CN218717032U - 一种利用固态燃料的热电联供系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用固态燃料的热电联供系统，包括：固态燃料气化炉，将固态燃料制得可燃气；压气机；燃烧室，设置有第一燃气入口，且第一燃气入口与固态燃料气化炉的燃气排出端连通；燃气涡轮；废热回收锅炉，通过第一管路连通燃气涡轮的废气排出端；蒸汽轮机，通过主蒸汽管路连通废热回收锅炉的蒸汽排出端；烟囱，通过管路连通废热回收锅炉的废气排出端；热电联供系统还包括：感应风机，通过废气排出管路连通废热回收锅炉的废气排出端，且通过烟囱入口管路连通烟囱。本实用新型的利用固态燃料的热电联供系统，通过感应风机来防止废气压力的损失，从而降低燃气涡轮的背压，可以有效地利用燃气涡轮中的绝热膨胀，从而降低气体排放的散热量。

Description

一种利用固态燃料的热电联供系统

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机的一般领域，特别涉及一种利用固态燃料的热电联供系统。

背景技术

秸秆、木材、废纸、果壳等固态燃料气化发电技术的基本原理就是通过固态燃料气化技术，将固态燃料转化为可燃气体，通过可燃气体的不同利用方式完成发电。

固态燃料气化发电原料需求较低，收集半径较小，供应更加容易保障，在我国固态燃料分散的条件下更加贴合实际。另外气化反应的产物主要成分为CO和H₂，在燃烧过程中不会产生污染性气体，利用起来更加清洁。结合燃气轮机使用的话又很好利用其结构紧凑、占地空间小的特点。

为了提高能源利用效率，提高经济效益和环境效益，基于燃气轮机的热电联合联产系统已受到广泛的关注。燃气轮机的热电联合联产系统由于效率高、排放少、启动快等优点，在我国电力装机中所占的比例逐年增加，燃气轮机单机容量的增大使得燃气轮机电站已由单一的调峰功能向热电联供的应用方向发展。

然而，现有技术中从燃气涡轮中排出的废气经过废热回收锅炉后直接通过烟囱排放到大气。虽然对废热回收锅炉的性能没有直接影响，但如果废气压力损失增大，燃气涡轮的背压就会升高，相应地燃气涡轮的输出功率就会减少，从而，固态燃料的热电联供系统的综合发电效率就会降低。同时，燃气涡轮背压的升高，也会影响热电联供系统的启动效率，增加启动时间。

因此，如何提供一种能够避免燃气涡轮的背压升高从而提高系统热效率、并且不增加额外成本、甚至降低系统成本的利用固态燃料的热电联供系统，成为本领域亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是，针对背景技术中的问题，提出了一种利用固态燃料的热电联供系统，一方面，在废热回收锅炉与烟囱之间增设感应风机，来防止废气压力的损失，从而降低燃气涡轮的背压；另一方面，感应风机可以直接以蒸汽轮机作为动力源，提高系统的整体热效率，当蒸汽轮机停止运行时，感应风机驱动马达可以用作感应风机的驱动源，避免系统启动时燃气涡轮的背压升高。

本实用新型采用以下技术方案：

一种利用固态燃料的热电联供系统，包括：

固态燃料气化炉，将固态燃料制得可燃气；

压气机；

燃烧室，设置有第一燃气入口，且第一燃气入口与固态燃料气化炉的燃气排出端连通；

燃气涡轮；

废热回收锅炉，通过第一管路连通燃气涡轮的废气排出端；

蒸汽轮机，通过主蒸汽管路连通废热回收锅炉的蒸汽排出端；

烟囱，通过管路连通废热回收锅炉的废气排出端；

其中，所述的热电联供系统还包括：

感应风机，通过废气排出管路连通废热回收锅炉的废气排出端，且通过烟囱入口管路连通烟囱。

优选的，燃气涡轮的旋转轴传动连接燃气轮机发电机的输入端。

优选的，蒸汽轮机的旋转轴传动连接蒸汽轮机发电机的输入端。

优选的，蒸汽轮机的旋转轴通过轴动力传递装置传动连接感应风机的转轴。

优选的，热电联供系统还包括感应风机驱动马达，且感应风机驱动马达16输出端传动连接感应风机的转轴。

优选的，燃烧室还设置有第二燃气入口，且第二燃气入口连通外部燃气源。

优选的，蒸汽轮机的蒸汽排出端通过管路依次连通冷凝器和水泵；

并且，废热回收锅炉通过主供水管路连通水泵。

优选的，主蒸汽管路上还设置有主蒸汽支管路，且主蒸汽支管路连通供热设备。

本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

废热回收锅炉的废气排出端通过管路依次连通感应风机以及烟囱，通过感应风机来防止废气压力的损失，从而降低燃气涡轮的背压，可以有效地利用燃气涡轮中的绝热膨胀，从而降低气体排放的散热量。

