CN117091125B - 一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置，其包括；燃气轮机与余热锅炉之间依次直连的补燃炉与缓冲炉，补燃炉的进烟口与燃气轮机直连，缓冲炉的出烟口与余热锅炉直连；炉壳，补燃炉壳与补燃炉之间、缓冲炉壳与缓冲炉之间均设置有用于隔热的空气夹层；热源发生装置，热源发生装置设置在补燃炉内；冷却装置，冷却装置用于冷却补燃炉与缓冲炉中的高温烟气；冷却回流管，冷却回流管连通补燃炉与缓冲炉；回流环，回流环上分布有连通补燃炉的管道；空气单向阀，空气单向阀设置在冷却回流管道上，空气单向阀用于缓冲炉至补燃炉的单向连通。本发明具有进一步提高热能利用率，减少能源的浪费且使余热锅炉的送热量变化具备时效性的效果。

Description

一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置

技术领域

本申请涉及锅炉产热设备技术的领域，尤其是涉及一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置。

背景技术

燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生高温高压气体，通过高速旋转的涡轮叶片驱动轴上的压缩机与发电机工作的热力机械设备，能够将燃料燃烧的化学能直接转化为机械能遇到动能。由于燃气燃机具有高效、快速启动、灵活性高的优点，被广泛应用于发电厂、航空、船舶等多个工业领域。在发电厂中，燃气轮机通常与燃气轮机组成联合循环发电系统，提高了能量利用效率。

余热锅炉是一种利用工业生产过程产生的余热能量进行能源回收的设备，用以将废热收集转换为热水或蒸汽，以供应给其他工艺或建筑物的能量需求。

燃气轮机运作过程中，燃气燃烧产生的大量高温废气包含了大量的热能，如果这些废气排放到大气中，会造成能源的浪费与环境污染，为了提高整体能源的利用效率，减少对传统能源的依赖，燃气轮机普遍与余热锅炉搭配使用，利用余热锅炉吸收燃气轮机产生的高温烟气，将高温烟气中的热能用于发电、产生蒸汽或用户供暖。

燃气轮机存在检修周期，检修周期内燃气轮机需要停止运行，但，用户的供暖与蒸汽的产生不能停止，此时需要一个设备在燃气轮机的检修周期内取代的燃气轮机继续对余热锅炉进行暂时供热。常规的补燃系统为在余热锅炉一侧安装直燃锅炉，当燃气轮机停止运行且余热锅炉产汽产热不能满足用户需求时启动直燃锅炉，补充蒸汽，但直燃锅炉从启动到产热需要一个启动周期无法及时补充气源，此外，用户需求量拨动时，直燃锅炉无法根据用户需求快速变负荷运行，导致能源的浪费。

针对上述中的相关技术，发明人认为有必要设置一种热源发生装置代替传统补燃装置，以实现根据用户需求波动，从产热角度改变变余热锅炉的送热量。

发明内容

为了进一步提高热能利用率，减少能源的浪费且使余热锅炉的送热量变化具备时效性，本发明提供一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置。

本发明提供的一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置采用如下的技术方案：

一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置，包括设置在燃气轮机与余热锅炉之间且依次直连的补燃炉与缓冲炉，所述补燃炉的进烟口与燃气轮机直连，所述缓冲炉的出烟口与余热锅炉直连；

