CN209761562U - 一种联合循环发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种联合循环发电系统，包括燃气‑蒸汽联合循环发电子系统，还包括用于加热进入燃气‑蒸汽联合循环发电子系统的压缩机的空气的压缩机进口空气加热子系统。本实用新型利用压缩机进口空气加热子系统对进入燃气‑蒸汽联合循环发电子系统的压缩机的空气进行加热，从而提高压缩机进口空气温度，解决了燃气轮机进气系统在恶劣天气条件下出现的冰堵和湿堵的问题，减轻环境参数变化对机组运行的影响；同时可以使燃气‑蒸汽联合循环在部分负荷下节省燃料，提高联合循环效率，为电厂节约生产成本。

Description

一种联合循环发电系统

技术领域

本实用新型涉及燃气-蒸汽联合循环发电技术领域，更具体地说，涉及一种联合循环发电系统。

背景技术

燃气轮机作为一个国家先进制造业的代表，它的发展对我国能源装备技术发展与研究甚至于国民经济具有较大影响，在能源领域具有不可替代的作用。目前，较为先进的燃气轮机可靠性超过99％，可利用率超过96％，在联合循环ISO工况运行中出力超过670MW，发电效率大于62％。

但是，燃气轮机进气系统在恶劣天气条件下较易出现冰堵和湿堵的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种联合循环发电系统，以解决燃气轮机进气系统在恶劣天气条件下出现的冰堵和湿堵的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种联合循环发电系统，包括燃气-蒸汽联合循环发电子系统，还包括用于加热进入所述燃气-蒸汽联合循环发电子系统的压缩机的空气的压缩机进口空气加热子系统。

优选的，上述联合循环发电系统中，所述压缩机进口空气加热子系统包括：

通有热媒的换热器，所述换热器具有供空气进入的空气入口、与所述压缩机的进口连接的空气出口、供热媒进入的热媒入口和供热媒排出的热媒出口；

用于加热热媒的加热装置；

用于向所述热媒入口通入热媒的热媒输入管道；

用于将所述热媒出口排出的热媒输送到所述加热装置的热媒输出管道。

优选的，上述联合循环发电系统中，所述热媒输入管道上设置有提高热媒压力的高压泵和位于所述高压泵进口侧的控制阀。

优选的，上述联合循环发电系统中，所述热媒输出管道上设置有节流阀。

优选的，上述联合循环发电系统中，所述热媒为水。

优选的，上述联合循环发电系统中，所述燃气-蒸汽联合循环发电子系统包括：

给水泵；

低压省煤器，其进水口与所述给水泵的出水口连接；

并联设置的低压支路和高压支路，两者的进水口均与所述低压省煤器的出水口连接，所述高压支路上设置有高压给水泵；

与所述低压支路的出水口连接的低压蒸发器；

与所述高压支路的出水口连接的高压省煤器。

优选的，上述联合循环发电系统中，所述高压支路的出水侧并联有第一高压出路和第二高压出路，所述第一高压出路与所述高压省煤器连接，所述第二高压出路与所述换热器的热媒入口连接；

其中，所述第二高压出路与所述高压支路形成所述热媒输入管道；

所述低压省煤器形成所述加热装置，所述热媒输出管道的出口与所述低压省煤器的进水口连接。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的联合循环发电系统包括燃气-蒸汽联合循环发电子系统，还包括用于加热进入燃气-蒸汽联合循环发电子系统的压缩机的空气的压缩机进口空气加热子系统。

本实用新型利用压缩机进口空气加热子系统对进入燃气-蒸汽联合循环发电子系统的压缩机的空气进行加热，从而提高压缩机进口空气温度，解决了燃气轮机进气系统在恶劣天气条件下出现的冰堵和湿堵的问题，减轻环境参数变化对机组运行的影响；同时可以使燃气-蒸汽联合循环在部分负荷下节省燃料，提高联合循环效率，为电厂节约生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的联合循环发电系统的结构原理图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种联合循环发电系统，解决了燃气轮机进气系统在恶劣天气条件下出现的冰堵和湿堵的问题。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考附图1，本实用新型实施例提供的联合循环发电系统包括燃气-蒸汽联合循环发电子系统，还包括用于加热进入燃气-蒸汽联合循环发电子系统的压缩机A1的空气的压缩机进口空气加热子系统。

