CN210889049U - 一种天然气余热发电用汽轮机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天然气余热发电用汽轮机系统，包括汽轮机、余气锅炉、补燃锅炉、均压箱、乏汽凝汽器、用于为汽轮机待润滑处提供润滑用油的主油箱、冷却水池、发电机；本实用新型实用性强、节能性好，通过设置补燃锅炉，将汽轮机排出的乏汽冷凝成水，连同冷凝乏汽用水一起输送到补燃锅炉中形成蒸汽，作为余气锅炉的动态蒸汽补给，有效地节约了能源，并使供电系统更加稳定；在余气锅炉出现故障或需要检修时，补燃锅炉可以动态地、快速地替代余气锅炉进行正常蒸汽供给，避免了汽轮机因锅炉故障或检修而长期停机造成的供电间断，提升了汽轮机的使用可靠性。

Description

一种天然气余热发电用汽轮机系统

技术领域

本实用新型涉及天然气余热发电技术领域，具体为一种天然气余热发电用汽轮机系统。

背景技术

天然气在输送过程中需要高压，到达用户需要减压；在西气东输工程中一般采用燃机驱动天然气增压机使西气东输管道中压力维持在一定的范围内，在此过程中燃机排放出大量的热气，这些热气的温度较高，目前对这些热气的利用一般是通过热气来加热锅炉内水，产生过热蒸汽，过热蒸汽驱动汽轮机转动产生电能，供给用户使用。

由于燃机释放的热气量不稳定，导致汽轮机的转轴转速经常发生大幅度的变化，这种频繁的转变汽轮机的转轴，会造成发电的不稳定性，影响用户正常用电，也造成了汽轮机的寿命降低；同时，汽轮机排放的乏汽，若直接排出到大气，造成了资源浪费；现有汽轮机系统将乏汽冷凝成水后，输送到锅炉中循环使用，但冷凝乏汽用水直接排回冷水池中，在冷凝过程中，冷凝乏汽用水也吸收了能量，将其直接排回冷水池中，造成了能源浪费。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种天然气余热发电用汽轮机系统，实用性强、可靠性高、节能性好。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种天然气余热发电用汽轮机系统，包括汽轮机、余气锅炉、补燃锅炉、均压箱、乏汽凝汽器、用于为汽轮机待润滑处提供润滑用油的主油箱、冷却水池、发电机；所述汽轮机与发电机相连；

所述余气锅炉过热蒸汽出口依次通过余气锅炉蒸汽出气管路、汽轮机蒸汽进气管路与汽轮机的蒸汽进气口连通，余气锅炉低压过热蒸汽出口依次通过余气锅炉低压蒸汽出气管路、汽轮机低压蒸汽进气管路与汽轮机中段进气口连通；

所述补燃锅炉过热蒸汽出口依次通过补燃锅炉蒸汽出气管路、汽轮机蒸汽进气管路与汽轮机的蒸汽进气口连通，补燃锅炉低压过热蒸汽出口依次通过补燃锅炉低压蒸汽出气管路、汽轮机低压蒸汽进气管路与汽轮机中段进气口连通；补燃锅炉过热蒸汽出口通过补燃管路与余气锅炉进气口连通，余气锅炉进气口处设置止逆阀；

所述均压箱进气口通过均压箱进气管道分别与余气锅炉蒸汽出气管路和补燃锅炉蒸汽出气管路连通；均压箱的出气管路同时连接汽轮机两端的蒸汽密封装置；

所述汽轮机的乏汽出口连接乏汽凝汽器，乏汽凝汽器排液管路经第一除氧器与补燃锅炉的第二进水管路连通；所述冷却水池通过第一冷凝管路与均压箱冷能输入口连通，第一冷凝管路贯穿乏汽凝汽器；所述冷却水池通过第二冷凝管路与第一除氧器连通，第二冷凝管路贯穿乏汽凝汽器；第一除氧器与补燃锅炉第二进水管路连通；冷却水池通过出水管路经第二除氧器分别与余气锅炉进水管路和补燃锅炉进水管路连通；乏汽凝汽器通过多余乏汽排出管路与冷却水池连通。

