CN207178038U - 一种基于废余煤气资源的联合发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于废余煤气资源的联合发电系统，包括；基于焦炉煤气的燃气轮机循环发电系统包括焦炉煤气供应系统和与其连接的燃气轮机循环发电系统、基于高炉煤气和转炉煤气的汽轮机循环发电系统包括高炉煤气及转炉煤气气源和与其连接的汽轮机循环发电系统，以及配电站。燃气轮机循环发电系统和汽轮机循环发电系统的电力输出端均连接配电站。本实用新型将高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气按照热值高低合理配置发电机组，高炉煤气和转炉煤气采用汽轮机发电系统，焦炉煤气采用燃气轮机发电系统，实现能源梯级利用，提升了焦炉煤气的能源利用率，从而提高了废余煤气的综合使用效率。

Description

一种基于废余煤气资源的联合发电系统

技术领域

本实用新型涉及技术领域，尤其涉及一种基于废余煤气资源的联合发电系统。

背景技术

目前，钢铁企业在生产过程中会产生大量的煤气，如高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气等，除去钢铁企业生产自用部分外，仍有约34％的废余煤气。废余煤气仍然具有大量能量，为了节约资源，提高能源利用率，废余煤气也要再次利用。钢铁企业中现有的废余煤气再利用的技术方案为：将上述三种全部进入锅炉燃烧，产生中温中压或者高温高压蒸汽，利用产生的蒸汽去驱动汽轮机；汽轮机再驱动高炉鼓风机为高炉提供压缩空气，或汽轮机驱动发电机进行发电。这种方案存在不足之处：第一，该方案中锅炉及汽轮机组构成的废余煤气再利用系统中，存在大量能源浪费，发电效率和鼓风机的驱动效率都很低。第二：该方案将三种煤气采用同一种处理方案，而焦炉煤气是一种高品质煤气，进入锅炉燃烧产生蒸汽后驱动汽轮机，汽轮机不论是驱动高炉鼓风机或驱动发电机，焦炉煤气的能源效率不超过38%，焦炉煤气能源利用率低。第三：现有的处理方案中，为了充分利用焦炉煤气，增加了锅炉及汽轮机组的数量，废余煤气再利用系统结构复杂，不易维修，占用空间大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于废余煤气资源的联合发电系统，能够实现能源梯级利用，提升焦炉煤气的能源利用率，提高废余煤气的综合使用效率。

本实用新型采用的技术方案为：

一种基于废余煤气资源的联合发电系统，包括基于焦炉煤气的燃气轮机循环发电系统、基于高炉煤气和转炉煤气的汽轮机循环发电系统和配电站；

所述的基于焦炉煤气的燃气轮机循环发电系统包括焦炉煤气供应系统和燃气轮机循环发电系统，焦炉煤气供应系统的焦炉煤气出口连接燃气轮机循环发电系统的焦炉煤气进口；

所述的基于高炉煤气和转炉煤气的汽轮机循环发电系统包括高炉煤气及转炉煤气气源和汽轮机循环发电系统，高炉煤气及转炉煤气气源的高炉煤气及转炉煤气出口连接汽轮机循环发电系统的高炉煤气及转炉煤气进口；

所述燃气轮机循环发电系统的电力输出端和汽轮机循环发电系统的电力输出端均连接配电站。

所述的汽轮机循环发电系统包括锅炉群、一次过热组件、二次再热组件、补汽系统和回水系统；所述的锅炉群包括炉体和设置于炉体上方的烟道，高炉煤气及转炉煤气气源的出口连接锅炉群的高炉煤气及转炉煤气进口；

所述的一次过热组件包括过热器和第一汽轮机组，所述的第一汽轮机组包括第一汽轮机、第一齿轮箱和第一发电机，第一汽轮机的动力输出轴通过第一齿轮箱连接第一发电机的动力输入轴，所述的过热器设置于锅炉群的烟道中，过热器的过热蒸汽出口连接第一汽轮机的过热蒸汽进口；

