CN216477510U - 一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，包括燃气发电机组、余热锅炉、抽凝背汽轮机发电机组，燃气发电机组的烟气出口和余热锅炉的烟气进口连通；所述抽凝背汽轮机发电机组包括依次串联的低压缸、3S离合器、发电机、齿轮箱和高压缸，高压缸的进汽口连通余热锅炉的高压蒸汽出口，高压缸的排汽口连通蒸汽连通管；低压缸的进汽口通过蒸汽连通管连通高压缸的排汽口，低压缸的进汽口通过蒸汽连通管连通余热锅炉的低压蒸汽出口。本实用新型提高了机组适应负荷变化的能力，解决了采用背压式汽轮机或抽凝式汽轮机的不足的问题，在多种负荷工况下可进行灵活调节，提高机组运行经济性，该系统结构简单，易于实施。

Description

一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统

技术领域

本实用新型涉及一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，属于分布式供能技术领域。

背景技术

分布式供能系统是指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70％以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式。分布式能源按原动机类型划分通常有燃气内燃机及燃气轮机，其本质为余热的高效利用。燃气轮机分布式能源系统适合于具有一定规模和较高品位余热产品为主的情况，常常应用于具有一定规模的工业园区，尤其是有蒸汽需求的用户。

分布式供能系统用户侧的用能情况通常比较复杂，负荷受季节及生产等因素的影响波动性较大。对于工业园区，生产用蒸汽负荷受市场需求影响较大，同时也受季节性等因素影响，项目开发前期负荷预测往往与投产后的实际负荷差距较大。因此，贴近用户侧的分布式供能系统对于机组灵活性及负荷调节能力的要求相较于传统集中式电站更高。常规的燃气轮机分布式能源系统通常采用传统的抽凝式或背压式汽轮机机组或两种机组互相搭配的方式，采用抽凝式汽轮机在一定程度上具备机组发电灵活性，但供热能力降低，背压式汽轮机供热能力强，但机组负荷调节能力较差，对于有较大蒸汽负荷需求且波动性大的用户较难更好的满足负荷侧调节需求，需额外配置蒸汽锅炉等辅助措施来满足调峰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，通过采用抽凝背汽轮发电机组、储能技术调节方法等与分布式供能系统进行耦合集成，提高了机组适应负荷变化的能力，解决了采用背压式汽轮机或抽凝式汽轮机的调节能力及负荷供应能力不足的问题，实现在多种负荷工况下可进行灵活调节，提高机组运行经济性，该系统结构简单，发电效率高，且易于实施；同时充分利用了系统中的余热，提高了整个系统综合能源利用效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，包括燃气发电机组、余热锅炉、抽凝背汽轮机发电机组，燃气发电机组的烟气出口和余热锅炉的烟气进口连通；所述抽凝背汽轮机发电机组包括依次串联的低压缸、3S离合器、发电机、齿轮箱和高压缸，高压缸的进汽口连通余热锅炉的高压蒸汽出口，高压缸的排汽口连通蒸汽连通管；低压缸的进汽口通过蒸汽连通管连通高压缸的排汽口，低压缸的进汽口通过蒸汽连通管连通余热锅炉的低压蒸汽出口。配置的抽凝背汽轮机发电机组采用高转速高压缸，所述的高压缸采用高转速转子，转速可达6000r/min，替代了传统的低转速转子方式，可提高汽轮机整体发电效率3％左右；所述的低压缸通过联轴器依次与3S离合器及蒸汽轮发电机连接，可实现啮合或脱开，所述的3S离合器可实现低压缸与蒸汽轮发电机转子的连接或断开，实现高压缸与低压缸的联合运行或两者的独立运行等功能，机组可实现纯凝工况运行、背压工况运行、抽凝工况三种运行模式，满足各种负荷工况调节需求。在纯凝发电工况运行时，低压缸通过联轴器依次与3S离合器、蒸汽轮发电机组连接，实现啮合。此时，余热锅炉高压蒸汽通过管道连接进汽阀进入抽凝背汽轮机组高压缸，高压蒸汽在汽轮机优先做功后通过尾部抽汽口及排汽口进入联通管，然后与余热锅炉低压蒸汽通过蒸汽联通管混合后进入低压缸作功发电排入凝汽器，保证汽轮机实现最大发电出力及发电效率。

前述的一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统中，所述低压缸的排汽口、凝汽器、凝水泵、除氧器和给水泵依次连通，给水泵的出水口和余热锅炉的补水口连通。由凝汽器后冷凝的凝结水通过管道连接除氧水箱，除氧水箱依次连接锅炉给水泵，由锅炉给水泵连接余热锅炉。

