CN209324451U - 一种采用蒸汽轮机的循环发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用蒸汽轮机的循环发电装置，包括燃气轮机、蒸汽轮机、所述燃气轮机驱动的主发电机和所述蒸汽轮机驱动的蒸汽轮发电机，此外还包括进风机、空气压缩机、余热锅炉、汽包、混合器、过热器、所述蒸汽轮机的出气口经气汽换热器的供热管路和汽水换热器的供热管路连接到水路系统的进气口，所述气汽换热器和所述汽水换热器的受热管路分别连接在所述空气压缩机的出气管路和所述水路系统的供水管路。本实用新型产生的蒸汽热量和压力大于现有技术，因此蒸汽轮机的转化效率较高，也不容易发生水蚀现象，排出的蒸汽仍具有较高热量通过对高压气体和供水管路的热交换能大大提高热量回收效率，增加发电装置的能量转化效率。

Description

一种采用蒸汽轮机的循环发电装置

技术领域

本实用新型涉及发电系统领域，具体涉及一种采用蒸汽轮机的循环发电装置。

背景技术

当今处于环境保护目的燃气发电越来越普及，通过垃圾气化或燃气能源进行发电有助于减少发电厂废气中的粉尘微粒的排放量，有利于降低大气污染。燃气发电机组通常会设有蒸汽轮机对燃气轮机排出气体进行热量回收再发电，提高能量转化效率，但是现有技术中燃气轮机的空气进气装置需要消耗一定电能，而蒸汽轮机的蒸汽供水系统需要吸收较多热量而冷却系统中的冷却水和蒸汽轮机排出的气体中有相当一部分热能未经回收，因此现有的包含蒸汽轮机的发电装置还有进一步改进以提高能量转化效率的必要。

如专利号为CN201020181780.1的实用新型专利提供了一种发电厂回热式汽动引风机系统以及发电厂热力循环系统，将引风机从电力驱动改为由蒸汽轮机驱动，一定程度上减少了发电机组本身的耗电量，提高了转化效率，但是该方案改进有限，而且对于燃气轮机常温进气会降低发电效率，因此还有进一步改进的必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采用蒸汽轮机的循环发电装置，以解决现有技术中热量回收不足，发电机组能量转化效率较低的问题。

所述的采用蒸汽轮机的循环发电装置，包括燃气轮机、蒸汽轮机、所述燃气轮机驱动的主发电机和所述蒸汽轮机驱动的蒸汽轮发电机，此外还包括：

进风机，

空气压缩机，通过所述进风机进气，出气口连接到所述燃气轮机的空气进口，

余热锅炉，进气口连接到所述燃气轮机的出气口，进水口连接到水路系统，

汽包，进气口与所述余热锅炉的蒸汽出口相连，

混合器，第一进气口与所述汽包的出气口相连，第二进气口与所述空气压缩机的出气口相连，

过热器，进气口连接到所述混合器的出气口，出气口连接到所述蒸汽轮机的进气口，

所述蒸汽轮机的出气口经气汽换热器的供热管路和汽水换热器的供热管路连接到水路系统的进气口，所述气汽换热器和所述汽水换热器的受热管路分别连接在所述空气压缩机的出气管路和所述水路系统的供水管路。

优选的，所述水路系统包括供水系统和冷却系统，所述冷却系统包括冷凝器、蒸发器和为各设备进行冷却的冷却管路，所述水路系统的进气口为所述冷凝器的进气口，所述冷凝器的出水口经过蒸发器连接到连接到冷却管路，所述冷却管路的回水部分通过所述供水管路连接到供水系统的进水口，所述供水系统的出水口连接到所述余热锅炉的进水口。

优选的，所述供水系统包括设有增压水泵的水箱，所述水箱中设有水温检测器，所述水箱连接有所述供水管路、补水管路和回收管路，所述水箱的出水口为所述供水系统的出水口，所述回收管路的进水口分别连接到所述余热锅炉的排水口和所述蒸汽轮机的排水口，所述补水管路的进水口连接到外部水源。

优选的，所述汽包中设有汽水分离器，所述汽包的排水口连接到所述回收管路的进水口。

优选的，所述空气压缩机的出气管路经所述气汽换热器的受热管路后通过分支管路分别连接到所述燃气轮机和所述混合器。

优选的，所述进风机、空气压缩机受所述蒸汽轮机驱动。

优选的，所述余热锅炉的烟气排出管经气水换热器的加热管路连接到废气净化系统，所述供水系统的出水口经所述气水换热器的受热管路连接到所述余热锅炉的进水口。

本实用新型有下列优点：通过余热锅炉回收燃气轮机排出气体中的大部分热量，转化为蒸汽后经过与高压空气混合过热，产生的蒸汽热量和压力大于现有技术，因此蒸汽轮机的转化效率较高，也不容易发生水蚀现象，排出的蒸汽仍具有较高热量通过对高压气体和供水管路的热交换能大大提高热量回收效率，增加发电装置的能量转化效率。