所述的二次再热组件包括再热器和第二汽轮机组，所述的第二汽轮机组包括第二汽轮机和第二发电机，所述的第二汽轮机为补汽式汽轮机，第二汽轮机的动力输出轴与第二发电机的动力输入轴同轴连接，所述的再热器设置于锅炉群的烟道中，再热器的乏汽进口与第一汽轮机的乏汽出口相连接，再热器的再热蒸汽出口与第二汽轮机的再热蒸汽进口相连接；

所述的补汽系统包括汽源、速关阀和自力式调节阀，汽源依次通过速关阀和自力式调节阀连接第二汽轮机的补汽进口；

所述的回水系统包括凝汽器和水泵，凝汽器的进口连接第二汽轮机的乏汽出口，凝汽器的出口通过水泵连接锅炉群的进水口；

所述的第一发电机和第二发电机的电力输出端均连接配电站。

所述的第一汽轮机组设置于锅炉群的炉顶上。

所述的第一汽轮机为反动式汽轮机。

所述的焦炉煤气供应系统包括焦炉煤气气源、焦炉煤气净化机构、焦炉煤气增压机和电动机，焦炉煤气增压机的动力输入端与电动机的动力输出端相连接，所述的焦炉煤气气源的出口通过焦炉煤气净化机构连接焦炉煤气增压机的进口，焦炉煤气增压机的焦炉煤气出口连接燃气轮机循环发电系统的焦炉煤气进口。

所述的燃气轮机循环发电系统包括燃气轮机发电组件、余热发电组件和余热回水系统；

所述的燃气轮机发电组件包括燃气轮机、空气气源、和发电机组，燃气轮机包括燃烧室、压气机和透平，燃气轮机输出轴和发电机组输入轴连接，发电机组电力输出端连接配电站；空气气源的空气出口通过压气机连接燃烧室的空气进口，燃烧室的焦炉煤气进口与焦炉煤气增压机的焦炉煤气出口相连接，燃烧室的高温高压产物出口连接透平进口；

所述的余热发电组件包括余热锅炉和第三汽轮机，第三汽轮机输出轴和发电机组输入轴连接；余热锅炉的高温烟气进口连接燃气轮机的高温烟气出口，余热锅炉的烟气出口与外部的烟气处理机构相连接，余热锅炉的高温蒸汽出口连接第三汽轮机的高温蒸汽进口；

所述的余热回水系统包括余热凝汽器和余热水泵，余热凝汽器的进口连接第三汽轮机的乏汽出口，余热凝汽器的出口通过余热水泵连接余热锅炉的进水口；

所述的发电机组包括第三发电机和第四发电机，第三发电机的输入轴与燃气轮机输出轴相连接，第四发电机的输入轴与第三汽轮机输出轴相连接，第三发电机和第四发电机的电力输出端均连接配电站。

所述的发电机组包括第五发电机和第二齿轮箱，第五发电机的输入轴与燃气轮机输出轴相连接，且第五发电机的输入轴通过第二齿轮箱与第三汽轮机输出轴相连接，第三发电机的电力输出端均连接配电站。

本实用新型将高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气按照热值高低合理配置发电机组，高炉煤气和转炉煤气采用汽轮机发电系统，焦炉煤气采用燃气轮机发电系统，汽轮机发电系统机组数量少，整体结构精简，占用空间少，易于维修；实现能源梯级利用，提升了焦炉煤气的能源利用率，从而提高了废余煤气的综合使用效率。

进一步的，通过汽轮机循环发电系统中的二次再热组件和燃气轮机循环发电系统中的余热发电组件实现的能量的充分利用，进一步提升了废余煤气的综合使用效率，并通过汽轮机循环发电系统中的回水系统和燃气轮机循环发电系统中的余热回水系统，实现了水资源的循环利用，节约了水资源。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图；

