CN206903704U - 燃气‑蒸汽联合循环电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电站技术领域，尤其涉及一种燃气‑蒸汽联合循环电站，包括燃气轮机、汽轮机、与燃气轮机连接的第一发电机以及与汽轮机连接的第二发电机，燃气轮机与第一发电机之间设有第一离合器，汽轮机与第二发电机之间设有第二离合器，第一发电机和第二发电机均与变频启动装置连接。既能作为调峰电站高效运行，又能作为调相电站零排放运行，显著提高了运行灵活性，同时也提高了电站设备的可利用小时数，对电网的安全以及电网对新能源吸纳能力的提升具有显著效果，相较单纯的调相电站或单纯的调峰电站具有明显优势。

Description

燃气-蒸汽联合循环电站

技术领域

本实用新型涉及电站技术领域，尤其涉及一种燃气-蒸汽联合循环电站。

背景技术

全球电力供应中，20％以上的电来自于气电。我国目前气电占比仅4.3％左右，未来发展前景广阔。十三五电力发展规划中明确提出：2020年燃气发电在1.1亿千瓦以上，占比将不低于5.5％，未来年增新装机容量1000万千瓦，年增速在10.8％以上。另外，十三五电力发展规划明显增加了新能源的比重，如风电的装机容量在2020年将达2.1亿千瓦，太阳能发电规划年增速在20％以上，在2020年将达到1.1亿千瓦时，与气电容量相当。如此多的新能源新增装机容量规划，必须要考虑到对新能源的吸纳，避免出现大规模的“弃风”、“弃光”现象，从维护电网安全的角度出发，也需要配一定容量的调峰电站和调相电站来增加电网对新能源的吸纳能力，确保电网安全。

然而，目前我国的电力装机容量总体上呈现过剩态势，发电机组的平均可利用小时数持续下降。另一方面，新能源比重的增加以及“西电东输”工程的推进等因素，反而增加了电网对无功功率的需要，也就是电网对调相电站的装机容量需求有增加的趋势。

燃气-蒸汽联合循环电站是将燃气轮机作为前置透平，由余热锅炉回收燃气轮机的排气余热，产生若干档压力蒸汽，并将蒸汽引入汽轮机，燃气轮机和汽轮机均输出轴功，带动发电机输出电能。燃气-蒸汽联合循环电站具有发电效率高、调峰性能优异的特点，无论是从支撑电网对新能源的吸纳，还是从节能减排的角度出发，都具有明显的优势。但因其高效环保，且具有较强的快速启停能力，目前，燃气-蒸汽联合循环电站广泛作为调峰机组来运行。

因此，使燃气-蒸汽联合循环电站既能作为调峰电站高效运行，又能作为调相电站零排放运行，成为亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种既能作为调峰电站高效运行，又能作为调相电站零排放运行的燃气-蒸汽联合循环电站，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种燃气-蒸汽联合循环电站，包括燃气轮机、汽轮机、与燃气轮机连接的第一发电机以及与汽轮机连接的第二发电机，燃气轮机与第一发电机之间设有第一离合器，汽轮机与第二发电机之间设有第二离合器，第一发电机与第一变频启动装置连接，第二发电机与第二变频启动装置连接。

