CN103711670B - 联合循环电站的给水泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种联合循环电站的给水泵系统，包括燃机发电机组、汽轮发电机组、给水泵及余热锅炉，所述燃机发电机组、汽轮发电机组分别连通于所述余热锅炉，所述给水泵串联连通于所述汽轮发电机组、余热锅炉之间，所述给水泵连接有燃气内燃机，所述燃气内燃机的驱动轴连接于所述给水泵的转轴，使得所述燃气内燃机驱动所述给水泵，所述燃气内燃机具有内燃机排气系统，所述内燃机排气系统连通于所述余热锅炉。本发明涉及的联合循环电站的给水泵系统，给水效率高、节省电能、能实现资源回收利用且设备简单。

Description

联合循环电站的给水泵系统
技术领域
本发明涉及内燃机驱动给水泵系统领域，特别是涉及一种联合循环电站的给水泵系统。
背景技术
联合循环电站通常为燃气蒸汽联合循环发电厂，以天然气、煤气或者生物沼气等为燃料，主要设备包括燃气轮发电机组，余热锅炉，蒸汽轮发电机组。余热锅炉给水泵通常采用电动机驱动。
给水泵电机是电厂的耗电大户，一台390MW级联合循环机组高压给水泵的轴功率约为1500MW，高压给水泵耗用的厂用电率约为0.3％。如年运行小时数按照5000h技术，则每年需耗电750万度电。
内燃机泵是通过内燃机驱动给水泵，内燃机以天然气、煤气或者生物沼气等作为燃料。内燃机用于驱动电站给水泵的案例并不多见，但在石油天然气站场常使用内燃机驱动泵和天然气压缩机，用于输送石油和天然气提供压头。
发明内容
基于此，有必要提供一种给水效率高、节省电能、能实现资源回收利用的联合循环电站的给水泵系统。
一种联合循环电站的给水泵系统，包括燃机发电机组、汽轮发电机组、给水泵及余热锅炉，所述燃机发电机组、汽轮发电机组分别连通于所述余热锅炉，所述给水泵串联连通于所述汽轮发电机组、余热锅炉之间，所述给水泵连接有燃气内燃机；
所述燃气内燃机的驱动轴连接于所述给水泵的转轴，使得所述燃气内燃机驱动所述给水泵；
所述燃气内燃机具有内燃机排气系统，所述内燃机排气系统连通于所述余热锅炉。
在其中一个实施例中，所述燃气内燃机还包括内燃机进气系统，所述内燃机进气系统连通于厂区供气管道。
在其中一个实施例中，所述燃机发电机组包括压气机、燃烧室、燃气轮机及燃机发电机，所述汽轮发电机组包括蒸汽轮机、蒸汽轮机发电机及凝汽器；
所述压气机、燃烧室、燃气轮机及燃机发电机依次连接，所述蒸汽轮机发电机、蒸汽轮机、凝汽器依次连接，在所述蒸汽轮机与所述凝汽器之间串联所述余热锅炉及给水泵，所述燃气轮机连接于所述余热锅炉。
在其中一个实施例中，所述燃气内燃机与所述给水泵通过联轴器、变速箱或液力耦合器连接。
在其中一个实施例中，所述燃气内燃机的入口处设有减压阀。
在其中一个实施例中，所述燃气内燃机的适用燃料与联合循环电厂适用的燃料相同。
本发明涉及的联合循环电站的给水泵系统，将燃气内燃机中的高温烟气通入至余热锅炉中，燃气内燃机的烟气为约400摄氏度的高温烟气，高温烟气通过排至余热锅炉，进一步回收内燃机烟气的余热，余热锅炉成为燃气内燃机的高温烟气的余热回收利用设备；燃气内燃机的高温烟气经余热锅炉的受热面换热，温度降低为约100摄氏度，所释放的热量传递给蒸汽轮机系统的工质，参与蒸汽轮机系统的热力循环，最终转换成功，燃气内燃机的发电效率约为43％，但烟气经余热利用后的燃气内燃机系统的总发电效率可以达到54％，本发明取消了常规的给水泵电机，节能效果明显，并且降低了厂用电。