图2为本实用新型的汽轮机循环发电系统的结构示意图；

图3为具体实施方式1所述的燃气轮机循环发电系统的结构示意图；

图4为具体实施方式1所述的燃气轮机循环发电系统的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

具体实施方式1：

如图1所示，本实用新型包括基于焦炉煤气的燃气轮机循环发电系统、基于高炉煤气和转炉煤气的汽轮机循环发电系统和配电站；

所述的基于焦炉煤气的燃气轮机循环发电系统包括焦炉煤气供应系统11和燃气轮机循环发电系统，焦炉煤气供应系统11的焦炉煤气出口连接燃气轮机循环发电系统的焦炉煤气进口；

所述的基于高炉煤气和转炉煤气的汽轮机循环发电系统包括高炉煤气及转炉煤气气源9和汽轮机循环发电系统，高炉煤气及转炉煤气气源9的高炉煤气及转炉煤气出口连接汽轮机循环发电系统的高炉煤气及转炉煤气进口；

所述燃气轮机循环发电系统的电力输出端和汽轮机循环发电系统的电力输出端均连接配电站。

如图2所示，所述的汽轮机循环发电系统包括锅炉群1、一次过热组件、二次再热组件、补汽系统8和回水系统；所述的锅炉群1包括炉体101和设置于炉体101上方的烟道102，高炉煤气及转炉煤气气源9的出口连接锅炉群1的高炉煤气及转炉煤气进口；

所述的一次过热组件包括过热器2和第一汽轮机组3，所述的第一汽轮机组3包括第一汽轮机301、第一齿轮箱302和第一发电机303，第一汽轮机301为反动式汽轮机。反动式汽轮机能量转换效率高，有利于提升整个循环发电系统的发电效率。第一汽轮机301的动力输出轴通过第一齿轮箱302连接第一发电机303的动力输入轴，所述的过热器2设置于锅炉群1的烟道102中，过热器2的过热蒸汽出口连接第一汽轮机301的过热蒸汽进口。

在本实施例中，所述的第一汽轮机组3设置于锅炉群1的炉顶上，减少了过热蒸汽管道的长度，从而减少了因为管道过长，过热蒸汽压力过大和散热过多造成能量损失，且节省了过热蒸汽管道的金属用量，节省了投资，节约了用于布置管道的空间。

所述的第一汽轮机301的转速不小于5000转/分，从而保证第一汽轮机301的发电效率。

所述的第一汽轮机301的背压不小于1.5MPa且不大于2.5MPa，从而保证循环发电系统中蒸汽的循环，特别是二次再热过程中蒸汽的流动畅通，从而保证整个循环发电系统的发电效率。

所述的二次再热组件包括再热器4和第二汽轮机组5，所述的第二汽轮机组5包括第二汽轮机501和第二发电机502，所述的第二汽轮机501为补汽式汽轮机，第二汽轮机501的动力输出轴与第二发电机502的动力输入轴同轴连接，所述的再热器4设置于锅炉群1的烟道102中，再热器4的乏汽进口与第一汽轮机301的乏汽出口相连接，再热器4的再热蒸汽出口与第二汽轮机501的再热蒸汽进口相连接。

所述的汽轮机循环发电系统通过在锅炉群1中设置二次再热组件，二次再热组件中的再热器4直接将一次再热组件中产生的乏汽再次加热，将其转换为电能，相较于现有的废余煤气发电系统中直接将乏汽液化，大大提升了废余煤气中的能量的利用率。

所述的补汽系统8包括汽源801、速关阀802和自力式调节阀803，汽源801依次通过速关阀802和自力式调节阀803连接第二汽轮机501的补汽进口。

补汽系统8将钢铁厂中产生的饱和蒸汽中的热能转换为电能，饱和蒸汽变废为宝，进一步提升了废余煤气发电系统的整体发电效率，从而节约了大量能源。

所述的回水系统包括凝汽器6和水泵7，凝汽器6的进口连接第二汽轮机501的乏汽出口，凝汽器6的出口通过水泵7连接锅炉群1的进水口。利用回水系统将乏汽转换为液态水并再次利用，从而实现水资源循环利用，节约了水资源。