前述的一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统中，所述余热锅炉内的末端设有烟气热水加热器，烟气热水加热器的出水口和换热器的一次循环水进口连通，换热器的一次循环水出口和烟气热水加热器的进水口连通；换热器的二次出水口和热水溴化锂机的进水口连通，热水溴化锂机的出水口和换热器的二次进水口连通。

前述的一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统中，换热器的二次出水口和蓄能装置的热水进口连通，热水溴化锂机的冷水出口和蓄能装置的冷水进口连通；换热器的二次出水口和外供热水管连通，蓄能装置的热水出口和外供热水管连通；热水溴化锂机的冷水出口和外供冷水管连通，蓄能装置的冷水出口和外供冷水管连通。燃气轮机产生的高温烟气进入余热锅炉后通过汽水换热后排烟温度通常在100℃左右，为充分利用烟气余热，在余热锅炉尾部增设烟气热水加热器，通过烟气热水加热器后排烟温度降至75～80℃或以下，换热产生的低温热水可达到90℃左右，产生的一次热媒水通过管道连接进入换热器产生二次热水，冬季或过渡季可以供给能源站或外部热用户的供热和生活热水用，夏季热水进入热水型溴化锂机组产生7℃冷水供给用户空调制冷，当冷负荷或热水需求减少时，多余的热水或冷水还可通过管道连接进入蓄冷/蓄热装置储存进行负荷调节，既可以提高系统能源利用效率，又可以满足用户的灵活性用能需求。

前述的一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统中，所述蒸汽连通管和分汽缸连通，分汽缸的出汽口连通外供蒸汽管，分汽缸经蒸汽溴化锂机和冷水供管连通，分汽缸经汽水换热器和热水供管连通。

由余热锅炉通过低压蒸汽管道连接到蒸汽联通管，余热锅炉高压蒸汽通过管道连接进汽阀进入抽凝背汽轮机组高压缸，高压蒸汽在汽轮机优先做功后通过尾部抽汽口及排汽口进入联通管后引出，蒸汽联通管分别连接汽轮机高压缸和低压缸，2股低压蒸汽通过蒸汽联通管混合后进入低压缸作功发电排入凝汽器，蒸汽连通管上还有设有对外供汽的接口，通过该接口连接至外供蒸汽管道对外输送给热用户。

前述的一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统的运行方法，包括下述内容：在冬季或夏季，供暖、供冷或工业蒸汽需求正常工况时，用户供热需求处于平均负荷工况，来自高压缸的排汽及余热锅炉低压蒸汽通过联通管由全部进入低压缸模式，切换到部分引入低压缸和部分引入分汽缸，蒸汽流量通过抽汽调节阀进行调节；在冬季或夏季供暖、供冷高峰或工业蒸汽需求大的工况时，用户供热需求达到高峰，低压缸停机，并通过3S离合器与高压缸脱开；同时，来自高压缸的排汽也从部分引入低压缸和部分引入分汽缸模式切换到全部去分汽缸，系统实现供热最大化。

与现有技术相比，本实用新型提高了系统及机组的适应负荷变化的能力，解决了采用背压式汽轮机或抽凝式汽轮机的调节能力及负荷供应能力不足的问题，在多种负荷工况下可进行灵活调节，可适应分布式能源项目负荷波动大的特点，提高机组运行经济性，该系统结构简单，发电效率高，易于实施；同时，该系统将低温余热与蓄冷蓄热技术进行集成，既可以满足同时供冷、热、汽、水等多种能源，实现削峰填谷，提高了系统适应宽负荷变工况调节能力，提高了整个系统综合能源利用效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施例的结构示意图。

附图标记：1-燃气发电机组，2-余热锅炉，3-烟气热水加热器，4-换热器，5-蓄能装置，6-热水溴化锂机，7-汽水换热器，8-蒸汽溴化锂机，9-分汽缸，10-给水泵，11-除氧器，12-凝汽器，13-凝水泵，14-低压缸，15-3S离合器，16-发电机，17-蒸汽连通管，18-齿轮箱，19-高压缸。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

