CN108194201B - 一种燃气轮机发电厂的余热利用系统及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃气轮机发电厂的余热利用系统及其运行方法，系统包括：燃气轮机，第一换热系统、储热系统、第二换热系统、第三换热系统和第一用热系统，燃气轮机的烟气出口通过第一换热系统与储热系统耦合连接，用于将燃气轮机排出的烟气中的热量转移至储热系统；第一换热系统的烟气排出口通过第二换热系统与第一用热系统耦合连接，用于将第一换热系统中排出的烟气中的热量转移至第一用热系统；储热系统通过第三换热系统与第一用热系统耦合连接，以将储热系统中存储的热量转移至第一用热系统。本发明提供的系统及运行方法能对燃气轮机排出的高温烟气中的余热进行充分利用。
Description
技术领域
本发明涉及余热利用技术领域，特别涉及一种燃气轮机发电厂的余热利用系统及其运行方法。
背景技术
目前，我国的电力生产仍然以煤电为主，对环境污染严重，并且远距离传输存在电能损耗较大的问题。许多工厂为了满足自身生产需求和响应国家环保号召，一般都会在自己工厂附件配设自备分布式电厂，分布式电厂由于距离工厂较近，有效减少了电能传输过程中的损耗。
近年来，以燃气轮机发电厂为主的分布式能源电厂在我国得到了较快的发展，燃气轮机的排烟温度在400-550℃，如此高的余热温度，如果能够得到有效利用，将能够产生可观的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃气轮机发电厂的余热利用系统及其运行方法，以解决现有的燃气轮机发电厂的燃气轮机排烟中的余热无法有效利用的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种燃气轮机发电厂的余热利用系统，包括：燃气轮机，第一换热系统、储热系统、第二换热系统、第三换热系统和第一用热系统，
所述燃气轮机的烟气出口通过所述第一换热系统与所述储热系统耦合连接，用于将燃气轮机排出的烟气中的热量转移至储热系统；
所述第一换热系统的烟气排出口通过所述第二换热系统与所述第一用热系统耦合连接，用于将所述第一换热系统中排出的烟气中的热量转移至所述第一用热系统；
所述储热系统通过所述第三换热系统与所述第一用热系统耦合连接，以将所述储热系统中存储的热量转移至所述第一用热系统。
较佳地，还包括第二用热系统，所述第二用热系统与所述第二换热系统连接，以利用来自所述第二换热系统的烟气排出口排出的烟气中的热量。
较佳地，所述第二用热系统为供暖系统。
较佳地，所述储热系统为熔盐储热系统；
所述熔盐储热系统包括高温熔盐储罐和低温熔盐储罐，所述低温熔盐储罐的熔盐出口通过管道与所述第一换热系统的熔盐入口连通，所述第一换热系统的熔盐出口通过管道与所述高温熔盐储罐连通，所述高温熔盐储罐的熔盐出口通过管道与所述第三换热系统的熔盐入口连通，所述第三换热系统的熔盐出口通过管道与所述低温熔盐储罐的熔盐入口连通。
较佳地，所述储热系统为熔盐储热系统；
所述熔盐储热系统包括熔盐储罐，所述熔盐储罐的第一熔盐入口与所述第一换热系统的熔盐出口通过管道连通，所述熔盐储罐的第一熔盐出口与所述第一换热系统的熔盐入口通过管道连通；
所述熔盐储罐的第二熔盐出口通过管道与所述第三换热系统的熔盐入口连通，所述熔盐储罐的第二熔盐入口通过管道与所述第三换热系统的熔盐出口连通。
较佳地，所述燃气轮机发电厂为工厂自备电厂。
较佳地，所述第一用热系统为工厂内为满足生产需求所预先设置的用热设备。
本发明还提供了一种燃气轮机发电厂的余热利用系统的运行方法，用于上述任一项所述的燃气轮机发电厂的余热利用系统的运行，包括：
在市电执行峰电收费标准期间，燃气轮机发电厂进行正常发电，所述第三换热系统停止运转；所述储热系统通过所述第一换热系统吸收来自燃气轮机的烟气排出口排出的烟气中的热量；同时所述第一用热系统通过所述第二换热系统吸收来自所述第一换热系统的烟气排出口排出的烟气中的热量；