所述的第一发电机303和第二发电机502的电力输出端均连接配电站。且所述的第一发电机303的出线电压为10.5KV,第二发电机502的出线电压为6.3KV。很多钢铁企业分不同时期建设，内部电压等级含有10.5KV和6.3K两个等级，第一汽轮机组3和第二汽轮机组5所发的电可以并入不同的变压站，避免了变压站与费余煤气发电系统不匹配的问题，保证本实用新型产生的电能能够被合理分配；也避免了电能不能被钢铁企业自己消耗，而导致向外部电网供电的情况，这是电网所不能允许的。

所述的汽轮机循环发电系统的工作过程如下：

钢铁厂在炼钢过程中产生的高炉煤气和转炉煤气作为高炉煤气及转炉煤气气源9，高炉煤气和转炉煤气在锅炉群1的炉体101内燃烧后，将锅炉群1中的水加热成为水蒸气，水蒸气经过锅炉群1烟道102中的过热器2成为过热蒸汽，过热蒸汽进入一次过热组件中。过热蒸汽推动第一汽轮机301做功，第一汽轮机301通过第一齿轮箱302带动第一发电机303发电。从第一汽轮机301中排出的乏汽再次进入锅炉群1的烟道102中的再热器4，被再热器4加热成为再热蒸汽，再热蒸汽进入二次再热组件，再热蒸汽推动第二汽轮机501做功，第二汽轮机501带动第二发电机502发电。钢铁厂在炼钢过程中还会产生很多饱和蒸汽，这些饱和蒸汽压力约0.35-0.8MPa，温度约180-200℃，将这部分饱和蒸汽作为汽源801，进入二次再热组件，饱和蒸汽推动第二汽轮机501做功，第二汽轮机501带动第二发电机502发电；速关阀802在紧急状态时能立即切断第二汽轮机501来自于汽源801的进汽，使第二汽轮机501快速停机，自力式调节阀803，可以很方便地实现第二汽轮机501和汽源801之间的动态平衡；可以大大简化系统的调试工作；可以稳定泵的工作状态等。第二汽轮机501做功后的乏汽排入凝汽器6凝结成水，经过水泵7重新进入锅炉群1中。

如图3所示，所述的焦炉煤气供应系统11包括焦炉煤气气源111、焦炉煤气净化机构112、焦炉煤气增压机113和电动机114，焦炉煤气增压机113的动力输入端与电动机114的动力输出端相连接，所述的焦炉煤气气源111的出口通过焦炉煤气净化机构112连接焦炉煤气增压机113的进口，焦炉煤气增压机113的焦炉煤气出口连接燃气轮机循环发电系统的焦炉煤气进口。

通过焦炉煤气净化机构112，有效控制了焦炉煤气的洁净程度，避免了焦炉煤气中的杂质积聚，腐蚀机体金属，保障燃气轮机循环发电系统的效率和使用寿命。

所述的燃气轮机循环发电系统包括燃气轮机发电组件、余热发电组件和余热回水系统；

所述的燃气轮机发电组件包括空气气源13、燃气轮机12和第三发电机14，燃气轮机12包括燃烧室121、压气机122和透平123，第三发电机14的输入轴与燃气轮机12输出轴相连接，第三发电机14的电力输出端连接配电站；空气气源13的空气出口通过压气机122连接燃烧室121的空气进口，燃烧室121的焦炉煤气进口与焦炉煤气增压机113的焦炉煤气出口相连接，燃烧室121的高温高压产物出口连接透平123进口；

所述的余热发电组件包括余热锅炉15、第三汽轮机16和第四发电机17，第四发电机17的输入轴与第三汽轮机16输出轴相连接，第四发电机17的电力输出端均连接配电站；余热锅炉15的高温烟气进口连接燃气轮机12的高温烟气出口，余热锅炉15的烟气出口与外部的烟气处理机构20相连接，余热锅炉15的高温蒸汽出口连接第三汽轮机16的高温蒸汽进口；

所述的余热回水系统包括余热凝汽器18和余热水泵19，余热凝汽器18的进口连接第三汽轮机16的乏汽出口，余热凝汽器18的出口通过余热水泵19连接余热锅炉15的进水口。

