 2011-09-28 2012-06-20 南通滨海活性炭有限公司 一种活性炭碳化料的碳化、湿活性炭的烘干、粉末活性炭的再生及生物柴油回收设备装置及制造方法

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