本实用新型利用压缩机进口空气加热子系统对进入燃气-蒸汽联合循环发电子系统的压缩机A1的空气进行加热，从而提高压缩机A1进口空气温度，解决了燃气轮机进气系统在恶劣天气条件下出现的冰堵和湿堵的问题，减轻环境参数变化对机组运行的影响；同时可以使燃气-蒸汽联合循环在部分负荷下节省燃料，提高联合循环效率，为电厂节约生产成本。

优选的，压缩机进口空气加热子系统包括通有热媒的换热器，换热器具有供空气进入的空气入口、与压缩机A1的进口连接的空气出口、供热媒进入的热媒入口和供热媒排出的热媒出口；用于加热热媒的加热装置；用于向热媒入口通入热媒的热媒输入管道；用于将热媒出口排出的热媒输送到加热装置的热媒输出管道18。

本实用新型首先利用加热装置加热热媒，接着利用热媒输入管道向换热器的热媒入口通入热媒，利用热媒加热换热器通过的空气，接着加热后的空气进入压缩机A1的进口，换热后的热媒由热媒输出管道18输送到加热装置，进入下一循环。

本实用新型利用热媒的循环工作实现对压缩机A1的空气进行加热，结构简单，节省能源。当然，本实用新型还可以利用单独的加热丝来直接加热压缩机A1的进口处管道内的空气。

进一步的，热媒输入管道上设置有提高热媒压力的高压泵和位于高压泵进口侧的控制阀B12。本申请通过高压泵提高热媒压力，从而利用高压热媒加热压缩机A1进口空气，提高了换热效率；还利用控制阀B12控制热媒的流量，便于控制压缩机A1进口空气温度。当然，本申请还可以不设置高压泵，仅利用高温热媒提高压缩机A1进口空气温度。

热媒输出管道18上设置有节流阀C2。本实用新型可通过节流阀C2调节经过换热器的热媒质量流量，由此控制进入压缩机A1的空气温度。当然，本实用新型还可以通过控制加热装置的加热温度，来控制进入压缩机A1的空气温度。

优选的，热媒为水。此时，换热器采用空气-水换热方式，换热效率较高。当然，上述热媒还可以为其他介质，如空气、油等。

具体的实施方式中，燃气-蒸汽联合循环发电子系统包括给水泵B11；低压省煤器B6，其进水口与给水泵B11的出水口连接；并联设置的低压支路14和高压支路17，两者的进水口均与低压省煤器B6的出水口连接，高压支路17上设置有高压给水泵B13；与低压支路14的出水口连接的低压蒸发器B5；与高压支路17的出水口连接的高压省煤器B3。本实施例的燃气-蒸汽联合循环发电子系统包括由低压支路14和高压支路17分隔而成的双压无再热余热锅炉。当然，燃气-蒸汽联合循环发电子系统还可以包括其他形式的锅炉。

为了进一步优化上述技术方案，高压支路17的出水侧并联有第一高压出路19和第二高压出路27，第一高压出路19与高压省煤器B3连接，第二高压出路27与换热器的热媒入口连接；其中，第二高压出路27与高压支路17形成热媒输入管道；低压省煤器B6形成加热装置，热媒输出管道18的出口与低压省煤器B6的进水口连接。

本实施例将燃气-蒸汽联合循环发电子系统中，经高压给水泵B13升压后的水分流为两股，一股通过管路19进入高压省煤器B3等高压部分吸热做功。另一部分通过管路27进入换热器与压缩机A1进口空气进行换热，进入压缩机A1的空气经高温高压水加热升温。高温高压水在换热器中放热降温降压后，流经管路18通过节流阀C2与给水泵B11出口水汇合共同进入低压省煤器B6进口。高压给水泵B13出口水加热压缩机A1进口空气系统中可通过节流阀C2调节经过换热器的质量流量，由此控制进入压缩机A1的空气温度。