在市电执行谷电收费标准期间，所述燃气轮机发电厂停止发电，所述第一换热系统和第二换热系统停止运转；所述储热系统将在市电执行峰电收费标准期间所存储的热量通过所述第三换热系统转移至所述第一用热系统中。
较佳地，当包括第二用热系统时，
在市电执行峰电收费标准期间，利用所述第二换热系统中排出的烟气向所述第二用热系统供热。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明提供的系统及运行方法能对燃气轮机排出的高温烟气中的余热进行充分利用；
2、由于市电采用峰谷电收费标准，采用本发明的余热利用系统及运行方法，能够在市电收费较贵的峰电期间，通过工厂自备的燃气轮机发电厂为工厂自身提供电能，同时，通过储热系统存储燃气轮机发电厂发电期间排出的高温烟气中的热能，而在市电收费较便宜的谷电期间，关闭燃气轮机发电厂，直接利用市电为工厂供电，并通过释放储热系统在峰电收费期间存储的热能为工厂供热，满足工厂的生产需求，降低工厂整体的生产成本。
附图说明
图1为本发明优选实施例1的系统组成示意图；
图2为本发明优选实施例2的系统组成示意图；
图3为本发明优选实施例3的系统组成示意图。
标号说明：1-燃气轮机，2-储热系统，3-第一换热系统，4-第二换热系统，5-第三换热系统，6-第一用热系统，7-第二用热系统，21-高温熔盐储罐，22-低温熔盐储罐。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的燃气轮机发电厂的余热利用系统，包括：燃气轮机1，储热系统2、第一换热系统3、第二换热系统4、第三换热系统5和第一用热系统6。其中，燃气轮机1的烟气出口通过第一换热系统3与储热系统2耦合连接，用于将燃气轮机1所排出的烟气中的热量转移至储热系统2；而第一换热系统3的烟气排出口通过第二换热系统4与第一用热系统6耦合连接，用于将第一换热系统3中排出的烟气中的热量转移至第一用热系统6；而储热系统2通过第三换热系统5与第一用热系统3耦合连接，以将储热系统2中存储的热量转移至第一用热系统6。
具体地，该系统工作时，由于燃气轮机1的烟气出口通过第一换热系统3与储热系统2耦合连接，可以将燃气轮机1中排出的高温烟气中的热量转移至储热系统2，同时，第一换热系统3将进入的高温烟气转化为中温烟气后送出；而又由于第一换热系统3的烟气排出口通过第二换热系统4与第一用热系统6耦合连接，以此可以将自第一换热系统3中排出的中温烟气中的热量转移至第一用热系统6，同时，第二换热系统4将进入的中温烟气转化为低温烟气后送出；此外，设置储热系统2为通过第三换热系统5与第一用热系统6耦合连接，则可以实现将储热系统2中存储的热量转移至上述的第一用热系统6。
如图1所示，燃气轮机1的烟气出口通过第一换热系统3与储热系统2耦合连接，第一换热系统3与储热系统2形成回路，第一换热系统3的出口与储热系统2的第一入口连接，储热系统2的第一出口与第一换热系统3的入口连接，这样熔盐工质将在储热系统2和第一换热系统3形成回路的循环管道内通过不断循环形成持续换热，有利于节省熔盐资源，同时提高了储热系统的储热效率，进而提高了燃气轮机1的余热利用效率。
储热系统2第一用热系统6之间通过第三换热系统5耦合连接，储热系统2的第二出口与第三换热系统5的入口连接，第三换热系统5的出口与储热系统2的第二入口连接，这样熔盐工质将在储热系统2和第三换热系统5形成回路的循环管道内通过不断循环形成持续换热，另外，第三换热系统5换热后的熔盐可以通过储热系统2与第一换热系统3之间的循环管道经第一换热系统3换热后继续将热量储存在储存系统2中，从而有利于熔盐工质持续利用，同时提高了储热系统2的储热效率，进而提高了燃气轮机1的余热利用效率。
其中，该系统中每次进行的能量转移的能量多少不做具体限定，可根据需要进行控制及调整。此外，应当理解，本实施例这里的高温烟气、中温烟气及低温烟气仅为相对于同一系统中温度为三种大小不同值的烟气，在不同系统中，三种烟气的温度范围可根据需要作出调整，只要满足高温烟气、中温烟气及低温烟气的温度范围依次降低即可，这里不做具体限定。