由于感应风机的作用，可以提高废热回收锅炉中的废气的流速，进而提高废热回收锅炉的效率。

在感应风机的作用下，可以减小燃气轮机废气出口的第一管路、废气排出管路、烟囱入口管路和烟囱的尺寸，降低系统成本。

感应风机可以直接以蒸汽轮机作为动力源，不用配置单独的动力源，无需增加利用固态燃料的热电联供系统的额外成本。

当热电联供系统启动时，蒸汽轮机未工作之前，通过将感应风机的动力切换至感应风机驱动马达，可以避免系统启动时燃气涡轮的背压升高，提升了热电联供系统的启动效率，降低了启动时间。

附图说明

图1为本实用新型的方框示意图。

其中，1-压气机，2-燃烧室，3-燃气涡轮，21-气化炉，4-燃气轮机发电机，5-第一管路，6-废热回收锅炉，7-连通水泵，8-主供水管路，9-主蒸汽管路，10-蒸汽轮机，11-蒸汽轮机发电机，13-连通冷凝器，20-主蒸汽支管路，19-烟囱，15-感应风机，14-废气排出管路，18-烟囱入口管路，17-轴动力传递装置，16-感应风机驱动马达。

具体实施方式

以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

本实施方式提供一种利用固态燃料的热电联供系统，如图1所示，以箭头为终止的实线表示气体或液体的流动方向。

本实施方式的利用固态燃料的热电联供系统，包括固态燃料气化炉21以及由压气机1、燃烧室2、燃气涡轮3构成的燃气轮机，固态燃料经过气化炉21后制得可燃气，可燃气进入燃气轮机中燃烧发电，气化炉制可燃气的成分比较复杂，并且会有焦油等组分，燃气轮机具有较为宽泛的燃料适应性，所以可以更好地利用这些复杂组分的可燃气。

可以理解的是，压气机1具有空气进入端，空气进入压气机1并由压气机1产生的压缩空气被供应到燃烧室2，通过该压缩空气与气化炉21制得的可燃气的混合物的燃烧产生驱动燃气涡轮3的燃烧气体。燃烧气体被供应到燃气涡轮3并将热能转换为机械能，并且与燃气涡轮3的旋转轴直接连接的燃气轮机发电机4随着燃气涡轮3的动作而发电。

进一步的，燃烧室2设置有两个燃气入口，分别为第一燃气入口和第二燃气入口，第一燃气入口与气化炉21的燃气排出端连通，第二燃气入口连通外部燃气源。由此，燃气轮机在没有固态燃料气化燃气供给时也能工作。

可以理解的是，外部燃气源可以是市政燃气，也可以是野外燃气库。

进一步的，燃气涡轮3的废气排出端通过第一管路5连接废热回收锅炉6。从而，在燃气涡轮3中完成工作的废气通过第一管路5供应到废热回收锅炉6，并成为废热回收锅炉6中产生蒸汽的热源。

进一步的，废热回收锅炉6通过主供水管路8连通水泵7，废热回收锅炉6通过主蒸汽管路9连通蒸汽轮机10。从而，由水泵7加压并通过主供水管路8向废热回收锅炉6供水，供应到废热回收锅炉6中的水与废气进行热交换产生蒸汽，蒸汽通过主蒸汽管路9从废热回收锅炉6供应到蒸汽轮机10。

可以理解的是，与蒸汽轮机10的旋转轴连接的蒸汽轮机发电机11随着蒸汽轮机10的动作而驱动并发电。

进一步的，蒸汽轮机10的蒸汽排出端通过管路依次连通冷凝器13和水泵7。由此，在蒸汽轮机10中完成工作的蒸汽被引导进入冷凝器13，进而被热交换成供水，通过水泵7再循环到主供水管路8，并通过废热回收锅炉6用于蒸汽的产生。

进一步的，主蒸汽管路9上还设置有主蒸汽支管路20，且主蒸汽支管路20连通供热设备。由此，可以从蒸汽轮机10上游的主蒸汽管路9分支的主蒸汽支管路20中取出蒸汽，并将其用于工厂或市政供暖。

进一步的，废热回收锅炉6的废气排出端通过管路连通烟囱19。由此，在废热回收锅炉6中完成工作的废气通过废热回收锅炉6的废气排出端从烟囱19排放到大气中。

可以理解的是，对于废热回收锅炉6的废气排放方式，虽然对废热回收锅炉6的性能没有直接影响，但如果废气压力损失增大，燃气涡轮3的背压就会升高，相应地燃气涡轮3的输出功率就会减少，从而，固态燃料的热电联供系统的综合发电效率就会降低。