本实施例利用燃气-蒸汽联合循环发电子系统原有的低压省煤器B6形成加热装置，利用燃气-蒸汽联合循环发电子系统原有的高压支路17形成热媒输入管道的部分结构，无需设置单独的加热装置和热媒输入管道，简化了结构，改造方便，提效明显。当然，本实用新型的压缩机进口空气加热子系统还可以为一个单独的系统，采用单独的加热装置和单独的热媒输入管道。

如图1所示，空气由管路1输入到换热器，经加热后的空气由管路2输送到压缩机A1；天然气由管路3输入到燃烧室A2；高压过热器B1通过管路4与燃气轮机透平A3烟气出口连接；高压过热器B1、高压蒸发器B2、高压省煤器B3、低压过热器B4、低压蒸发器B5、低压省煤器B6的烟气通道分别通过管路5、6、7、8、9连接，并通过管路10排出；给水泵B11通过管路11输入到低压省煤器B6的水输入管路12，低压省煤器B6的水输出管路13分隔为两个支路，一个为管路14与低压蒸发器B5连接，接着通过低压蒸发器B5与低压过热器B4之间的管路15，再由管路16、24输送到低压汽缸B8，低压汽缸B8做功带动发电机B9发电，再由管路25输送到凝汽器B10，再经管路26回流到给水泵B11；另一个支路为管路17，接着分隔为管路19和管路27，管路19与高压省煤器B3连接，接着通过管路20、21、22，依次流经高压蒸发器B2、高压过热器B1、高压汽缸B7，再通过管路23与管路16的蒸汽汇合；管路27将高压给水输入到换热器对进入压缩机A1的空气进行加热。

本实用新型实施例提供的联合循环发电系统的工作过程如下：

燃气-蒸汽联合循环发电子系统中空气经换热器加热升温后进入压缩机A1，压缩机A1的出口与燃烧室A2的进口连接，天然气进入燃烧室A2与空气混合燃烧，燃烧室A2的出口与燃气轮机透平A3进口连接，燃烧后的烟气进入燃气轮机做功；燃气轮机透平A3的出口与双压无再热余热锅炉的入口连接，烟气依次流过高压过热器B1、高压蒸发器B2、高压省煤器B3、低压过热器B4、低压蒸发器B5、低压省煤器B6。

余热锅炉总给水经过低压省煤器B6吸热后分为高、低压两路，低压一路给水经过低压蒸发器B5、低压过热器B4进入低压缸推动汽轮机做功。

高压一路给水经过高压给水泵B13升压后，一部分进入进气加热系统加热压缩机A1进口空气，另一部分经高压省煤器B3、高压蒸发器B2、高压过热器B1吸热后进入高压汽缸B7做功。

做完功的高压乏气与低压过热蒸汽混合后进入低压汽缸B8继续做功，乏气然后进入凝汽器B10冷却，经给水泵B11升压后继续下一循环。

燃气-蒸汽联合循环发电系统中顶循环以天然气和空气作为工质，底循环以循环水作为工质。

投运压缩机进口空气加热子系统后，压缩机A1进口空气温度升高，通过调节燃气轮机负荷率，联合循环发电子系统可以在部分负荷下保持总输出功率不变，燃料耗量降低，联合循环效率升高。

与传统联合循环发电系统相比，本实用新型的联合循环发电系统可以解决燃气轮机进气系统在恶劣天气条件下出现冰堵和湿堵等问题，以减轻环境参数变化对机组运行的影响，同时提高联合循环机组低负荷运行时的效率。具有显著的热力学集成优势和经济性优势；表1列出了100％负荷时热力学分析基础数据。

表1燃气-蒸汽联合循环热力学分析基础数据

表2为以88.14％负荷运行时未投入燃气轮机进气加热系统时各节点参数。

表3为88.14％负荷时投入燃气轮机进气加热系统，将压缩机A1进口空气温度加热至35℃时各节点参数

针对环境温度为12.5℃，压力为1.016bar，模拟联合循环机组分别在62％、82％、88.14％、100％负荷时投运进气加热系统，使压缩机A1进口温度达到35℃，通过调整燃气轮机负荷率改变燃气轮机功率，然后使汽机跟随燃气轮机调节保持联合循环功率不变，进而研究进气加热系统对联合循环性能的影响。