燃气轮机的高温排气作为蒸汽轮机装置循环的加热源，余热锅炉利用燃气轮机的高温烟气将蒸汽轮机系统的给水加热成蒸汽；余热锅炉成为燃气轮机高温烟气的余热回收利用设备，实现热量的回收利用，节约资源；
且所述的给水泵，通过调节燃气内燃机的转速来调节给水泵的转速，以替代通过给水调阀站节流调节给水流量和压头，提高了给水泵的效率，本发明利用一次能源直接产生机械功输出，减少能量转换次数，减少损失；节省了厂用电，相当于同等发电量下增加了上网电量。
本发明涉及的联合循环电站的给水泵系统，所述燃气内燃机包括内燃机进气系统及内燃机排气系统，所述内燃机排气系统连通于所述余热锅炉，所述内燃机进气系统连通于厂区供气管道，通过燃气内燃机、内燃机进气系统及内燃机排气系统同时实现了给水泵效率的提高和燃气内燃机高温烟气的余热回收利用。
本发明涉及的联合循环电站的给水泵系统，所述燃气内燃机与所述给水泵通过联轴器、变速箱或液力耦合器连接，采用燃气内燃机的调速来调节给水泵的转速，以替代通过给水调阀站节流调节给水流量和压头，使得燃气内燃机与所述给水泵之间的调节效率更高。
本发明涉及的联合循环电站的给水泵系统，所述燃气内燃机的入口处设有减压阀，可将从供气管道内压力较高的燃气燃料经过适当减压后，达到燃气内燃机进气压力要求。
本发明涉及的联合循环电站的给水泵系统，所述燃气内燃机的适用燃料与联合循环电厂适用的燃料相同，使得整个联合循环电站的燃料保持一致，不需要外加其他燃料，进一步地简化了整个电站的循环系统。
附图说明
图1为本发明实施例示意图。
附图标记说明
10、压气机；20、燃烧室；30、燃气轮机；40、余热锅炉；50、蒸汽轮机；60、凝汽器；70、给水泵；80、燃气内燃机；90、燃机发电机；100、蒸汽轮机发电机；110、联轴器；120、减压阀。
具体实施方式
以下将结合实施例及附图对本发明做进一步的说明。
一种联合循环电站的给水泵系统，参见图1，包括燃机发电机组、汽轮发电机组及余热锅炉40，还包括燃气内燃机80，所述燃机发电机组包括压气机10、燃烧室20、燃气轮机30及燃机发电机90，所述汽轮发电机组包括蒸汽轮机50、蒸汽轮机发电机100、凝汽器60及给水泵70，所述燃气内燃机80包括内燃机进气系统及内燃机排气系统；
所述压气机10、燃烧室20、燃气轮机30及燃机发电机90依次连接，所述燃烧室20连通于厂区供气管道，与经过压气机10的高压空气混合后燃烧，用于燃气轮机30输入高温烟气，所述燃气轮机30还连通于所述余热锅炉40，用于燃气轮机30的高温烟气进入余热锅炉40；所述蒸汽轮机50、凝汽器60及蒸汽轮机发电机100依次连接，在所述蒸汽轮机50、凝汽器60之间串联连接所述余热锅炉40和给水泵70，使得所述余热锅炉40、蒸汽轮机50、凝汽器60及给水泵70依次循环连接，所述燃气内燃机80通过联轴器110连接于所述给水泵70，燃气内燃机80驱动所述给水泵70，所述燃气内燃机80与所述给水泵70还可通过变速箱或液力耦合器连接，所述内燃机排气系统连通于所述余热锅40，所述内燃机进气系统连通于所述燃烧室20前的厂区供气管道；所述燃气内燃机80采用室内布置在给水泵70周边，便于驱动给水泵70，同时其排烟也便于排入余热锅炉40中。
本发明在使用时，厂区供气管道上引出一路气源供给燃气轮机30，供给燃气轮机30的天然气压力较高，一般在3-4MPa左右；空气进入压气机10，压缩后的高压空气进入燃烧室20，与燃料混合后燃烧，产生的高温烟气驱动燃气轮机30的透平，带动燃机发电机90发电，从燃气轮机30的透平排出的较高温度的烟气排至余热锅炉40中，加热余热锅炉40中的水产生蒸汽驱动蒸汽轮机50，带动蒸汽轮机发电机100作功，蒸汽轮机50的排汽进入凝汽器60，凝汽器60中的凝结水通过给水泵70加压，重新引入余热锅炉40进行汽水循环。