在进一步的优选实施例中，上述的储热系统设置为熔盐储热系统。具体地，本实施例中的熔盐储热系统包括熔盐储罐，该熔盐储罐的第一熔盐入口与第一换热系统的熔盐出口通过管道连通，熔盐储罐的第一熔盐出口与所述第一换热系统的熔盐入口通过管道连通；而熔盐储罐的第二熔盐出口通过管道与第三换热系统的熔盐入口连通，熔盐储罐的第二熔盐入口通过管道与所述第三换热系统的熔盐出口连通。由于熔融盐有使用温度高、温度范围宽、流动特性好、热容量大等特性，可用于大规模储热，比较适合作为储热系统的储热介质，因此这里选用了熔盐储罐作为储热系统的一部分，通管道将熔盐储热系统与其他部分连通起来，通过熔盐的流动，进而实现了热量的流动及交换，效果较好。
实施例2
本实施例为上述实施例的变形实施例，除以下部分与上述实施例有所区别外，其余部分均与上述实施例相同，具体地：
如图2所示，本实施例提供的燃气轮机发电厂的余热利用系统还包括第二用热系统7，第二用热系统7与第二换热系统4连接，以利用来自第二换热系统4的烟气排出口排出的烟气中的热量。也即，本实施例提供的系统可以进一步利用第二换热系统7的烟气排出口所排出的低温烟气中的热量，使得余热利用更加的充分。
在进一步优选的一实施例中，上述的第二用热系统根据需要设置为供暖系统，以此，可以进一步充分利用低温烟气中的热量进行供暖，提高余热利用率。
实施例3
本实施例为上述实施例的变形实施例，除以下部分与上述实施例有所区别外，其余部分均与上述实施例相同，具体地：
如图3所示，本实施例提供的燃气轮机发电厂的余热利用系统中的储热系统为熔盐储热系统。具体地，该熔盐储热系统包括高温熔盐储罐21和低温熔盐储罐22，低温熔盐储罐22的熔盐出口通过管道与第一换热系统3的熔盐入口连通，第一换热系统3的熔盐出口通过管道与高温熔盐储罐21连通，高温熔盐储罐21的熔盐出口通过管道与第三换热系统5的熔盐入口连通，第三换热系统5的熔盐出口通过管道与低温熔盐储罐22的熔盐入口连通。
本实施例进一步讲熔盐储热系统中的熔盐储罐分为高温熔盐储罐和低温熔盐储罐，从而进一步对熔盐携带的热量进行充分利用，余热利用率更高，进而系统的工作效果更好。
其中，上述实施例中的燃气轮机发电厂的余热利用系统所在的燃气轮机发电厂为工厂自备电厂。
则进一步的上述的第一用热系统为工厂内为满足生产需求所预先设置的用热设备。
根据需要，这里还提供了一种燃气轮机发电厂的余热利用系统的运行方法，该方法用于上述各个实施例所述的燃气轮机发电厂的余热利用系统的运行，包括：
在市电执行峰电收费标准期间，燃气轮机发电厂进行正常发电，所述第三换热系统停止运转；所述储热系统通过所述第一换热系统吸收来自燃气轮机的烟气排出口排出的烟气中的热量；同时第一用热系统通过第二换热系统吸收来自第一换热系统的烟气排出口排出的烟气中的热量；其中，第一换热系统吸收来自燃气轮机的烟气为高温烟气，通过第一换热系统将高温烟气转化为中温烟气，再将中温烟气送出值第二换热系统，通过第二换热系统将中温烟气转化为低温烟气。
在市电执行谷电收费标准期间，燃气轮机发电厂停止发电，此时第一换热系统和第二换热系统停止运转；而储热系统将在市电执行峰电收费标准期间所存储的热量通过第三换热系统转移至第一用热系统中。
在进一步优选的一实施例中，当上述的燃气轮机发电厂的余热利用系统包括第二用热系统时，则在市电执行峰电收费标准期间，利用第二换热系统中排出的烟气向第二用热系统供热，也即通过第二换热系统排出的低温烟气进一步向第二用热系统供热，从而实现余热的充分利用。
上述的系统及其运行方法的实施，一方面，其能对燃气轮机排出的高温烟气中的余热进行充分利用；另一方面，由于市电采用峰谷电收费标准，采用本发明的余热利用系统及运行方法，能够在市电收费较贵的峰电期间，通过工厂自备的燃气轮机发电厂为工厂自身提供电能，同时，通过储热系统存储燃气轮机发电厂发电期间排出的高温烟气中的热能，而在市电收费较便宜的谷电期间，关闭燃气轮机发电厂，直接利用市电为工厂供电，并通过释放储热系统在峰电收费期间存储的热能为工厂供热，满足工厂的生产需求，降低工厂整体的生产成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种燃气轮机发电厂的余热利用系统，其特征在于，包括：燃气轮机、第一换热系统、储热系统、第二换热系统、第三换热系统和第一用热系统，