炉壳，所述补燃炉外设置的炉壳为补燃炉壳，所述缓冲炉外设置的炉壳为缓冲炉壳，所述补燃炉壳与补燃炉之间、所述缓冲炉壳与缓冲炉之间均设置有用于隔热的空气夹层；

热源发生装置，所述热源发生装置设置在所述补燃炉内部靠近燃气轮机的一端，热源发生装置用于代替燃气轮机向余热锅炉提供热量；

冷却装置，所述冷却装置设置在所述补燃炉靠近所述缓冲炉的部分，冷却装置用于冷却补燃炉与缓冲炉中的高温烟气；

冷却回流管，所述冷却回流管连通所述补燃炉与所述缓冲炉；

回流环，所述回流环设置在所述冷却回流管靠近所述补燃炉的一端，回流环套设在所述补燃炉壳外连通补燃炉，回流环上周向等间距分布有多根连通补燃炉的管道；

空气单向阀，所述空气单向阀设置在所述冷却回流管道靠近所述回流环的部分，空气单向阀用于缓冲炉至补燃炉的单向连通。

通过采用上述技术方案，在燃气轮机正常运行时，补燃炉与缓冲炉仅作为正常烟气流通通道，燃气轮机排放的高温烟气经补燃炉与缓冲炉流入余热锅炉中再利用，余热锅炉在前端设置有负压装置，利用气压推动高温烟气流动，当前端燃气轮机设备在检修期停止运行后，通过热源发生装置代替燃气轮机产生理论温度的高温烟气热能，但热源发生装置直接生热温度过高，约为1100度左右，而余热锅炉的最高受热为800度左右，为避免高温烟气的温度超过后续余热锅炉受热阈值，在补燃炉后设置冷却装置将直接生成的高温烟气降温，降温后的烟气进入缓冲炉中，一部分流入余热锅炉，剩下部分缓存于缓冲炉中至充满整个缓冲炉，在负压设备稳定运行的前提下，缓冲炉中的高温烟气通过冷却回流管回流入补燃炉中，中和补燃炉中的高温烟气，提高降温稳定性的同时保证温降均匀；当用户需求量减小时，关闭热源发生装置的同时切断补燃炉与缓冲炉之间的正向流通通道并关闭空气单向阀，仅靠缓冲炉中的烟气往余热锅炉送热，维持余热锅炉运行的同时节省补燃炉内燃烧能源的浪费，当缓冲炉中的烟气余量不足时，再次开启热源发生装置，继续往缓冲炉中供气；综上，利用缓冲炉中的烟气余量消耗时间弥补补燃炉中热源发生装置的开启时间，且通过冷却回流装置，切断与缓冲炉流通补燃炉内仍然存有从缓冲炉回流的高温烟气，从而降低热源发生装置二次开启时补燃炉的升温时间；在运作过程中，无论是燃气轮机排放的烟气热能还是热源发生装置直接产热的热能，其温度对于外界来说是毁灭性的高温，炉壳、炉壁均设置有隔热材料，且炉壳与炉壁之间形成空气夹层阻隔热量，为车间提供多层保障，防止热能泄露损失的同时提高用工安全性。

可选的，还包括：

连通阀，所述连通阀设置在所述冷却管道上，连通阀用于冷却管道的启闭，连通阀相接于用户端的电力计量装置并受电力供应系统的反馈控制。

通过采用上述技术方案，正常状态下，连通阀处于开启状态，热源发生装置或燃气轮机产生的高温烟气正常送入缓冲炉中，电力计量装置每隔15min测量一次用户需电量，而当电力计量装置检测到用户的电力需求量长时间稳定减少后，电力供应系统开启单位时间内的电力输送量的检测，检测其是否低于工程师预先设置的数值，若低于，系统控制连通阀关闭，同时关闭热源发生装置与空气单向阀，切断补燃炉与缓冲炉的高温烟气连通并停止补燃炉内高温烟气的发生，仅由缓冲炉供应后续热量消耗，以此实现根据用户需求量的降低灵活降低能源消耗，以此提高能源利用率。

可选的，所述热源发生装置包括；

燃气口，所述补燃炉壳与所述补燃炉的炉壁靠近燃气轮机的一端均开设有所述燃气口，燃气口用于朝补燃炉内灌注天然气燃料；

通风口，所述通风口开设在所述补燃炉壳侧壁靠近燃气轮机的一端，通风口用于提供所述补燃炉内燃烧所需氧气，通风口外连接有风机；

燃烧器，所述燃烧器设置在所述补燃炉的炉壁上，补燃炉用于点燃补燃炉内的天然气。

通过采用上述技术方案，燃气口设置在高温烟气通道前端，便于后续烟气流动，外部供气件在补燃炉正常运行的状态下朝补燃炉内部送入天然气，由补燃炉内部的燃烧器将送入补燃炉内的天然气点燃，同时由通风口与外界连接，风机将外界空气送入补燃炉内，以提供天然气燃烧所需氧气。

可选的，所述冷却装置包括：

第一冷流孔，所述第一冷流孔开设在所述补燃炉壳靠近所述缓冲炉的一端侧壁上，第一冷却孔用于引入外部空气至炉壳内；

第一冷却孔，多个所述第一冷却孔对应所述第一冷流孔周向开设在所述补燃炉的炉壁上，第一冷却孔连通补燃炉内部与外部，第一冷却孔用于将外部空气引入补燃炉内部冷却补燃炉内的高温烟气；

所述补燃炉对应与所述缓冲炉连接的部分设置有冷却管道；

所述冷却装置还包括；

第二冷流孔，所述第二冷流孔开设在所述冷却管道对应的所述补燃炉壳上；

第二冷却孔，多个所述第二冷却孔对应所述第二冷流孔周向分布在所述冷却管道上。

通过采用上述技术方案，冷却装置设置在补燃炉对应高温烟气流向的后端，补燃炉分为前端的高温燃烧区与后端的降温区两个区域，本方案采用风冷的方式并采用采用空气直流的方法，在烟气流入缓冲炉前对高温烟气进行二次降温；首先高温烟气从高温燃烧区流入降温区后，空气从外部通过风机直接吸入炉壳内，通过炉壳上密集分布的第一冷却孔流入补燃炉中，对冲中和温度实现首次降温，第一冷却孔分布区域较窄，仅做预降温处理；其次，高温烟气流入尺径较窄的冷却管道，冷却管道单位气体流量小于补燃炉内的单位气体流量，且第二冷却孔分布区域的长度大于第一冷却孔分布区域的长度，室温气体流入并接触高温烟气时间较长，高温烟气得以在第二冷却孔内全面降温；通过空气对流的风冷降温方式成本低易实现、效果好，为本方案高温烟气温降的主要技术手段。