水路系统将回收的蒸汽用于加热供水管路并提供冷却系统的介质，在冷却后利用回水部分加热后的水和回收汽包、蒸汽轮机和余热锅炉在使用产生的凝结水进一步回收热量，提供给余热锅炉中的水温度较高更容易转化为蒸汽，提高了能量利用效率。由于采用高压供气对混合器和燃气轮机供气，并利用排出蒸汽预加热，因此能有效提高燃气轮机和蒸汽轮机的发电效率节约能源。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的的结构示意图。

上述附图中，1、燃气进气装置，2、燃气轮机，3、主发电机，4、蒸汽轮机，5、空气压缩机，6、进风机，7、蒸汽轮发电机，8、余热锅炉，9、汽包，10、混合器，11、过热器，12、气汽换热器，13、汽水换热器，14、冷却系统，15、供水系统，16、废气净化系统，17、气水换热器。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1：

如图1所示，本实用新型提供了所述的一种采用蒸汽轮机的循环发电装置，包括燃气轮机2、蒸汽轮机4、所述燃气轮机2驱动的主发电机3和所述蒸汽轮机4驱动的蒸汽轮发电机7，此外还包括进风机6、空气压缩机5、余热锅炉8、汽包9、混合器10、过热器11、水路系统、汽水换热器13和气汽换热器12。汽水换热器13用于在蒸汽和水之间进行换热，气汽换热器12用于在蒸汽和气体之间换热。

空气压缩机5的进气口与进风机6的出气口相连，由进风机6进风。空气压缩机5和进风机6也由所述蒸汽轮机4驱动，减少发电机组本身的用电，提高了能量转化的效率。空气压缩机5提供的高压空气能提高燃气轮机2和蒸汽轮机4中的气压，并为燃气轮机2提供助燃气体。燃气进气装置1通过燃气轮机2的燃气进口供给燃气。

余热锅炉8的进气口连接到所述燃气轮机2的出气口，其进水口连接到水路系统，其烟气排出管连接到发电系统的废气排放设备，其蒸汽出口连接到汽包9的进气口，其排水口连接到水路系统的回收管路。

水路系统包括冷却系统14和供水系统15，所述供水系统15包括设有增压水泵的水箱，所述水箱中设有水温检测器，所述水箱连接有所述供水管路、补水管路和回收管路，所述水箱的出水口为所述供水系统15的出水口，所述回收管路的进水口分别连接到所述余热锅炉8的排水口和所述蒸汽轮机4的排水口，所述补水管路的进水口连接到外部水源。

所述冷却系统14包括冷凝器、蒸发器和为各设备进行冷却的冷却管路，所述水路系统的进气口为所述冷凝器的进气口，所述冷凝器的出水口经过蒸发器连接到连接到冷却管路，所述冷却管路的回水部分通过所述供水管路连接到供水系统15中水箱的进水口，所述供水系统15的出水口通过出水管路连接到所述余热锅炉8的进水口。余热锅炉8利用燃气轮机2产生的高温烟气中的热量将供水系统15提供的水转化为高温蒸汽，为蒸汽轮机4提供工作介质。

汽包9除进气口与所述余热锅炉8的出气口相连外，内部还设有汽水分离器，因此其出气口连接到混合器10的第一进气口，其排水口连接到回收管路。回收管路可以为相互独立的与所述水箱相连的多个管道也可以是设有多个进水支管和一个进水总管的管路结构。而空气压缩机5的出气口连接到一个气汽换热器12，再由气汽换热器12经分支管路分别连接到混合器10的第二进气口和所述燃气轮机2的空气进口。这样混合器10在将高压空气和汽包9提供的高温饱和蒸汽混合后在通过混合器10出气口输送到与之相连的过热器11进行进一步加热得到过热蒸汽。

过热器11的出气口与所述蒸汽轮机4的进气口相连输送过热蒸汽，后者通过过热蒸汽工作发电，水含量少，气压高，增强了发电效率，延长了工作寿命。而蒸汽轮机4出气口排出的蒸汽还有较高的热量，因此应通过循环系统进一步回收热量。出气口经气汽换热器12的供热管路和汽水换热器13的供热管路连接到水路系统的进气口，所述气汽换热器12和所述汽水换热器13的受热管路分别连接在所述空气压缩机5的出气管路和所述水路系统的供水管路。这样对高压气体和供水管路的热交换能大大提高热量回收效率，增加发电装置的能量转化效率。