优选的，所述主油箱通过并联的交流润滑油泵、直流润滑油泵连接所述汽轮机待润滑处；交流润滑油泵和直流润滑油泵互相连锁。

优选的，所述汽轮机蒸汽进气管路上设置流量监测装置和可调阀门一；所述余气锅炉蒸汽出气管路上设置可调阀门二，余气锅炉低压蒸汽出气管路上设置可调阀门三，余气锅炉进水管路上设置可调阀门四；所述补燃管路上设置可调阀门五，补燃锅炉蒸汽出气管路上设置可调阀门六，补燃锅炉低压蒸汽出气管路上设置可调阀门七，补燃锅炉进水管路上设置可调阀门八；所述均压箱进气管道上设置均压箱控制阀。

优选的，所述第一冷凝管路上设置除盐装置。

优选的，所述多余乏汽排出管路上设置气水分离装置。

优选的，所述冷却水池通过第三冷凝管路与第一除氧器连通，第三冷凝管路贯穿乏汽凝汽器。

优选的，所述补燃锅炉设置主燃烧嘴和辅助燃烧嘴。

优选的，所述发电机设置用于进行发电量监测的功率测量装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种天然气余热发电用汽轮机系统，通过设置补燃锅炉，将汽轮机排出的乏汽冷凝成水，连同冷凝乏汽用水一起输送到补燃锅炉中形成蒸汽，为余气锅炉提供动态蒸汽补给，有效地节约了能源，并使供电系统更加稳定；在余气锅炉出现故障或需要检修时，补燃锅炉可以动态地、快速地替代余气锅炉进行正常蒸汽供给，避免了汽轮机因锅炉故障或检修而长期停机造成的供电间断，提升了汽轮机的使用可靠性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中：1、汽轮机；2、余气锅炉；3、补燃锅炉；4、均压箱；5、止逆阀；6、乏汽凝汽器；7、第一冷凝管路；8、第二冷凝管路；9、第三冷凝管路；10、多余乏汽排出管路；11、冷却水池；12、排液管路；13、第一除氧器；14、第二除氧器；15、主油箱；16、交流润滑油泵；17、直流润滑油泵；18、发电机；1-1、汽轮机蒸汽进气管路；1-2、汽轮机低压蒸汽进气管路；1-3、可调阀门一；2-1、余气锅炉蒸汽出气管路；2-2、余气锅炉低压蒸汽出气管路；2-3、余气锅炉进水管路；2-4、可调阀门二；2-5、可调阀门三；2-6、可调阀门四；3-1、补燃锅炉蒸汽出气管路；3-2、补燃锅炉低压蒸汽出气管路；3-3、补燃管路；3-4、补燃锅炉进水管路；3-5、补燃锅炉第二进水管路；

3-6、可调阀门五；3-7、可调阀门六；3-8、可调阀门七；3-9、可调阀门八；4-1、均压箱进气管道；4-2、均压箱控制阀；7-1、除盐装置；10-1、气水分离装置。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种天然气余热发电用汽轮机系统，包括汽轮机1、余气锅炉2、补燃锅炉3、均压箱4、乏汽凝汽器6、主油箱15、冷却水池11和发电机18；汽轮机1与发电机18相连，驱动发电机18发电。

余气锅炉2过热蒸汽出口依次通过余气锅炉蒸汽出气管路2-1、汽轮机蒸汽进气管路1-1与汽轮机1的蒸汽进气口连通，余气锅炉2低压过热蒸汽出口依次通过余气锅炉低压蒸汽出气管路2-2、汽轮机低压蒸汽进气管路1-2与汽轮机1中段进气口连通，余气锅炉蒸汽出气管路2-1上设置可调阀门二2-4，余气锅炉低压蒸汽出气管路2-2上设置可调阀门三2-5；利用燃机余热加热余气锅炉2，向汽轮机1提供转动所需的蒸汽，进而驱动发电机18发电。

汽轮机蒸汽进气管路1-1上设置有流量监测装置和可调阀门一1-3，发电机18设置用于进行发电量监测的功率测量装置；可以实时监测发电量和蒸汽流量，通过调节可调阀门一1-3，控制蒸汽流量，从而适应发电量需求。