所述的燃气轮机循环发电系统通过设置余热发电组件，将燃气轮机12的高温烟气中的热能充分利用，将其转换为电能，实现变废为宝，大大提升了焦炉煤气中的能量的利用率。且通过设置的余热回水系统，将第三汽轮机16产生的乏汽转换为液态水并再次利用，从而实现水资源循环利用，节约了水资源。

所述的燃气轮机循环发电系统的工作过程如下：

钢铁厂在炼钢过程中产生的焦炉煤气作为焦炉煤气气源111，焦炉煤气经过焦炉煤气净化机构112净化后进入焦炉煤气增压机113，焦炉煤气增压机113通过电机驱动，增压后焦炉煤气的压力约为2.4-2.7MPa。增压后的焦炉煤气进入燃气轮机12的燃烧室121，空气经过燃气轮机12的压气机122压缩后，也进入燃气轮机12的燃烧室121，为焦炉煤气的燃烧提供氧气。焦炉煤气燃烧后的高温高压产物进入燃气轮机12透平123做功并排出高温烟气，从而带动第三发电机14发电。

高温烟气温度约500-550℃，依然具有极高的能量，进入余热锅炉15与液态水进行换热，换热之后的烟气排入外部的烟气处理机构20，余热锅炉15中的液态水吸收高温烟气中的能量，形成约450℃的高温蒸气；高温蒸气进入第三汽轮机16，并驱动第四发电机17发电。从第三汽轮机16排出的乏汽进入余热凝汽器18凝结成水，经由余热水泵19余热锅炉15中被再利用。由于焦炉煤气中的能量被充分转换，燃气轮机12联合循环发电效率可达45%。

本实用新型将高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气按照热值高低合理配置发电机组，高炉煤气和转炉煤气采用汽轮机发电系统，焦炉煤气采用燃气轮机12发电系统，汽轮机发电系统机组数量少，整体结构精简，占用空间少，易于维修；实现能源梯级利用，提升了焦炉煤气的能源利用率，从而提高了废余煤气的综合使用效率。

具体实施方式2：

如图1所示，本实用新型包括基于焦炉煤气的燃气轮机循环发电系统、基于高炉煤气和转炉煤气的汽轮机循环发电系统和配电站；

所述的基于焦炉煤气的燃气轮机循环发电系统包括焦炉煤气供应系统11和燃气轮机循环发电系统，焦炉煤气供应系统11的焦炉煤气出口连接燃气轮机循环发电系统的焦炉煤气进口；

所述的基于高炉煤气和转炉煤气的汽轮机循环发电系统包括高炉煤气及转炉煤气气源9和汽轮机循环发电系统，高炉煤气及转炉煤气气源9的高炉煤气及转炉煤气出口连接汽轮机循环发电系统的高炉煤气及转炉煤气进口；

所述燃气轮机循环发电系统的电力输出端和汽轮机循环发电系统的电力输出端均连接配电站。

如图2所示，所述的汽轮机循环发电系统包括锅炉群1、一次过热组件、二次再热组件、补汽系统8和回水系统；所述的锅炉群1包括炉体101和设置于炉体101上方的烟道102，高炉煤气及转炉煤气气源9的出口连接锅炉群1的高炉煤气及转炉煤气进口；

所述的一次过热组件包括过热器2和第一汽轮机组3，所述的第一汽轮机组3包括第一汽轮机301、第一齿轮箱302和第一发电机303，第一汽轮机301为反动式汽轮机。反动式汽轮机能量转换效率高，有利于提升整个循环发电系统的发电效率。第一汽轮机301的动力输出轴通过第一齿轮箱302连接第一发电机303的动力输入轴，所述的过热器2设置于锅炉群1的烟道102中，过热器2的过热蒸汽出口连接第一汽轮机301的过热蒸汽进口。

在本实施例中，所述的第一汽轮机组3设置于锅炉群1的炉顶上，减少了过热蒸汽管道的长度，从而减少了因为管道过长，过热蒸汽压力过大和散热过多造成能量损失，且节省了过热蒸汽管道的金属用量，节省了投资，节约了用于布置管道的空间。