优选地，第一离合器为具有锁定功能的自动同步离合器。

优选地，第二离合器为自动同步离合器。

优选地，燃气轮机与汽轮机单轴布置，第一发电机和第二发电机为同一发电机，第一变频启动装置和第二变频启动装置为同一变频启动装置。

优选地，燃气轮机与汽轮机分轴布置。

优选地，燃气轮机设有两套，两套燃气轮机单轴布置且均与第一发电机连接。

优选地，两套燃气轮机对头布置且旋转方向相反。

优选地，两套燃气轮机顺序布置且旋转方向相同。

优选地，燃气轮机设有两套，两套燃气轮机分轴布置且分别与一个第一发电机连接。

优选地，燃气轮机设有三套，三套燃气轮机分轴布置且分别与一个第一发电机连接。

与现有技术相比，本实用新型具有显著的进步：

在燃气轮机与第一发电机之间、汽轮机与第二发电机之间均设置离合器，且第一发电机和第二发电机均配置一变频启动装置，燃气轮机和汽轮机运行，先后同步并网，第一离合器和第二离合器啮合，并传递扭矩，带动第一发电机和第二发电机向电网输入有功功率，可以带基本负荷运行，也可以调峰运行。当电网有无功功率或调相运行需求时，燃气轮机和汽轮机均不运行，此时，第一发电机可通过第一变频启动装置带动并网，向电网输入无功功率，第一离合器处于脱开状态，燃气轮机受到第一离合器的油拖力矩作用下低速运转或处于盘车转速下运转；第二发电机也可通过第二变频启动装置带动并网，向电网输入无功功率，第二离合器处于脱开状态，汽轮机受到第二离合器的油拖力矩作用下低速运转或处于盘车转速下运转。从而实现零排放调相运行。由此，本实用新型的燃气-蒸汽联合循环电站既能作为调峰电站高效运行，又能作为调相电站零排放运行，显著提高了运行灵活性，同时也提高了电站设备的可利用小时数，对电网的安全以及电网对新能源吸纳能力的提升具有显著效果，相较单纯的调相电站或单纯的调峰电站具有明显优势。

附图说明

图1是本实用新型的燃气-蒸汽联合循环电站为单轴布置、一拖一型时的结构示意图。

图2是本实用新型的燃气-蒸汽联合循环电站为分轴布置、一拖一型时的结构示意图。

图3是本实用新型的燃气-蒸汽联合循环电站为燃气轮机与汽轮机分轴布置、两燃气轮机单轴布置、二拖一型时的结构示意图。

图4是本实用新型的燃气-蒸汽联合循环电站为分轴布置、二拖一型时的结构示意图。

图中：

1、燃气轮机 11、燃气透平 12、燃烧室

13、压气机 2、汽轮机 3、第一发电机

4、第二发电机 5、余热锅炉 6、第一离合器

7、第二离合器 8、第一变频启动装置 9、第二变频启动装置

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图4所示，本实用新型的燃气-蒸汽联合循环电站包括燃气轮机1、余热锅炉5、汽轮机2、与燃气轮机1连接的第一发电机3以及与汽轮机2连接的第二发电机4。燃气轮机1包括燃气透平11、燃烧室12和压气机13，压气机13从外界吸入空气并将其压缩为高压空气，压缩后的高压空气进入燃烧室12与喷入的燃料混合燃烧，生成的高温高压气体进入到燃气透平11中膨胀做功，推动燃气透平11带动压气机13和第一发电机3转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械能，并输出电能。余热锅炉5回收燃气轮机1的排气余热，产生若干档压力的蒸汽，并将蒸汽引入汽轮机2，推动汽轮机2带动第二发电机4转子一起旋转，输出电能。

本实用新型在燃气轮机1与第一发电机3之间设有第一离合器6，第一离合器6的输入端与燃气轮机1连接，第一离合器6的输出端与第一发电机3连接。优选地，第一离合器6的输入端与燃气轮机1的压气机13转子连接。在汽轮机2与第二发电机4之间设有第二离合器7，第二离合器7的输入端与汽轮机2连接，第二离合器7的输出端与第二发电机4连接。优选地，第二离合器7的输入端与汽轮机2的高压侧转子连接。第一发电机3与第一变频启动装置8连接，第一变频启动装置8可启动第一发电机3并使第一发电机3达到所要求的转速。第二发电机4与第二变频启动装置9连接，第二变频启动装置9可启动第二发电机4并使第二发电机4达到所要求的转速。

本实用新型在燃气轮机1与第一发电机3之间、汽轮机2与第二发电机4之间均设置离合器，且第一发电机3和第二发电机4均配置一变频启动装置，燃气轮机1和汽轮机2运行，先后同步并网，第一离合器6和第二离合器7，并传递扭矩，带动第一发电机3和第二发电机4向电网输入有功功率，可以带基本负荷运行，也可以调峰运行。当电网有无功功率或调相运行需求时，燃气轮机1和汽轮机2均不运行，此时，第一发电机3通过第一变频启动装置8带动并网，向电网输入无功功率，第一离合器6处于脱开状态，燃气轮机1受到第一离合器6的油拖力矩作用下低速运转或处于盘车转速下运转；第二发电机4通过第二变频启动装置9带动并网，向电网输入无功功率，第二离合器7处于脱开状态，汽轮机2受到第二离合器7的油拖力矩作用下低速运转或处于盘车转速下运转，从而实现零排放调相运行。由此，本实用新型的燃气-蒸汽联合循环电站既能作为调峰电站高效运行，又能作为调相电站零排放运行，显著提高了运行灵活性，同时也提高了电站设备的可利用小时数。

本实用新型中的第一离合器6和第二离合器7均可以采用自动同步离合器。优选地，燃气轮机1与第一发电机3之间的第一离合器6采用具有锁定功能的自动同步离合器，第一离合器6啮合锁定时，可以双向传递扭矩。在燃气轮机1启动或调峰运行时，通过第一离合器6的啮合锁定，可使本实用新型的燃气轮机1的运行模式与常规燃气轮机的运行模式相同。