可选的，所述缓冲炉靠近冷却管道的部分朝冷却管道倾斜设置，为倾斜部，所述倾斜部上设置有；

第三冷流孔，多个所述第三冷流孔开设在所述倾斜部外的所述缓冲炉壳上，多个第三冷流孔周向等间距分布；

第三冷却孔，多个所述第三冷却孔开设在所述倾斜部上，多个第三冷却孔周向等间距分布。

通过采用上述技术方案，二次风冷的降温方式较为全面，可将烟气温度平均降低至余热锅炉的受热阈值附近，但由于空气流通时受气流的冲击，导致降温效果不稳定、不平均，仍有残存部分的高温烟气温度较高，当烟气流入缓冲炉后沿倾斜部的漏斗状侧壁扩散至缓冲炉内，在烟气扩散的同时进行三次风冷，由于三次风冷主要将高温烟气的降温效果平均化，所以第三冷却孔的尺寸应小于第一冷却孔与第二冷却孔的尺寸，即第三冷却孔分布的更密集，以尽量减小第三冷却孔涌入空气对缓冲炉内空气的冲击，确保温降的平均性，且考虑到尽量减小热能的损失，应适当减小第三冷流孔中空气的引入量。

可选的，还包括；

冷流阀，所述缓冲炉壳上设置有连通所述第三冷流孔的管道，所述冷流阀设置在连通第三冷流孔的管道上，冷流阀用于控制第三冷流孔的启闭；

测温元件，所述测温元件设置在所述缓冲炉远离所述第三冷流孔的部分，测温元件用于测量缓冲炉的炉温，反馈至控制系统，再由控制系统决定冷流阀启闭。

通过采用上述技术方案，为了避免温降过大导致热能大量流失，在缓冲炉内对应烟气流通后方的部分设置测温元件，测温元件用于测量缓冲炉内流入余热锅炉的最终烟气气温，并将气温反馈给外部显示组件，供工人实时了解情况，若温度低于余热锅炉受热阈值的量过大，显示组件通报异常并控制关闭冷流阀，阻止空气通过第三冷流孔进入缓冲炉内，通过缓冲炉的冷却回流管回流中和前端的高温烟气，加以缓冲炉的气体暂存效果，实现烟气温降的平均化；此外，本方案在实施时将冷流阀可换为普通的风阀加风机组合，再于端部额外增加调速阀，减小第三冷流孔空气涌入速度代替关闭第三冷流孔以使得降温平均效果持续化。

可选的，所述补燃炉的炉壁分为三层，其材质由内到外分别为耐火不锈钢、耐火砖与不锈钢；

所述补燃炉壳的材质由不锈钢组成。

通过采用上述技术方案，由于补燃炉中直燃能产生1100度左右的高温，同时还需保证补燃炉炉壁高温下抗氧化性与结构强度，所以补燃炉内胆采用耐火不锈钢，且应为欧洲EN耐火等级标准下的A等不锈钢，A等不锈钢具有优异的耐高温性能，比如不锈钢310、不锈钢310S等，能够长时间承受1100度的工作高温；耐火砖铺设在耐火不锈钢外层，具有三个作用，其一，耐火砖起到绝缘隔热的效果，防止补燃炉内的热量通过热传递的方式散失，其二，耐火砖具有抗腐蚀的性能，防止补燃炉的耐火不锈钢内壁受侵蚀，其三，耐火砖起到保护车间内安全的作用，耐火砖承受高温环境下的热冲击，保护外界不受高温的侵害；而耐火砖外层与炉壳均由普通的不锈钢钢板组成，由于耐火砖优异的隔热性能，考虑到成本问题，仅设置普通的不锈钢材质作为结构保护作用。

可选的，所述冷却管道的管道壁与所述缓冲炉的炉壁均设置为两层，由内到外分别为耐火不锈钢、岩棉；

所述补燃炉壳对应所述冷却管道的部分与所述缓冲炉壳均由不锈钢组成。

通过采用上述技术方案，冷却管道的管道壁与缓冲炉的炉壁与补燃炉燃烧部分的区别是无需承受过高高温，但挑选冷却管道耐火不锈钢的材质时，应采用与补燃炉一致的材料，或与补燃炉一体制作，高温烟气流入冷却管道后仅完成一次风冷，烟气温度仍较高，需使用耐温性较好的耐温不锈钢材料，但烟气流入缓冲炉时已完成二次风冷，平均温度在800度左右，可适当减少成本，选用耐火温度在800度左右的不锈钢，如不锈钢309；岩棉的绝热性能较耐火砖差，但其具有柔软与轻质的特点，对于较窄的冷却管道与倾斜的缓冲炉炉壁，岩棉较易安装。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过缓冲炉与冷却回流管，将烟气流通通道后方缓冲炉内的烟气回流至前端补燃炉内，即降温不均匀的高温烟气回流中和，利用降温后的烟气对冲降温前烟气，有效改善因空气扰动导致烟气流动的不稳定，进而致使烟气降温不均的问题，有助于提升余热锅炉的使用寿命；