所述的第一汽轮机301的转速不小于5000转/分，从而保证第一汽轮机301的发电效率。

所述的第一汽轮机301的背压不小于1.5MPa且不大于2.5MPa，从而保证循环发电系统中蒸汽的循环，特别是二次再热过程中蒸汽的流动畅通，从而保证整个循环发电系统的发电效率。

所述的二次再热组件包括再热器4和第二汽轮机组5，所述的第二汽轮机组5包括第二汽轮机501和第二发电机502，所述的第二汽轮机501为补汽式汽轮机，第二汽轮机501的动力输出轴与第二发电机502的动力输入轴同轴连接，所述的再热器4设置于锅炉群1的烟道102中，再热器4的乏汽进口与第一汽轮机301的乏汽出口相连接，再热器4的再热蒸汽出口与第二汽轮机501的再热蒸汽进口相连接。

所述的汽轮机循环发电系统通过在锅炉群1中设置二次再热组件，二次再热组件中的再热器4直接将一次再热组件中产生的乏汽再次加热，将其转换为电能，相较于现有的废余煤气发电系统中直接将乏汽液化，大大提升了废余煤气中的能量的利用率。

所述的补汽系统8包括汽源801、速关阀802和自力式调节阀803，汽源801依次通过速关阀802和自力式调节阀803连接第二汽轮机501的补汽进口。

补汽系统8将钢铁厂中产生的饱和蒸汽中的热能转换为电能，饱和蒸汽变废为宝，进一步提升了废余煤气发电系统的整体发电效率，从而节约了大量能源。

所述的回水系统包括凝汽器6和水泵7，凝汽器6的进口连接第二汽轮机501的乏汽出口，凝汽器6的出口通过水泵7连接锅炉群1的进水口。利用回水系统将乏汽转换为液态水并再次利用，从而实现水资源循环利用，节约了水资源。

所述的第一发电机303和第二发电机502的电力输出端均连接配电站。且所述的第一发电机303的出线电压为10.5KV,第二发电机502的出线电压为6.3KV。很多钢铁企业分不同时期建设，内部电压等级含有10.5KV和6.3K两个等级，第一汽轮机组3和第二汽轮机组5所发的电可以并入不同的变压站，避免了变压站与费余煤气发电系统不匹配的问题，保证本实用新型产生的电能能够被合理分配；也避免了电能不能被钢铁企业自己消耗，而导致向外部电网供电的情况，这是电网所不能允许的。

所述的汽轮机循环发电系统的工作过程与具体实施方式1中相同。

如图4所示，所述的焦炉煤气供应系统11包括焦炉煤气气源111、焦炉煤气净化机构112、焦炉煤气增压机113和电动机114，焦炉煤气增压机113的动力输入端与电动机114的动力输出端相连接，所述的焦炉煤气气源111的出口通过焦炉煤气净化机构112连接焦炉煤气增压机113的进口，焦炉煤气增压机113的焦炉煤气出口连接燃气轮机循环发电系统的焦炉煤气进口。

通过焦炉煤气净化机构112，有效控制了焦炉煤气的洁净程度，避免了焦炉煤气中的杂质积聚，腐蚀机体金属，保障燃气轮机循环发电系统的效率和使用寿命。

所述的燃气轮机循环发电系统包括燃气轮机发电组件、余热发电组件和余热回水系统；

所述的燃气轮机发电组件包括空气气源13、燃气轮机12和第五发电机21，燃气轮机12包括燃烧室121、压气机122和透平123，第五发电机21的输入轴与燃气轮机12输出轴相连接，第五发电机21的电力输出端连接配电站；空气气源13的空气出口通过压气机122连接燃烧室121的空气进口，燃烧室121的焦炉煤气进口与焦炉煤气增压机113的焦炉煤气出口相连接，燃烧室121的高温高压产物出口连接透平123进口；