本实施方式的利用固态燃料的热电联供系统，废热回收锅炉6的废气排出端通过管路依次连通感应风机15以及烟囱19，通过感应风机15来防止废气压力的损失，从而降低燃气涡轮3的背压，可以有效地利用燃气涡轮3中的绝热膨胀，从而降低气体排放的散热量。

此外，由于感应风机15的作用，可以提高废热回收锅炉6中的废气的流速，进而提高废热回收锅炉6的效率。

具体的，废热回收锅炉6的废气排出端通过废气排出管路14连通感应风机15，感应风机15通过烟囱入口管路18连通烟囱19。由此，感应风机15通过废气排出管路14吸引从燃气轮机3排出、并经过废热回收锅炉6的废气，并通过烟囱入口管路18供应到烟囱19并排放到大气中。

可以理解的是，在感应风机15的作用下，可以减小燃气轮机废气出口的第一管路5、废气排出管路14、烟囱入口管路18和烟囱19的尺寸，降低系统成本。

进一步的，蒸汽轮机10的旋转轴通过轴动力传递装置17传动连接感应风机15的转轴。从而，感应风机15可以直接以蒸汽轮机10作为动力源，不用配置单独的动力源，无需增加利用固态燃料的热电联供系统的额外成本。

值得说明的是，虽然蒸汽轮机10增加了负载导致热效率降低，但通过提高燃气涡轮3的热效率和废热回收锅炉6的效率，可以提高利用固态燃料的热电联供系统的整体热效率。

可以理解的是，压气机1是由燃气涡轮3膨胀做功来带动的，它也是燃气涡轮3的负载，燃气涡轮3发出的机械功相当部分用来带动压气机1，其余的机械功用来驱动发电机4。燃气轮机起动时，首先需要外界动力带动压气机1，直到燃气涡轮3发出的机械功大于压气机1消耗的机械功时，外界动力脱扣，燃气轮机才能独立工作。

对于热电联供系统而言，一半情况下，燃气轮机独立工作前蒸汽轮机10是不工作的，但燃气涡轮3仍存在背压升高，进而燃气涡轮3输出功率减少的问题。

因此，本实施方式的热电联供系统还包括感应风机驱动马达16，且感应风机驱动马达16输出端传动连接感应风机15的转轴。当蒸汽轮机10停止运行时，感应风机驱动马达16可以用作感应风机15的驱动源。

由此，当热电联供系统启动时，蒸汽轮机10未工作之前，通过将感应风机15的动力切换至感应风机驱动马达16，可以避免系统启动时燃气涡轮3的背压升高，提升了热电联供系统的启动效率，降低了启动时间。

以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用固态燃料的热电联供系统，包括：

固态燃料气化炉(21)，将固态燃料制得可燃气；

压气机(1)；

燃烧室(2)，设置有第一燃气入口，且第一燃气入口与固态燃料气化炉(21)的燃气排出端连通；

燃气涡轮(3)；

废热回收锅炉(6)，通过第一管路(5)连通燃气涡轮(3)的废气排出端；

蒸汽轮机(10)，通过主蒸汽管路(9)连通废热回收锅炉(6)的蒸汽排出端；

烟囱(19)，通过管路连通废热回收锅炉(6)的废气排出端；

其特征在于，所述的热电联供系统还包括：

感应风机(15)，通过废气排出管路(14)连通废热回收锅炉(6)的废气排出端，且通过烟囱入口管路(18)连通烟囱(19)。

2.如权利要求1所述的利用固态燃料的热电联供系统，其特征在于，燃气涡轮(3)的旋转轴传动连接燃气轮机发电机(4)的输入端。

3.如权利要求2所述的利用固态燃料的热电联供系统，其特征在于，蒸汽轮机(10)的旋转轴传动连接蒸汽轮机发电机(11)的输入端。

4.如权利要求1所述的利用固态燃料的热电联供系统，其特征在于，蒸汽轮机(10)的旋转轴通过轴动力传递装置(17)传动连接感应风机(15)的转轴。

5.如权利要求4所述的利用固态燃料的热电联供系统，其特征在于，热电联供系统还包括感应风机驱动马达(16)，且感应风机驱动马达(16)输出端传动连接感应风机(15)的转轴。

6.如权利要求1所述的利用固态燃料的热电联供系统，其特征在于，燃烧室(2)还设置有第二燃气入口，且第二燃气入口连通外部燃气源。

7.如权利要求1所述的利用固态燃料的热电联供系统，其特征在于，蒸汽轮机(10)的蒸汽排出端通过管路依次连通冷凝器(13)和水泵(7)；

并且，废热回收锅炉(6)通过主供水管路(8)连通水泵(7)。

8.如权利要求7所述的利用固态燃料的热电联供系统，其特征在于，主蒸汽管路(9)上还设置有主蒸汽支管路(20)，且主蒸汽支管路(20)连通供热设备。

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