2.连通阀与冷却回流管上空气单向阀的设置，可受系统控制灵活启闭热源发生装置与烟气正向流道，当检测到用户端用电需求变少后系统通过连通阀与空气单向阀切断补燃炉与缓冲炉，并同时关闭燃气管的送气与燃烧器的运行，通过缓冲炉中缓存的烟气向客户供暖，节省了天然气能源的消耗与燃烧成本，且由于补燃炉与缓冲炉的切断，补燃炉内残存有来自缓冲炉回流的降温后的烟气，当燃烧器再启时，无需从室温开始加热，大大节省了补燃炉炉温的升温时间，从而实现根据用户的需求改变热能的产生量；

3.缓冲炉的烟气暂存效果能够实现补燃炉停止与再启过程的无缝衔接，补燃炉停止后，烟气在缓冲炉中暂存，补燃炉在缓存炉烟气低于储备阈值时再启，在缓存炉烟气消耗完毕前再度开启高温烟气的流通。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是为凸显补燃炉与缓冲炉而作的结构示意图。

图3是为凸显补燃炉与缓冲炉内部结构而作的剖视图。

附图标记说明：1、燃气轮机；2、补燃炉；21、补燃炉壳；22、燃气口；221、燃气管道；222、燃气阀；223、燃烧器；23、通风口；24、通风环管；241、空气单向阀；242、风机；25、第一冷流孔；251、第一冷却孔；252、第一冷却风环；3、冷却管道；31、第二冷流孔；311、第二冷却孔；312、第二冷却风环；32、连通阀；4、缓冲炉；41、缓冲炉壳；42、倾斜部；43、第三冷却孔；431、第三冷流孔；432、冷流管；433、冷流阀；44、测温元件；45、冷却回流管；46、回流环；5、余热锅炉；6、空气夹层。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置。参照图1，一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置包括依次直连的燃气轮机1、补燃炉2、缓冲炉4与余热锅炉5，补燃炉2靠近缓冲炉4的一端延伸有连通缓冲炉4的冷却管道3。为避免空气污染，并提高能量的利用率，燃气轮机1内部排出的高温烟气经补燃炉2、缓冲炉4的冷却进入余热锅炉5，余热锅炉5对燃气轮机1排出的高温烟气中蕴含的大量热能再利用。为方便观察，燃气轮机1与余热锅炉5上设置的其余组件图中未示出，比如：凝结水管道、汽包、高/中/低压汽轮等。

参照图2与图3，补燃炉2与缓冲炉4外均设置有炉壳，炉壳对应补燃炉2外的部分为补燃炉壳2，炉壳对应缓冲炉4的部分为缓冲炉壳41，补燃炉壳2与补燃炉2外壁之间、缓冲炉壳41与缓冲炉4外壁之间均设置有空气夹层6。炉壳为补燃炉2与缓冲炉4的外部保护结构，保护内部炉胆不受破坏的前提下用于安装并支撑外部组件。

参照图2与图3，补燃炉2靠近燃气轮机1的一端端部开设有燃气口22，补燃炉2对应燃气口22连接有用于供应天然气的燃气管道221，燃气管道221靠近补燃炉2的部分设置有燃气阀222；补燃炉2内部贴合补燃炉2内壁设置有一排燃烧器223，燃气管道221一端伸入补燃炉2内部与燃烧器223相连；补燃炉壳2侧壁靠近燃气口22的部分开设有两个通风口23，两个通风口23分别开设在补燃炉壳2截面直径的两端，两个通风口23通过空气夹层6与补燃炉2的进烟口相连，补燃炉2外侧设置有同时连通两个通风口23的通风环管24，通风环管24连接两个通风口23的部分均设置有空气单向阀241，通风环管24一端设置有风机242。补燃炉2内的燃烧器223、燃气管道221作为热源发生装置，在燃气轮机1检修时代替燃气轮机1产生高温热能，燃气轮机1正常工作状态下，燃气轮机1排出的高温烟气流入补燃炉2内，补燃炉2此时作为正常流通烟气的通道，燃气阀222保持紧闭状态，当燃气轮机1检修时，打开燃烧器223并开启燃气阀222，保持燃气管道221的畅通，燃气管道221往补燃炉2内输送天然气，在补燃炉2内持续产生高温，同时打开风机242，风机242通过通风环管24往空气夹层6内单向输送空气，空气通过通风口23流入补燃炉2内以提供天然气燃烧所需氧气，从而实现通过实现天然气的燃烧代替燃气轮机1产生高温热量。