所述的余热发电组件包括余热锅炉15、第三汽轮机16和第二齿轮箱22，第五发电机21的输入轴通过第二齿轮箱22与第三汽轮机16输出轴相连接，第五发电机21的电力输出端均连接配电站；余热锅炉15的高温烟气进口连接燃气轮机12的高温烟气出口，余热锅炉15的烟气出口与外部的烟气处理机构20相连接，余热锅炉15的高温蒸汽出口连接第三汽轮机16的高温蒸汽进口；

所述的余热回水系统包括余热凝汽器18和余热水泵19，余热凝汽器18的进口连接第三汽轮机16的乏汽出口，余热凝汽器18的出口通过余热水泵19连接余热锅炉15的进水口。

所述的燃气轮机循环发电系统通过设置余热发电组件，将燃气轮机12的高温烟气中的热能充分利用，将其转换为电能，实现变废为宝，大大提升了焦炉煤气中的能量的利用率。且通过设置的余热回水系统，将第三汽轮机16产生的乏汽转换为液态水并再次利用，从而实现水资源循环利用，节约了水资源。

所述的燃气轮机循环发电系统的工作过程如下：

钢铁厂在炼钢过程中产生的焦炉煤气作为焦炉煤气气源111，焦炉煤气经过焦炉煤气净化机构112净化后进入焦炉煤气增压机113，焦炉煤气增压机113通过电机驱动，增压后焦炉煤气的压力约为2.4-2.7MPa。增压后的焦炉煤气进入燃气轮机12的燃烧室121，空气经过燃气轮机12的压气机122压缩后，也进入燃气轮机12的燃烧室121，为焦炉煤气的燃烧提供氧气。焦炉煤气燃烧后的高温高压产物进入燃气轮机12透平123做功并排出高温烟气，从而带动第五发电机21发电。

高温烟气温度约500-550℃，依然具有极高的能量，进入余热锅炉15与液态水进行换热，换热之后的烟气排入外部的烟气处理机构20，余热锅炉15中的液态水吸收高温烟气中的能量，形成约450℃的高温蒸气；高温蒸气进入第三汽轮机16，通过齿轮箱驱动第五发电机21发电。从第三汽轮机16排出的乏汽进入余热凝汽器18凝结成水，经由余热水泵19余热锅炉15中被再利用。由于焦炉煤气中的能量被充分转换，燃气轮机12联合循环发电效率可达45%。

与具体实施方式1相比，具体实施方式2中的燃气轮机循环发电系统中的燃气轮机12和第三汽轮机16共同驱动第五发电机21发电。燃气轮机循环发电系统中减少了发电机的配置，结构进一步精简。

在实际的生产过程中，可根据燃气轮机12、第三汽轮机16和发电机的容量以及焦炉煤气的供应量和对电能的需求，灵活配置发电机。

输送至配电站的电能根据需求灵活配置，例如，驱动鼓风机产生压缩空气等。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种基于废余煤气资源的联合发电系统，其特征在于：包括基于焦炉煤气的燃气轮机循环发电系统、基于高炉煤气和转炉煤气的汽轮机循环发电系统和配电站；

所述的基于焦炉煤气的燃气轮机循环发电系统包括焦炉煤气供应系统和燃气轮机循环发电系统，焦炉煤气供应系统的焦炉煤气出口连接燃气轮机循环发电系统的焦炉煤气进口；

所述的基于高炉煤气和转炉煤气的汽轮机循环发电系统包括高炉煤气及转炉煤气气源和汽轮机循环发电系统，高炉煤气及转炉煤气气源的高炉煤气及转炉煤气出口连接汽轮机循环发电系统的高炉煤气及转炉煤气进口；

所述燃气轮机循环发电系统的电力输出端和汽轮机循环发电系统的电力输出端均连接配电站。

2.根据权利要求1所述的基于废余煤气资源的联合发电系统，其特征在于：所述的汽轮机循环发电系统包括锅炉群、一次过热组件、二次再热组件、补汽系统和回水系统；所述的锅炉群包括炉体和设置于炉体上方的烟道，高炉煤气及转炉煤气气源的出口连接锅炉群的高炉煤气及转炉煤气进口；