所述燃气轮机的烟气出口通过所述第一换热系统与所述储热系统耦合连接，用于将燃气轮机排出的烟气中的热量转移至储热系统；所述第一换热系统与所述储热系统形成回路，所述第一换热系统的出口与所述储热系统的第一入口连接，所述储热系统的第一出口与所述第一换热系统入口连接；
所述第一换热系统的烟气排出口通过所述第二换热系统与所述第一用热系统耦合连接，用于将所述第一换热系统中排出的烟气中的热量转移至所述第一用热系统；
所述储热系统通过所述第三换热系统与所述第一用热系统耦合连接，以将所述储热系统中存储的热量转移至所述第一用热系统；所述储热系统与所述第三换热系统形成回路，所述储热系统的第二出口与所述第三换热系统的入口连接，所述第三换热系统的出口与所述储热系统的第二入口连接。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机发电厂的余热利用系统，其特征在于，还包括第二用热系统，所述第二用热系统与所述第二换热系统连接，以利用来自所述第二换热系统的烟气排出口排出的烟气中的热量。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机发电厂的余热利用系统，其特征在于，所述第二用热系统为供暖系统。
4.根据权利要求1所述的燃气轮机发电厂的余热利用系统，其特征在于，所述储热系统为熔盐储热系统；
所述熔盐储热系统包括高温熔盐储罐和低温熔盐储罐，所述低温熔盐储罐的熔盐出口通过管道与所述第一换热系统的熔盐入口连通，所述第一换热系统的熔盐出口通过管道与所述高温熔盐储罐连通，所述高温熔盐储罐的熔盐出口通过管道与所述第三换热系统的熔盐入口连通，所述第三换热系统的熔盐出口通过管道与所述低温熔盐储罐的熔盐入口连通。
5.根据权利要求1所述的燃气轮机发电厂的余热利用系统，其特征在于，所述储热系统为熔盐储热系统；
所述熔盐储热系统包括熔盐储罐，所述熔盐储罐的第一熔盐入口与所述第一换热系统的熔盐出口通过管道连通，所述熔盐储罐的第一熔盐出口与所述第一换热系统的熔盐入口通过管道连通；
所述熔盐储罐的第二熔盐出口通过管道与所述第三换热系统的熔盐入口连通，所述熔盐储罐的第二熔盐入口通过管道与所述第三换热系统的熔盐出口连通。
6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电厂的余热利用系统，其特征在于，所述燃气轮机发电厂为工厂自备电厂。
7.根据权利要求6所述的一种燃气轮机发电厂的余热利用系统，其特征在于，所述第一用热系统为工厂内为满足生产需求所预先设置的用热设备。
8.一种燃气轮机发电厂的余热利用系统的运行方法，其特征在于，
用于权利要求1-7中任一项所述的燃气轮机发电厂的余热利用系统的运行，包括：
在市电执行峰电收费标准期间，燃气轮机发电厂进行正常发电，所述第三换热系统停止运转；所述储热系统通过所述第一换热系统吸收来自燃气轮机的烟气排出口排出的烟气中的热量；同时所述第一用热系统通过所述第二换热系统吸收来自所述第一换热系统的烟气排出口排出的烟气中的热量；
在市电执行谷电收费标准期间，所述燃气轮机发电厂停止发电，所述第一换热系统和第二换热系统停止运转；所述储热系统将在市电执行峰电收费标准期间所存储的热量通过所述第三换热系统转移至所述第一用热系统中。
9.根据权利要求8所述的一种燃气轮机发电厂的余热利用系统的运行方法，其特征在于，当包括第二用热系统时，
在市电执行峰电收费标准期间，利用所述第二换热系统中排出的烟气向所述第二用热系统供热。
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| CN108194201A (zh) | 2018-06-22 |
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