参照图2与图3，补燃炉壳2侧壁靠近冷却管道3的一端开设有两个第一冷流孔25，两个第一冷流孔25分别设置在缓冲炉壳41截面直径的两端，与通风口23外置结构类似，两个第一冷流孔25外设置有连通第一冷流孔25的第一冷却风环252与风机242，第一冷却风环252靠近两个第一冷流孔25的部分均设置有空气单向阀241；缓冲炉4炉壁对应第一冷流孔25的部分开设有多个第一冷却孔251，多个第一冷却孔251周向等间距分布，周向分布的多个第一冷却孔251为一排，缓冲炉4炉壁对应第一冷流孔25的部分沿轴向设置有多排。本方案采用风冷冷却，利用热冷空气对流中和气温的方式，将补燃炉2内直燃产生的高温烟气冷却，第一冷却孔251与第一冷留孔作为一次风冷的主要结构，由风机242将室温空气通过第一冷却风环252平均送入补燃炉壳2内的空气夹层6中，通过相应位置分布的第一冷却孔251直接将空气冲入补燃炉2内与高温烟气产生空气对流，对补燃炉2内的高温烟气作预降温处理。为防止烟气在后续的冷却管道3内降温不均，预降温处理过程中降温的平均性是着重点，所以需谨慎把控第一冷却风环252送风的速度，若送风过急，则影响前端燃烧器223的燃烧，并破坏高温烟气流动的稳定性；若送风过缓，则冷气无法伸入高温烟气内部，导致降温效果不足。在实际应用中，第一冷流孔25可周向分布多个，以增加高温烟气风冷的平均性。

参照图2与图3，冷却管道3侧壁靠近补燃炉2的部分周向等间距开设有多个第二冷却孔311，多个周向等间距分布的第二冷却孔311为一排，冷却管道3上轴向分布有多排第二冷却孔311，第二冷却孔311在冷却管道3侧壁上的轴向分布宽度大于第一冷却孔251在补燃炉2炉壁上的轴向分布宽度，但每排第二冷却孔311的周向分布间距大于每排第一冷却孔251的周向分布间距；补燃炉壳2对应第二冷却孔311的部分周向开设有多个第二冷流孔31，周向分布的多个第二冷流孔31为一排，补燃炉壳2对应第二冷却孔311的部分沿轴向分布与多排第二冷流孔31，但第二冷流孔31的轴向分布宽度小于第二冷却孔311的轴向分布宽度；与通风口23、第一冷流孔25的外置结构类似，补燃炉壳2外设置有多个分别连通每排第二冷流孔31的第二冷却风环312，第二冷却风环312靠近每个第二冷流孔31的一端均设置有空气单向阀241，每个第二冷却风环312远离补燃炉壳2的位置均设置有风机242。高温烟气经一次风冷后流入冷却管道3内部紧接着进行二次风冷，二次风冷的着重点在于保证降温效果平均的同时提高降温效果，将补燃炉2内流出的高温烟气将至后续余热锅炉5的受热阈值之下，由于全面降温的必要性，所以第二冷却孔311的轴向分布长度需大于第一冷却孔251的轴向分布长度，但由于冷却管道3分布较窄，在压强差一定的情况下其内部流动的烟气流速加快，此时若增加第二冷却孔311的分布密集度，容易使空气流冲散冷却管道3中的烟气，导致烟气局部温差大，对后续余热锅炉5造成局部损伤。为方便展示，图中第二冷却孔311的分布区域沿冷却管道3的分布长度沿轴向作缩短化处理，实际应用时冷却管道3的长度与第二冷却孔311的轴向分布不限于此长度。

参照图2与图3，缓冲炉4靠近补燃炉2的一端朝冷却管道3收拢式倾斜设置，为倾斜部42，倾斜部42截面呈横漏斗状；缓冲炉4尺径较补燃炉2尺径大，缓冲炉4与冷却管道3各自相近的一端依靠倾斜部42平滑连接。倾斜部42上开设有多个第三冷却孔43，多个第三冷却孔43沿倾斜部42的周向等间距分布，周向分布的第三冷却孔43为一排，第三冷却孔43沿缓冲炉4轴向分布有多排，且每排的第三冷却孔43数量相等，故多排第三冷却孔43沿倾斜部42尺径增大的方向呈发散状分布；缓冲炉壳41于倾斜部42上开设有多个第三冷流孔431，多个第三冷流孔431沿倾斜部42的一个截面周向等间距分布，缓冲炉壳41对应每个第三冷流孔431均固接有一根冷流管432，每根冷流管432靠近缓冲炉4的部分均设置有冷流阀433，冷流阀433用于控制冷流管432的通闭。采用风冷的降温方式，不可避免的在空气对流中和时扰动烟气的流通，导致烟气局部温差大，为了提高烟气的平均化降温效果，在缓冲炉4的倾斜部42上设置降温组件，对流动的高温烟气进行三次风冷。当高温烟气进入缓冲炉4的倾斜部42后，气压释放，高温烟气的流速降低并沿缓冲炉4的倾斜部42侧壁发散，在高温烟气发散的过程中，冷流阀433开启，将室温空气引入缓冲炉4中中和缓冲炉4内部的空气，由于高温烟气处于发散状态，空气能够较完全地充入烟气内部使烟气整体降温，从而改善冷却管道3局部降温不均的问题。