所述的一次过热组件包括过热器和第一汽轮机组，所述的第一汽轮机组包括第一汽轮机、第一齿轮箱和第一发电机，第一汽轮机的动力输出轴通过第一齿轮箱连接第一发电机的动力输入轴，所述的过热器设置于锅炉群的烟道中，过热器的过热蒸汽出口连接第一汽轮机的过热蒸汽进口；

所述的二次再热组件包括再热器和第二汽轮机组，所述的第二汽轮机组包括第二汽轮机和第二发电机，所述的第二汽轮机为补汽式汽轮机，第二汽轮机的动力输出轴与第二发电机的动力输入轴同轴连接，所述的再热器设置于锅炉群的烟道中，再热器的乏汽进口与第一汽轮机的乏汽出口相连接，再热器的再热蒸汽出口与第二汽轮机的再热蒸汽进口相连接；

所述的补汽系统包括汽源、速关阀和自力式调节阀，汽源依次通过速关阀和自力式调节阀连接第二汽轮机的补汽进口；

所述的回水系统包括凝汽器和水泵，凝汽器的进口连接第二汽轮机的乏汽出口，凝汽器的出口通过水泵连接锅炉群的进水口；

所述的第一发电机和第二发电机的电力输出端均连接配电站。

3.根据权利要求2所述的基于废余煤气资源的联合发电系统，其特征在于：所述的第一汽轮机组设置于锅炉群的炉顶上。

4.根据权利要求3所述的基于废余煤气资源的联合发电系统，其特征在于：所述的第一汽轮机为反动式汽轮机。

5.根据权利要求1所述的基于废余煤气资源的联合发电系统，其特征在于：所述的焦炉煤气供应系统包括焦炉煤气气源、焦炉煤气净化机构、焦炉煤气增压机和电动机，焦炉煤气增压机的动力输入端与电动机的动力输出端相连接，所述的焦炉煤气气源的出口通过焦炉煤气净化机构连接焦炉煤气增压机的进口，焦炉煤气增压机的焦炉煤气出口连接燃气轮机循环发电系统的焦炉煤气进口。

6.根据权利要求5所述的基于废余煤气资源的联合发电系统，其特征在于：所述的燃气轮机循环发电系统包括燃气轮机发电组件、余热发电组件和余热回水系统；

所述的燃气轮机发电组件包括燃气轮机、空气气源和发电机组，燃气轮机包括燃烧室、压气机和透平，燃气轮机输出轴和发电机组输入轴连接，发电机组电力输出端连接配电站；空气气源的空气出口通过压气机连接燃烧室的空气进口，燃烧室的焦炉煤气进口与焦炉煤气增压机的焦炉煤气出口相连接，燃烧室的高温高压产物出口连接透平进口；

所述的余热发电组件包括余热锅炉和第三汽轮机，第三汽轮机输出轴和发电机组输入轴连接；余热锅炉的高温烟气进口连接燃气轮机的高温烟气出口，余热锅炉的烟气出口与外部的烟气处理机构相连接，余热锅炉的高温蒸汽出口连接第三汽轮机的高温蒸汽进口；

所述的余热回水系统包括余热凝汽器和余热水泵，余热凝汽器的进口连接第三汽轮机的乏汽出口，余热凝汽器的出口通过余热水泵连接余热锅炉的进水口。

7.根据权利要求6所述的基于废余煤气资源的联合发电系统，其特征在于：所述的发电机组包括第三发电机和第四发电机，第三发电机的输入轴与燃气轮机输出轴相连接，第四发电机的输入轴与第三汽轮机输出轴相连接，第三发电机和第四发电机的电力输出端均连接配电站。

8.根据权利要求6所述的基于废余煤气资源的联合发电系统，其特征在于：所述的发电机组包括第五发电机和第二齿轮箱，第五发电机的输入轴与燃气轮机输出轴相连接，且第五发电机的输入轴通过第二齿轮箱与第三汽轮机输出轴相连接，第三发电机的电力输出端均连接配电站。