均压箱4进气口通过均压箱进气管道4-1与余气锅炉蒸汽出气管路2-1连通；均压箱4的出汽管路同时连接汽轮机1两端的蒸汽密封装置，均压箱进气管道4-1上设置均压箱控制阀4-2；均压箱4为汽轮机1两端提供蒸汽密封压力，根据其内部设置有温度和压力测量装置的测量值，调节均压箱控制阀4-2，从而可以调节轮机1两端的蒸汽密封压力的大小。

补燃锅炉3过热蒸汽出口依次通过补燃锅炉蒸汽出气管路3-1、汽轮机蒸汽进气管路1-1与汽轮机1的蒸汽进气口连通，补燃锅炉3低压过热蒸汽出口依次通过补燃锅炉低压蒸汽出气管路3-2、汽轮机低压蒸汽进气管路1-2与汽轮机1中段进气口连通；补燃锅炉3过热蒸汽出口通过补燃管路3-3与余气锅炉2进气口连通；均压箱4进气口通过均压箱进气管道4-1与补燃锅炉蒸汽出气管路3-1连通；补燃管路3-3上设置可调阀门五3-6，补燃锅炉蒸汽出气管路3-1上设置可调阀门六3-7，补燃锅炉低压蒸汽出气管路3-2上设置可调阀门七3-8，

在正常工作状态下，补燃锅炉3不直接向汽轮机1提供蒸汽，即可调阀门六3-7、可调阀门七3-8是关闭状态，而是通过补燃管路3-3将蒸汽补给到余气锅炉2中，以弥补因燃机释放热量不均匀造成蒸汽流量不稳定的影响，从而使汽轮机1运行更加稳定；余气锅炉2进气口处设置止逆阀5，这样可以避免余气锅炉2中的高压蒸汽进入补燃管路3-3，使补燃锅炉3中的高压蒸汽顺利进入余气锅炉2；补燃锅炉3设置主燃烧嘴和辅助燃烧嘴，主燃烧嘴利用燃机余热对补燃锅炉3进行加热，辅助燃烧嘴利用煤气对补燃锅炉3进行加热；在燃机余热充足情况下，利用主燃烧嘴对补燃锅炉3加热，在发电量较大，燃机余热不充足的情况下，切换至辅助燃烧嘴加热。

若余气锅炉2出现故障或者需要进行检修，关闭可调阀门二2-4、可调阀门三2-5和可调阀门五3-6，将余气锅炉2与供汽回路切断，同时打开可调阀门六3-7、可调阀门七3-8，利用补燃锅炉3直接向汽轮机1提供蒸汽；由于补燃锅炉3一直处于加热状态，因此利用补燃锅炉3代替余气锅炉2时，不需要进行长时间加热，而是可以快速地向汽轮机1提供转动所需蒸汽，从而避免了因切换锅炉时间过长，造成汽轮机1长期停机，从而影响供电，造成能源浪费；余气锅炉2排除故障或检修完毕后，可以调节相应阀门，重新切换至余气锅炉2直接向汽轮机1提供蒸汽，补燃锅炉3仍作为蒸汽补给用途。

汽轮机1的乏汽出口连接乏汽凝汽器6，乏汽凝汽器6排液管路12经第一除氧器13与补燃锅炉3的第二进水管路3-5连通；汽轮机1排出的乏汽经乏汽凝汽器6冷凝成水后，通过排液管路12输送到补燃锅炉3循环利用，形成蒸汽，节约了能源。

系统设置了用于为乏汽提供冷凝用水的第一冷凝管路7和第二冷凝管路8；冷却水池11通过第一冷凝管路7，与均压箱4冷能输入口连通，第一冷凝管路7贯穿乏汽凝汽器6，第一冷凝管路7上设置除盐装置7-1；第一冷凝管路7中的冷凝用水经过除盐后进入均压箱4，既对乏汽起到了冷凝作用，还使冷凝用水进入均压箱4再次使用；冷却水池11通过第二冷凝管路8与第一除氧器13连通，第二冷凝管路8贯穿乏汽凝汽器6，第一除氧器13与补燃锅炉第二进水管路3-5连通；第二冷凝管路8的冷凝用水对乏汽冷凝后通过第一除氧器13和补燃锅炉第二进水管路3-5后进入补燃锅炉3，冷凝用水在对乏汽冷凝时，吸收了温度能量，将冷凝用水送入补燃锅炉3进行加热形成蒸汽需要的能量较少，避免了资源的浪费。