参照图2与图3，缓冲炉4远离冷却管道3的一端开设有直连余热锅炉5的出烟口，缓冲炉4内部靠近出烟口的一端设置有测温元件44，测温元件44连通车间内外部系统，测温元件44用于测量缓冲炉4内部的气温；缓冲炉4一端侧壁设置有连通缓冲炉4与补燃炉2的冷却回流管45，冷却回流管45靠近补燃炉2一端设置有空气单向阀241，空气单向阀241用于冷却回流管45从缓冲炉4到补燃炉2的单向流通；冷却回流管45靠近补燃炉2的一端设置有回流环46，回流环46与补燃炉2同轴设置并套设在补燃炉2外，回流环46设置在补燃炉2的中间位置，回流环46朝向补燃炉2延伸出多根连通补燃炉2内部的管道；冷却管道3靠近缓冲炉4的一端设置有连通阀32，连通阀32用于控制冷却管道3的通闭。虽然三次风冷能够有效解决高温烟气降温不均的问题，但容易导致气温降低过多，造成不必要的热能流失，所以在缓冲炉4上额外设置冷却回流装置，由于高温烟气的持续输入量大于出烟口朝余热锅炉5的送烟量，缓冲炉4内部分烟气在压强力的作用下经冷却回流管45单向流通至补燃炉2内，再经回流环46将气体的均匀散步，利用缓冲炉4内降温后的烟气中和降温前的烟气，将温降不均的高温烟气回流至补燃炉2内均和，补燃炉2内直燃区的高温烟气与缓冲炉4内的高温烟气总温差减小，工人适当减小一次、二次与三次风冷过程中的送风量，缓和补燃炉2内的气流，提高温降的均匀程度，避免对后续余热锅炉5造成损害；在高温烟气流通过程中，测温元件44可测量最终输入余热锅炉5的高温烟气的气温，反馈至外部显示元件中，便于工人实时把控内部的温度，当温度过低后，系统显示异常并自主控制减小或关闭冷流阀433，通过减小三次风冷效果或关闭三次风冷组件的方式，保证热量不会过多散失；此外，冷却回流装置的设置重要的一点在于能根据用户需求量实时节省能源，当电力计量装置检测到前端用户需求减少后，燃气阀222首先关闭，立即停止向补燃炉2中天然气的输送，燃烧器223停止运行，补燃炉2内热量停止发生，同时关闭空气单向阀241与连通阀32，立即停止补燃炉2与缓冲炉4内的空气流通，补燃炉2内留有自缓冲炉4回流的高温烟气，缓冲炉4内留有自补燃炉2直向流通的高温烟气，此时，依靠余热锅炉5内设置的负压装置拉动缓冲炉4内的高温烟气提供热源，当用户需求量恢复或缓冲炉4内烟气达到最低值后，补燃炉2重新运作，燃气阀222连通，燃烧器223重新燃烧天然气，在补燃炉2重启时，由于补燃炉2内存有高温烟气，大大缩短了补燃炉2温度恢复的周期，提高了重启速度与效率，补燃炉2重启的同时，缓冲炉4内的剩余烟气持续供应至补燃炉2完全提供烟气为止，保证高温烟气的持续不间断提供。

最后对补燃炉2与缓冲炉4的组成材料作出说明，补燃炉2与的炉壁由三层耐火绝热材料组成，由内到外分别为耐火不锈钢、耐火砖、不锈钢；冷却管道3与缓冲炉4的炉壁由两层耐火绝热材料组成，由内到外分别是耐火不锈钢、岩棉。不同种类的耐火不锈钢的耐温性能有所不同，缓冲炉4温度较补燃炉2温度低，为节约成本，选用耐火不锈钢作为缓冲炉4内胆时，对于耐温性能要求可较补燃炉2内胆低；冷却管道3两端温度不同，分别贴近补燃炉2与缓冲炉4，在选用不锈钢内胆时，选用与补燃炉2相一致的材料一体化制作，能够节省制造成本。另外，补燃炉2温度较高，选用耐热性好的耐火砖作为绝热材料，防止补燃炉2内部由于热交换造成热能的流失与浪费，同时防止烟气泄露灼伤工人，提高用工安全性；对于冷却管道3与缓冲炉4中的温度较补燃炉2直燃处的温度低，加以考虑缓冲炉4倾斜侧壁与冷却管道3连接处的形变需求，在满足耐温性能需求的前提下，采用软质岩棉便于工作人员铺设。