表4为燃气轮机进气加热系统投运前后热力学性能数据

由表4中数据可以看出：

这种新型的联合循环发电系统，在低于88.14％负荷时投运压缩机进口空气加热子系统可以有效地降低天然气消耗量，提高联合循环效率，从而达到节能减排效果。

投入压缩机进口空气加热子系统将温度由12.5℃提高至35℃时，62％、82％、、88.14％所需要的加热循环水量分别为12.00kg/s、13.45kg/s、14.55kg/s。

投入压缩机进口空气加热子系统将温度由12.5℃提高至35℃时，在低于88.14％的负荷区间，可通过调整燃气轮机负荷率保持联合循环输出功率不变，62％、82％、88.14％负荷下燃气轮机负荷率可分别提高0.10、0.13、0.14。

联合循环机组在100％负荷运行时，投入压缩机进口空气加热子系统，压缩机A1进气温度提升，联合循环输出功率将会降低。

这种新型的联合循环系统，压缩机A1进气温度由12.5℃提高至35℃时，联合循环机组在62％、82％、88.14％负荷下均可通过调整燃气轮机负荷率保持联合循环输出功率不变，天然气消耗量可分别降低0.16kg/s、0.13kg/s、0.11kg/s。

这种新型的联合循环系统，压缩机A1进气温度由12.5℃提高至35℃时，联合循环机组在62％、82％、88.14％负荷下，其联合循环效率可分别提高1.4％、1.04％、0.79％。

联合循环在100％负荷下，提升压缩机A1进气温度，将会使联合循环效率持续降低。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种联合循环发电系统，包括燃气-蒸汽联合循环发电子系统，其特征在于，还包括用于加热进入所述燃气-蒸汽联合循环发电子系统的压缩机(A1)的空气的压缩机进口空气加热子系统。

2.根据权利要求1所述的联合循环发电系统，其特征在于，所述压缩机进口空气加热子系统包括：

通有热媒的换热器，所述换热器具有供空气进入的空气入口、与所述压缩机(A1)的进口连接的空气出口、供热媒进入的热媒入口和供热媒排出的热媒出口；

用于加热热媒的加热装置；

用于向所述热媒入口通入热媒的热媒输入管道；

用于将所述热媒出口排出的热媒输送到所述加热装置的热媒输出管道(18)。

3.根据权利要求2所述的联合循环发电系统，其特征在于，所述热媒输入管道上设置有提高热媒压力的高压泵和位于所述高压泵进口侧的控制阀(B12)。

4.根据权利要求2所述的联合循环发电系统，其特征在于，所述热媒输出管道(18)上设置有节流阀(C2)。

5.根据权利要求2所述的联合循环发电系统，其特征在于，所述热媒为水。

6.根据权利要求5所述的联合循环发电系统，其特征在于，所述燃气-蒸汽联合循环发电子系统包括：

给水泵(B11)；

低压省煤器(B6)，其进水口与所述给水泵(B11)的出水口连接；

并联设置的低压支路(14)和高压支路(17)，两者的进水口均与所述低压省煤器(B6)的出水口连接，所述高压支路(17)上设置有高压给水泵(B13)；

与所述低压支路(14)的出水口连接的低压蒸发器(B5)；

与所述高压支路(17)的出水口连接的高压省煤器(B3)。

7.根据权利要求6所述的联合循环发电系统，其特征在于，所述高压支路(17)的出水侧并联有第一高压出路(19)和第二高压出路(27)，所述第一高压出路(19)与所述高压省煤器(B3)连接，所述第二高压出路(27)与所述换热器的热媒入口连接；

其中，所述第二高压出路(27)与所述高压支路(17)形成所述热媒输入管道；

所述低压省煤器(B6)形成所述加热装置，所述热媒输出管道(18)的出口与所述低压省煤器(B6)的进水口连接。