冷却水池11通过出水管路经第二除氧器14分别与余气锅炉进水管路2-3和补燃锅炉进水管路3-4连通，余气锅炉进水管路2-3上设置可调阀门四2-6，补燃锅炉进水管路3-4上设置可调阀门八3-9；在正常工作时，冷却水池11直接向余气锅炉2通过提供加热用水，由于补燃锅炉3只是作为蒸汽补给用，所需用水量不大，因此，只需将第二冷凝管路8的冷凝用水以及乏汽冷凝水作为其加热用水；在发电量较大，燃机余热不充足的情况下，需要补燃锅炉3提供较多的补给蒸汽时，或者余气锅炉2出现故障或进行检修，补燃锅炉3需要直接向汽轮机1提供蒸汽时，打开可调阀门八3-9，在使用第二冷凝管路8的冷凝用水以及乏汽冷凝水同时，也使用冷却水池11提供的水资源，既保证足够的蒸汽量，也保证了资源的有效使用。

冷却水池11还可以通过备用的第三冷凝管路9与第一除氧器13连通，第三冷凝管路9贯穿乏汽凝汽器6；第三冷凝管路9的冷凝水对乏汽冷凝后通过第一除氧器13、补燃锅炉第二进水管路3-5进入补燃锅炉3；当第二冷凝管路8不能满足乏汽的换热负荷时，启用第三冷凝管路9。

乏汽凝汽器6设置了与冷却水池11连通的多余乏汽排出管路10，多余乏汽排出管路10上设置气水分离装置10-1；若乏汽凝汽器6内顶部聚集较多未被及时冷凝的乏汽，会导致热交换效率降低，通过多余乏汽排出管路10将这些没有被及时冷凝的乏汽输送至气水分离装置10-1进行气水分离后，气体排出到空气中，形成的液体返回冷却水池11中重新利用。

主油箱15通过并联的交流润滑油泵16、直流润滑油泵17连接所述汽轮机1，为汽轮机待润滑处提供润滑用油，交流润滑油泵16和直流润滑油泵17互相连锁；交流润滑油泵16采用三相交流电动机来驱动，直流润滑油泵采17通过蓄电池供电的直流电动机来驱动，正常情况下采用交流润滑油泵16，当交流电突然断电或出现事故时，自动切换到直流润滑油泵17，以保证供油安全和不间断。

使用本实用新型时，在正常情况下，利用燃机余气对余气锅炉2加热，直接为汽轮机1提供正常运转用蒸汽；汽轮机1产生的乏汽冷凝成水后，和冷凝用水一起输送到补燃锅炉3中；燃机余气对补燃锅炉3加热，生成补给蒸汽输送至余气锅炉2。

在发电量要求过大，燃机余气不足时，利用燃机余气对余气锅炉2加热，直接为汽轮机1提供正常运转用蒸汽；乏汽冷凝水、冷凝用水和冷水池11的水一起输送到补燃锅炉3中；切换煤气对补燃锅炉3进行加热，生成补给蒸汽输送至余气锅炉2。

在余气锅炉2出现故障或者需要维修时，乏汽冷凝水、冷凝用水和冷水池11的水一起输送到补燃锅炉3中，利用燃机余气对补燃锅炉3加热，直接为汽轮机1提供正常运转用蒸汽。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种天然气余热发电用汽轮机系统，其特征在于：包括汽轮机（1）、余气锅炉（2）、补燃锅炉（3）、均压箱（4）、乏汽凝汽器（6）、用于为汽轮机待润滑处提供润滑用油的主油箱（15）、冷却水池（11）、发电机（18）；所述汽轮机（1）与发电机（18）相连；