本申请实施例一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置的实施原理为：补燃炉2作为代替燃气轮机1的热源发生装置，能够直接有效的在燃气轮机1检修时代替燃气轮机1，为了实现根据用户需求改变产热量达到节省能源的效果，本方案在补燃炉2后方设置缓冲炉4缓存高温烟气，当用户需求量减小时，系统关闭前端的热源发生装置，依靠缓冲炉4缓存的高温烟气向余热锅炉5传递热能，实现燃烧能源的节省。当用户需求量恢复或缓冲炉4内烟气达到最低值后，热源发生装置重启，由于补燃炉2内存有高温烟气，大大缩短了补燃炉2温度恢复的周期，提高了重启速度与效率，补燃炉2内装置重启的同时，缓冲炉4内的剩余烟气持续供应至补燃炉2完全提供烟气为止，保证高温烟气的持续不间断提供。

在燃气轮机1正常工作时，补燃炉2与缓冲炉4仅作为烟气流通的正常通道。当燃气轮机1检修时，打开燃烧器223并开启燃气阀222，保持燃气管道221的畅通，燃气管道221往补燃炉2内输送天然气，在补燃炉2内持续产生高温，同时打开风机242，风机242通过通风环管24往空气夹层6内单向输送空气，空气流入补燃炉2内以提供天然气燃烧所需氧气，从而实现通过实现天然气的燃烧代替燃气轮机1产生高温热量，但由于直燃产生的温度过高，高于余热锅炉5的受热温度，所以需在高温烟气流入余热锅炉5前将其降温。

采用风冷冷却，利用热冷空气对流中和气温的方式，将补燃炉2内直燃产生的高温烟气冷却，第一冷却孔251与第一冷留孔作为一次风冷的主要结构，由风机242将室温空气通过第一冷却风环252平均送入补燃炉壳2内的空气夹层6中，通过相应位置分布的第一冷却孔251直接将空气冲入补燃炉2内与高温烟气产生空气对流，对补燃炉2内的高温烟气作预降温处理。预降温处理过程中降温的平均性是着重点。高温烟气经一次风冷后流入冷却管道3内部紧接着进行二次风冷，二次风冷的着重点在于保证降温效果平均的同时提高降温效果，将补燃炉2内流出的高温烟气将至后续余热锅炉5的受热阈值之下，由于全面降温的必要性，所以第二冷却孔311的轴向分布长度需大于第一冷却孔251的轴向分布长度，但由于冷却管道3分布较窄，在压强差一定的情况下其内部流动的烟气流速加快，此时若增加第二冷却孔311的分布密集度，容易使空气流冲散第二冷却管中的烟气，导致烟气局部温差大，对后续余热锅炉5造成局部损伤。当高温烟气进入缓冲炉4的倾斜部42后，气压释放，高温烟气的流速降低并沿缓冲炉4的倾斜部42侧壁发散，在高温烟气发散的过程中，冷流阀433开启，将室温空气引入缓冲炉4中中和缓冲炉4内部的空气，由于高温烟气处于发散状态，空气能够较完全地充入烟气内部使烟气整体降温，从而改善冷却管道3局部降温不均的问题。

虽然三次风冷能够有效解决高温烟气降温不均的问题，但容易导致气温降低过多，造成不必要的热能流失，所以在缓冲炉4上额外设置冷却回流装置，由于高温烟气的持续输入量大于出烟口朝余热锅炉5的送烟量，缓冲炉4内部分烟气在压强力的作用下经冷却回流管45单向流通至补燃炉2内，再经回流环46将气体的均匀散步，利用缓冲炉4内降温后的烟气中和降温前的烟气，将温降不均的高温烟气回流至补燃区内炉均和，补燃炉2内直燃区的高温烟气与缓冲炉4内的高温烟气总温差减小，工人适当减小一次、二次与三次风冷过程中的送风量，缓和补燃炉2内的气流，提高温降的均匀程度，避免对后续余热锅炉5造成损害；在高温烟气流通过程中，测温元件44可测量最终输入余热锅炉5的高温烟气的气温，反馈至外部显示元件中，便于工人实时把控内部的温度，当温度过低后，系统显示异常并自主控制减小或关闭冷流阀433，通过减小三次风冷效果或关闭三次风冷组件的方式，保证热量不会过多散失。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置，其特征在于：包括；

设置在燃气轮机(1)与余热锅炉(5)之间且依次直连的补燃炉(2)与缓冲炉(4)，所述补燃炉(2)的进烟口与燃气轮机(1)直连，所述缓冲炉(4)的出烟口与余热锅炉(5)直连；