供水系统15利用冷却系统14的回水部分加热后的水和回收汽包9、蒸汽轮机4和余热锅炉8在使用产生的凝结水进一步回收热量，提供给余热锅炉8中的水温度较高更容易转化为蒸汽，提高了能量利用效率。由于采用高压供气对混合器10和燃气轮机2供气，并利用排出蒸汽预加热，因此能有效提高燃气轮机2和蒸汽轮机4的发电效率节约能源。

实施例2：

如图2所示，在实施例1的基础上，本实施例的区别在于对燃气轮机2排放的烟气进行进一步处理。所述余热锅炉8的烟气排出管经气水换热器17的加热管路连接到废气净化系统16，所述供水系统15的出水口经所述气水换热器17的受热管路连接到所述余热锅炉8的进水口。在经过余热锅炉8吸收热量后所排出的烟气仍然具有一定温度，因此能对供水系统15对余热锅炉8供水的出水管路进行进一步加热，气水换热器17用于在高温烟气和水之间换热。这更有利于提高蒸汽产生的效率，回收烟气中的热量，由于烟气中还有一些有害气体，因此气水换热器17排出的烟气要输送到废气净化系统16进行净化以降低污染。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用蒸汽轮机的循环发电装置，包括燃气轮机(2)、蒸汽轮机(4)、所述燃气轮机(2)驱动的主发电机(3)和所述蒸汽轮机(4)驱动的蒸汽轮发电机(7)，其特征在于：还包括：

进风机(6)，

空气压缩机(5)，通过所述进风机(6)进气，出气口连接到所述燃气轮机(2)的空气进口，

余热锅炉(8)，进气口连接到所述燃气轮机(2)的出气口，进水口连接到水路系统，

汽包(9)，进气口与所述余热锅炉(8)的蒸汽出口相连，

混合器(10)，第一进气口与所述汽包(9)的出气口相连，第二进气口与所述空气压缩机(5)的出气口相连，

过热器(11)，进气口连接到所述混合器(10)的出气口，出气口连接到所述蒸汽轮机(4)的进气口，

所述蒸汽轮机(4)的出气口经气汽换热器(12)的供热管路和汽水换热器(13)的供热管路连接到水路系统的进气口，所述气汽换热器(12)和所述汽水换热器(13)的受热管路分别连接在所述空气压缩机(5)的出气管路和所述水路系统的供水管路。

2.根据权利要求1所述的一种采用蒸汽轮机的循环发电装置，其特征在于：所述水路系统包括供水系统(15)和冷却系统(14)，所述冷却系统(14)包括冷凝器、蒸发器和为各设备进行冷却的冷却管路，所述水路系统的进气口为所述冷凝器的进气口，所述冷凝器的出水口经过蒸发器连接到连接到冷却管路，所述冷却管路的回水部分通过所述供水管路连接到供水系统(15)的进水口，所述供水系统(15)的出水口连接到所述余热锅炉(8)的进水口。

3.根据权利要求2所述的一种采用蒸汽轮机的循环发电装置，其特征在于：所述供水系统(15)包括设有增压水泵的水箱，所述水箱中设有水温检测器，所述水箱连接有所述供水管路、补水管路和回收管路，所述水箱的出水口为所述供水系统(15)的出水口，所述回收管路的进水口分别连接到所述余热锅炉(8)的排水口和所述蒸汽轮机(4)的排水口，所述补水管路的进水口连接到外部水源。

4.根据权利要求3所述的一种采用蒸汽轮机的循环发电装置，其特征在于：所述汽包(9)中设有汽水分离器，所述汽包(9)的排水口连接到所述回收管路的进水口。

5.根据权利要求2-4中任一所述的一种采用蒸汽轮机的循环发电装置，其特征在于：所述空气压缩机(5)的出气管路经所述气汽换热器(12)的受热管路后通过分支管路分别连接到所述燃气轮机(2)和所述混合器(10)。

6.根据权利要求1所述的一种采用蒸汽轮机的循环发电装置，其特征在于：所述进风机(6)、空气压缩机(5)受所述蒸汽轮机(4)驱动。

7.根据权利要求5所述的一种采用蒸汽轮机的循环发电装置，其特征在于：所述余热锅炉(8)的烟气排出管经气水换热器(17)的加热管路连接到废气净化系统(16)，所述供水系统(15)的出水口经所述气水换热器(17)的受热管路连接到所述余热锅炉(8)的进水口。