所述余气锅炉（2）过热蒸汽出口依次通过余气锅炉蒸汽出气管路（2-1）、汽轮机蒸汽进气管路（1-1）与汽轮机（1）的蒸汽进气口连通，余气锅炉（2）低压过热蒸汽出口依次通过余气锅炉低压蒸汽出气管路（2-2）、汽轮机低压蒸汽进气管路（1-2）与汽轮机（1）中段进气口连通；

所述补燃锅炉（3）过热蒸汽出口依次通过补燃锅炉蒸汽出气管路（3-1）、汽轮机蒸汽进气管路（1-1）与汽轮机（1）的蒸汽进气口连通，补燃锅炉（3）低压过热蒸汽出口依次通过补燃锅炉低压蒸汽出气管路（3-2）、汽轮机低压蒸汽进气管路（1-2）与汽轮机（1）中段进气口连通；补燃锅炉（3）过热蒸汽出口通过补燃管路（3-3）与余气锅炉（2）进气口连通，余气锅炉（2）进气口处设置止逆阀（5）；

所述均压箱（4）进气口通过均压箱进气管道（4-1）分别与余气锅炉蒸汽出气管路（2-1）和补燃锅炉蒸汽出气管路（3-1）连通；均压箱(4)的出气管路同时连接汽轮机（1）两端的蒸汽密封装置；

所述汽轮机（1）的乏汽出口连接乏汽凝汽器（6），乏汽凝汽器（6）排液管路（12）经第一除氧器（13）与补燃锅炉（3）的第二进水管路（3-5）连通；所述冷却水池（11）通过第一冷凝管路（7）与均压箱（4）冷能输入口连通，第一冷凝管路（7）贯穿乏汽凝汽器（6）；所述冷却水池（11）通过第二冷凝管路（8）与第一除氧器（13）连通，第二冷凝管路（8）贯穿乏汽凝汽器（6）；第一除氧器（13）与补燃锅炉第二进水管路（3-5）连通；冷却水池（11）通过出水管路经第二除氧器（14）分别与余气锅炉进水管路（2-3）和补燃锅炉进水管路（3-4）连通；乏汽凝汽器（6）通过多余乏汽排出管路（10）与冷却水池（11）连通。

2.根据权利要求1所述的一种天然气余热发电用汽轮机系统，其特征在于：所述主油箱（15）通过并联的交流润滑油泵(16)、直流润滑油泵(17)连接所述汽轮机（1）待润滑处；交流润滑油泵(16)和直流润滑油泵(17)互相连锁。

3.根据权利要求2所述的一种天然气余热发电用汽轮机系统，其特征在于：所述汽轮机蒸汽进气管路（1-1）上设置流量监测装置和可调阀门一（1-3）；所述余气锅炉蒸汽出气管路（2-1）上设置可调阀门二（2-4），余气锅炉低压蒸汽出气管路（2-2）上设置可调阀门三（2-5），余气锅炉进水管路（2-3）上设置可调阀门四（2-6）；所述补燃管路（3-3）上设置可调阀门五（3-6），补燃锅炉蒸汽出气管路（3-1）上设置可调阀门六（3-7），补燃锅炉低压蒸汽出气管路（3-2）上设置可调阀门七（3-8），补燃锅炉进水管路（3-4）上设置可调阀门八（3-9）；所述均压箱进气管道（4-1）上设置均压箱控制阀（4-2）。

4.根据权利要求1所述的一种天然气余热发电用汽轮机系统，其特征在于：所述第一冷凝管路（7）上设置除盐装置（7-1）。

5.根据权利要求1所述的一种天然气余热发电用汽轮机系统，其特征在于：所述多余乏汽排出管路（10）上设置气水分离装置（10-1）。

6.根据权利要求1所述的一种天然气余热发电用汽轮机系统，其特征在于：所述冷却水池（11）通过第三冷凝管路（9）与第一除氧器（13）连通，第三冷凝管路（9）贯穿乏汽凝汽器（6）。

7.根据权利要求1所述的一种天然气余热发电用汽轮机系统，其特征在于：所述补燃锅炉（3）设置主燃烧嘴和辅助燃烧嘴。

8.根据权利要求1所述的一种天然气余热发电用汽轮机系统，其特征在于：所述发电机（18）设置用于进行发电量监测的功率测量装置。

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