具体实施方式

本实用新型的实施例1：一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，包括燃气发电机组1、余热锅炉2、抽凝背汽轮机发电机16组，燃气发电机组1的烟气出口和余热锅炉2的烟气进口连通；所述抽凝背汽轮机发电机16组包括依次串联的低压缸14、3S离合器15、发电机16、齿轮箱18和高压缸19，高压缸19的进汽口连通余热锅炉2的高压蒸汽出口，高压缸19的排汽口连通蒸汽连通管17；低压缸14的进汽口通过蒸汽连通管17连通高压缸19的排汽口，低压缸14的进汽口通过蒸汽连通管17连通余热锅炉2的低压蒸汽出口。

由余热锅炉2通过低压蒸汽管道连接到蒸汽联通管17，余热锅炉2高压蒸汽通过管道连接进汽阀进入抽凝背汽轮机组高压缸19，高压蒸汽在汽轮机优先做功后通过尾部抽汽口及排汽口进入蒸汽联通管17后引出，蒸汽联通管17分别连接汽轮机高压缸19和低压缸14，2股低压蒸汽通过蒸汽联通管17混合后进入14低压缸作功发电排入凝汽器12，蒸汽连通管17上还有设有对外供汽的接口，通过该接口连接至外供蒸汽管道对外输送给热用户。

实施例2：一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，包括燃气发电机组1、余热锅炉2、抽凝背汽轮机发电机16组，燃气发电机组1的烟气出口和余热锅炉2的烟气进口连通；所述抽凝背汽轮机发电机16组包括依次串联的低压缸14、3S离合器15、发电机16、齿轮箱18和高压缸19，高压缸19的进汽口连通余热锅炉2的高压蒸汽出口，高压缸19的排汽口连通蒸汽连通管17；低压缸14的进汽口通过蒸汽连通管17连通高压缸19的排汽口，低压缸14的进汽口通过蒸汽连通管17连通余热锅炉2的低压蒸汽出口。

所述低压缸14的排汽口、凝汽器12、凝水泵13、除氧器11和给水泵10依次连通，给水泵10的出水口和余热锅炉2的补水口连通。所述余热锅炉2内的末端设有烟气热水加热器3，烟气热水加热器3的出水口和换热器4的一次循环水进口连通，换热器4的一次循环水出口和烟气热水加热器3的进水口连通；换热器4的二次出水口和热水溴化锂机6的进水口连通，热水溴化锂机6的出水口和换热器4的二次进水口连通。

制冷及外供热的热源来自蒸汽联通管17抽汽后进入分汽缸9，由分汽缸9分别引出3路，一路蒸汽通过管道外供给工业蒸汽用户，一路蒸汽通过管道连接蒸汽溴化锂机8产生冷水后输送给外部冷用户，一路蒸汽通过管道连接进入汽水换热器7换出热水后输送给热用户，满足生活热水或冬夏季采暖制冷需求。烟气余热利用系统，燃气轮机产生的高温烟气进入余热锅炉2后排烟温度通常在100℃左右，为充分利用烟气余热，在余热锅炉2尾部增设烟气热水加热器3，通过烟气热水加热器3后排烟温度降至80℃以下，换热产生的低温热水可达到90℃左右，产生的一次热媒水通过管道连接进入换热器4产生二次热水，冬季或过渡季可以供给能源站或外部热用户的供热和生活热水用，夏季热水进入热水溴化锂机6产生7℃冷水供给用户空调制冷，当冷负荷或热水需求减少时，多余的热水或冷水还可通过管道连接进入蓄能装置5储存进行负荷调节，既可以提高系统能源利用效率，又可以满足用户的灵活性用能需求。

实施例3：一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，包括燃气发电机组1、余热锅炉2、抽凝背汽轮机发电机16组，燃气发电机组1的烟气出口和余热锅炉2的烟气进口连通；所述抽凝背汽轮机发电机16组包括依次串联的低压缸14、3S离合器15、发电机16、齿轮箱18和高压缸19，高压缸19的进汽口连通余热锅炉2的高压蒸汽出口，高压缸19的排汽口连通蒸汽连通管17；低压缸14的进汽口通过蒸汽连通管17连通高压缸19的排汽口，低压缸14的进汽口通过蒸汽连通管17连通余热锅炉2的低压蒸汽出口。

所述低压缸14的排汽口、凝汽器12、凝水泵13、除氧器11和给水泵10依次连通，给水泵10的出水口和余热锅炉2的补水口连通。所述余热锅炉2内的末端设有烟气热水加热器3，烟气热水加热器3的出水口和换热器4的一次循环水进口连通，换热器4的一次循环水出口和烟气热水加热器3的进水口连通；换热器4的二次出水口和热水溴化锂机6的进水口连通，热水溴化锂机6的出水口和换热器4的二次进水口连通。