炉壳，所述补燃炉(2)外设置的炉壳为补燃炉壳(21)，所述缓冲炉(4)外设置的炉壳为缓冲炉壳(4)，所述补燃炉壳(21)与补燃炉(2)之间、所述缓冲炉壳(4)与缓冲炉(4)之间均设置有用于隔热的空气夹层(6)；

热源发生装置，所述热源发生装置设置在所述补燃炉(2)内部靠近燃气轮机(1)的一端，热源发生装置用于代替燃气轮机(1)向余热锅炉(5)提供热量；

冷却装置，所述冷却装置设置在所述补燃炉(2)靠近所述缓冲炉(4)的部分，冷却装置用于冷却补燃炉(2)与缓冲炉(4)中的高温烟气；

冷却回流管(45)，所述冷却回流管(45)连通所述补燃炉(2)与所述缓冲炉(4)；

回流环(46)，所述回流环(46)设置在所述冷却回流管(45)靠近所述补燃炉(2)的一端，回流环(46)套设在所述补燃炉壳(21)外连通补燃炉(2)，回流环(46)上周向等间距分布有多根连通补燃炉(2)的管道；

空气单向阀(241)，所述空气单向阀(241)设置在所述冷却回流管(45)道靠近所述回流环(46)的部分，空气单向阀(241)用于缓冲炉(4)至补燃炉(2)的单向连通；

燃气口(22)，所述补燃炉壳(21)与所述补燃炉(2)的炉壁靠近燃气轮机(1)的一端均开设有所述燃气口(22)，燃气口(22)用于朝补燃炉(2)内灌注天然气燃料；

通风口(23)，所述通风口(23)开设在所述补燃炉壳(21)侧壁靠近燃气轮机(1)的一端，通风口(23)用于提供所述补燃炉(2)内燃烧所需氧气，通风口(23)外连接有风机(242)；

燃烧器(223)，所述燃烧器(223)设置在所述补燃炉(2)的炉壁上，补燃炉(2)用于点燃补燃炉(2)内的天然气；

第一冷流孔(25)，所述第一冷流孔(25)开设在所述补燃炉壳(21)靠近所述缓冲炉(4)的一端侧壁上，第一冷却孔(251)用于引入外部空气至炉壳内；

第一冷却孔(251)，多个所述第一冷却孔(251)对应所述第一冷流孔(25)周向开设在所述补燃炉(2)的炉壁上，第一冷却孔(251)连通补燃炉(2)内部与外部，第一冷却孔(251)用于将外部空气引入补燃炉(2)内部冷却补燃炉(2)内的高温烟气；

所述补燃炉(2)对应与所述缓冲炉(4)连接的部分设置有冷却管道(3)；

所述冷却装置还包括；

第二冷流孔(31)，所述第二冷流孔(31)开设在所述冷却管道(3)对应的所述补燃炉壳(2)上；

第二冷却孔(311)，多个所述第二冷却孔(311)对应所述第二冷流孔(31)周向分布在所述冷却管道(3)上。

2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置，其特征在于：还包括：

连通阀(32)，所述连通阀(32)设置在冷却管道(3)上，连通阀(32)用于冷却管道(3)的启闭，连通阀(32)相接于用户端的电力计量装置并受电力供应系统的反馈控制。

3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置，其特征在于：所述缓冲炉(4)靠近冷却管道(3)的部分朝冷却管道(3)倾斜设置，为倾斜部(42)，所述倾斜部(42)上设置有；

第三冷流孔(431)，多个所述第三冷流孔(431)开设在所述倾斜部(42)外的所述缓冲炉壳(4)上，多个第三冷流孔(431)周向等间距分布；

第三冷却孔(43)，多个所述第三冷却孔(43)开设在所述倾斜部(42)上，多个第三冷却孔(43)周向等间距分布。

4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置，其特征在于：还包括；

冷流阀(433)，所述缓冲炉壳(4)上设置有连通第三冷流孔(431)的管道，所述冷流阀(433)设置在连通第三冷流孔(431)的管道上，冷流阀(433)用于控制第三冷流孔(431)的启闭；

测温元件(44)，所述测温元件(44)设置在所述缓冲炉(4)远离第三冷流孔(431)的部分，测温元件(44)用于测量缓冲炉(4)的炉温，反馈至控制系统，再由控制系统决定冷流阀(433)启闭。

5.根据权利要求1所述的一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置，其特征在于：所述补燃炉(2)的炉壁分为三层，其材质由内到外分别为耐火不锈钢、耐火砖与不锈钢；

所述补燃炉壳(21)的材质由不锈钢组成。

6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机尾部余热锅炉补燃用一体化装置，其特征在于：所述冷却管道(3)的管道壁与所述缓冲炉(4)的炉壁均设置为两层，由内到外分别为耐火不锈钢、岩棉；

所述补燃炉壳(21)对应冷却管道(3)的部分与所述缓冲炉壳(4)均由不锈钢组成。