燃气内燃机80的燃料为联合循环电厂的燃料，从燃烧室20前的厂区供气管道上引出另一路气源，经过减压阀120进行多级减压达到燃气内燃机80进气压力要求后，进入燃气内燃机80燃烧爆发产生动力，燃气内燃机80的进气压力要求一般为0.2bar以下，燃气内燃机80经联轴器110驱动给水泵70，燃气内燃机80内产生的排气排至余热锅炉40，余热锅炉40充分利用燃气内燃机80的排烟余热产生蒸汽。
本发明涉及的联合循环电站的给水泵系统，将燃气内燃机中的高温烟气通入至余热锅炉中，燃气内燃机的烟气为约400摄氏度的高温烟气，高温烟气通过排至余热锅炉，进一步回收内燃机烟气的余热，燃气内燃机的高温烟气经余热锅炉的受热面换热，温度降低为约100摄氏度，所释放的热量传递给蒸汽轮机系统的工质，参与蒸汽轮机系统的热力循环，最终转换成功，燃气内燃机的发电效率约为43％，但烟气经余热利用后的燃气内燃机系统的总发电效率可以达到54％，本发明取消了常规的给水泵电机，节能效果明显，并且降低了厂用电；通过将燃气轮机的高温排气作为蒸汽轮机工质循环的加热源，余热锅炉利用燃气轮机的高温烟气将蒸汽轮机系统的给水加热成蒸汽；余热锅炉成为燃气轮机和燃气内燃机的高温烟气的余热回收利用设备，实现热量的回收利用，节约资源；所述的给水泵，通过调节燃气内燃机的转速来调节给水泵的转速，以替代通过给水调阀站节流调节给水流量和压头，提高了给水泵的效率，本发明利用一次能源直接产生机械功输出，减少能量转换次数，减少损失；节省了厂用电，相当于同等发电量下增加了上网电量。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种联合循环电站的给水泵系统，包括燃机发电机组、汽轮发电机组、给水泵及余热锅炉，所述燃机发电机组、汽轮发电机组分别连通于所述余热锅炉，所述给水泵串联连通于所述汽轮发电机组、余热锅炉之间，其特征在于，还包括燃气内燃机；
所述燃气内燃机的驱动轴连接于所述给水泵的转轴，使得所述燃气内燃机驱动所述给水泵；
所述燃气内燃机具有内燃机排气系统，所述内燃机排气系统连通于所述余热锅炉。
2.根据权利要求1所述的联合循环电站的给水泵系统，其特征在于，所述燃气内燃机还包括内燃机进气系统，所述内燃机进气系统连通于厂区供气管道。
3.根据权利要求1或2所述的联合循环电站的给水泵系统，其特征在于，所述燃机发电机组包括压气机、燃烧室、燃气轮机及燃机发电机，所述汽轮发电机组包括蒸汽轮机、蒸汽轮机发电机及凝汽器；
所述压气机、燃烧室、燃气轮机及燃机发电机依次连接，所述蒸汽轮机发电机、蒸汽轮机、凝汽器依次连接，在所述蒸汽轮机与所述凝汽器之间串联连接所述余热锅炉及给水泵，所述燃气轮机连接于所述余热锅炉。
4.根据权利要求1或2所述的联合循环电站的给水泵系统，其特征在于，所述燃气内燃机与所述给水泵通过联轴器、变速箱或液力耦合器连接。
5.根据权利要求1或2所述的联合循环电站的给水泵系统，其特征在于，所述燃气内燃机的入口处设有减压阀。
6.根据权利要求1或2所述的联合循环电站的给水泵系统，其特征在于，所述燃气内燃机的适用燃料与联合循环电厂适用的燃料相同。
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