换热器4的二次出水口和蓄能装置5的热水进口连通，热水溴化锂机6的冷水出口和蓄能装置5的冷水进口连通；换热器4的二次出水口和外供热水管连通，蓄能装置5的热水出口和外供热水管连通；热水溴化锂机6的冷水出口和外供冷水管连通，蓄能装置5的冷水出口和外供冷水管连通。所述蒸汽连通管17和分汽缸9连通，分汽缸9的出气口连通外供蒸汽管，分汽缸9经蒸汽溴化锂机8和冷水供管连通，分汽缸9经汽水换热器7和热水供管连通。当用户侧冷负荷或热水需求减少时，多余的热水或冷水可通过管道连接优先进入蓄冷/蓄热装置5进行储存来调节负荷灵活性，既可提高系统能源利用效率，又可满足用户的灵活性用能需求。一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统的运行方法，包括下述内容：

在纯凝发电工况运行时，低压缸14通过联轴器依次与3S离合器15、蒸汽轮发电机16组连接，实现啮合。此时，余热锅炉2高压蒸汽通过管道连接进汽阀进入抽凝背汽轮机组高压缸19，高压蒸汽在汽轮机优先做功后通过尾部抽汽口及排汽口进入蒸汽联通管17，然后与余热锅炉2低压蒸汽通过蒸汽联通管17混合后进入低压缸14作功发电排入凝汽器12，保证汽轮机实现最大发电出力及发电效率。

在冬季或夏季，供暖、供冷或工业蒸汽需求正常工况时，用户供热需求处于平均负荷工况，来自高压缸19的排汽及余热锅炉2低压蒸汽通过联通管由全部进入低压缸14，切换到部分引入低压缸14和部分引入分汽缸，蒸汽流量通过抽汽调节阀进行调节；

在冬季或夏季供暖、供冷高峰或工业蒸汽需求大的工况时，用户供热需求达到高峰，低压缸14停机，并通过3S离合器15与高压缸19脱开；同时，来自高压缸19的排汽也从部分引入低压缸14和部分引入分汽缸切换到全部去分汽缸，系统实现供热最大化。

Claims (5)

1.一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，其特征在于，包括燃气发电机组(1)、余热锅炉(2)、抽凝背汽轮机发电机(16)组，燃气发电机组(1)的烟气出口和余热锅炉(2)的烟气进口连通；所述抽凝背汽轮机发电机(16)组包括依次串联的低压缸(14)、3S离合器(15)、发电机(16)、齿轮箱(18)和高压缸(19)，高压缸(19)的进汽口连通余热锅炉(2)的高压蒸汽出口，高压缸(19)的排汽口连通蒸汽连通管(17)；低压缸(14)的进汽口通过蒸汽连通管(17)连通高压缸(19)的排汽口，低压缸(14)的进汽口通过蒸汽连通管(17)连通余热锅炉(2)的低压蒸汽出口。

2.根据权利要求1所述的一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，其特征在于，所述低压缸(14)的排汽口、凝汽器(12)、凝水泵(13)、除氧器(11)和给水泵(10)依次连通，给水泵(10)的出水口和余热锅炉(2)的补水口连通。

3.根据权利要求2所述的一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，其特征在于，所述余热锅炉(2)内的末端设有烟气热水加热器(3)，烟气热水加热器(3)的出水口和换热器(4)的一次循环水进口连通，换热器(4)的一次循环水出口和烟气热水加热器(3)的进水口连通；换热器(4)的二次出水口和热水溴化锂机(6)的进水口连通，热水溴化锂机(6)的出水口和换热器(4)的二次进水口连通。

4.根据权利要求3所述的一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，其特征在于，换热器(4)的二次出水口和蓄能装置(5)的热水进口连通，热水溴化锂机(6)的冷水出口和蓄能装置(5)的冷水进口连通；换热器(4)的二次出水口和外供热水管连通，蓄能装置(5)的热水出口和外供热水管连通；热水溴化锂机(6)的冷水出口和外供冷水管连通，蓄能装置(5)的冷水出口和外供冷水管连通。

5.根据权利要求4所述的一种提高负荷调节能力的冷热电多联供系统，其特征在于，所述蒸汽连通管(17)和分汽缸(9)连通，分汽缸(9)的出气口连通外供蒸汽管，分汽缸(9)经蒸汽溴化锂机(8)和冷水供管连通，分汽缸(9)经汽水换热器(7)和热水供管连通。

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