本实用新型的燃气-蒸汽联合循环电站，燃气轮机1与汽轮机2的布置方式并不局限。

如图1所示，燃气轮机1与汽轮机2可以采用单轴布置的方式，此时，第一发电机3和第二发电机4为同一发电机，第一变频启动装置8和第二变频启动装置9为同一变频启动装置，构成单轴布置、一拖一型的燃气-蒸汽联合循环电站。

如图2所示，燃气轮机1与汽轮机2也可以采用分轴布置的方式。燃气轮机1与汽轮机2分轴布置时，燃气轮机1的数量及布置方式也均不局限。图2中显示燃气轮机1设有一套，且燃气轮机1与汽轮机2分轴布置，构成分轴布置、一拖一型的燃气-蒸汽联合循环电站。当然，燃气轮机1也可以设有两套。

如图3所示，燃气轮机1设有两套时，两套燃气轮机1可以采用单轴布置的方式，且两套燃气轮机1均与同一第一发电机3连接，构成燃气轮机1与汽轮机2分轴布置、两燃气轮机1单轴布置、二拖一型的燃气-蒸汽联合循环电站。此时，两套燃气轮机1可以采用对头布置且旋转方向相反的方式，也可以采用顺序布置且旋转方向相同的方式。每套燃气轮机1与第一发电机3之间均设有第一离合器6。

如图4所示，燃气轮机1设有两套时，两套燃气轮机也可以采用分轴布置的方式，且两套燃气轮机1分别与一个第一发电机3连接，构成分轴布置、二拖一型的燃气-蒸汽联合循环电站。每套燃气轮机1与第一发电机3之间均设有第一离合器6，每个第一发电机3均配置一第一变频启动装置8。

此外，燃气轮机1也可以设有三套，三套燃气轮机1分轴布置且分别与一个第一发电机3连接，构成分轴布置、三拖一型的燃气-蒸汽联合循环电站。每套燃气轮机1与第一发电机3之间均设有第一离合器6，每个第一发电机3均配置一第一变频启动装置8。

综上所述，本实用新型的燃气-蒸汽联合循环电站既能作为调峰电站高效运行，又能作为调相电站零排放运行，显著提高了运行灵活性，同时也提高了电站设备的可利用小时数，对电网的安全以及电网对新能源吸纳能力的提升具有显著效果，相较单纯的调相电站或单纯的调峰电站具有明显优势。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃气-蒸汽联合循环电站，包括燃气轮机(1)、汽轮机(2)、与所述燃气轮机(1)连接的第一发电机(3)以及与所述汽轮机(2)连接的第二发电机(4)，其特征在于，所述燃气轮机(1)与所述第一发电机(3)之间设有第一离合器(6)，所述汽轮机(2)与所述第二发电机(4)之间设有第二离合器(7)，所述第一发电机(3)与第一变频启动装置(8)连接，所述第二发电机(4)与第二变频启动装置(9)连接。

2.根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环电站，其特征在于，所述第一离合器(6)为具有锁定功能的自动同步离合器。

3.根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环电站，其特征在于，所述第二离合器(7)为自动同步离合器。

4.根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环电站，其特征在于，所述燃气轮机(1)与所述汽轮机(2)单轴布置，所述第一发电机(3)和所述第二发电机(4)为同一发电机，所述第一变频启动装置(8)和所述第二变频启动装置(9)为同一变频启动装置。

5.根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环电站，其特征在于，所述燃气轮机(1)与所述汽轮机(2)分轴布置。

6.根据权利要求5所述的燃气-蒸汽联合循环电站，其特征在于，所述燃气轮机(1)设有两套，两套所述燃气轮机(1)单轴布置且均与所述第一发电机(3)连接。

7.根据权利要求6所述的燃气-蒸汽联合循环电站，其特征在于，两套所述燃气轮机(1)对头布置且旋转方向相反。

8.根据权利要求6所述的燃气-蒸汽联合循环电站，其特征在于，两套所述燃气轮机(1)顺序布置且旋转方向相同。

9.根据权利要求5所述的燃气-蒸汽联合循环电站，其特征在于，所述燃气轮机(1)设有两套，两套所述燃气轮机(1)分轴布置且分别与一个所述第一发电机(3)连接。

10.根据权利要求5所述的燃气-蒸汽联合循环电站，其特征在于，所述燃气轮机(1)设有三套，三套所述燃气轮机(1)分轴布置且分别与一个所述第一发电机(3)连接。