CN219974585U - 凝汽系统及燃气-蒸汽联合发电机组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种凝汽系统及燃气‑蒸汽联合发电机组，包括至少两组凝汽装置，每一组凝汽装置均包括凝汽器、第一抽气器和第二抽气器，第一抽气器和第二抽气器并联地连接至凝汽器，且均与凝汽器可选择地导通。第一抽气器的抽气量大于第二抽气器的抽气量。其中，每一组凝汽装置的第一抽气器均与其他至少一组的凝汽装置的凝汽器可选择地导通。本申请技术方案，可以降低凝汽系统中第一抽气器的闲置率，提高第一抽气器的利用率，同时还有助于降低凝汽系统维持真空所需能耗。

Description

凝汽系统及燃气-蒸汽联合发电机组

技术领域

本申请涉及发电机组技术领域，特别是涉及凝汽系统及燃气-蒸汽联合发电机组。

背景技术

凝汽器是驱动汽轮机做功后排出的蒸汽变成凝结水的热交换设备。凝汽器在工作时需要维持其内部真空。传统的凝汽器通常配置两台100％容量的真空泵对其进行抽真空，且在达到所需压力时，其中一台真空泵备用另一台真空泵维持汽轮机背压要求。此种抽真空配置方式不仅设备利用低，且能耗较高。

实用新型内容

基于此，有必要针对凝汽器的抽真空配置方式设备利用低且能耗较高的问题，提供一种凝汽系统及燃气-蒸汽联合发电机组。

一种凝汽系统，所述凝汽系统包括：

至少两组凝汽装置，每一组所述凝汽装置均包括：

凝汽器；

第一抽气器和第二抽气器，两者并联地连接至所述凝汽器、且均与所述凝汽器可选择地导通，所述第一抽气器的抽气量大于所述第二抽气器的抽气量；

其中，每一组所述凝汽装置的所述第一抽气器均与其他至少一组所述凝汽装置的所述凝汽器可选择地导通。

在一些实施例中，每一组所述凝汽装置的所述第二抽气器均与其他至少一组所述凝汽装置的所述凝汽器可选择地导通。

在一些实施例中，各组所述凝汽装置中，所述凝汽器所需的抽干空气量为N，所述第一抽气器的抽气量为N1和第二抽气器的抽气量为N2，满足：N1＝100％N，N2＝(30％-40％)N。

在一些实施例中，所述第一抽气器和所述第二抽气器均为真空泵。

在一些实施例中，所述第一抽气器为水环真空泵，所述第二抽气器为罗茨真空泵。

在一些实施例中，所述凝汽系统包括抽气母管、第一控制阀及抽气支管，全部所述凝汽器的抽气口均连通至所述抽气母管，所述第一抽气器和所述第二抽气器均经由一所述抽气支管彼此并联地连接至所述抽气母管；

每一所述抽气支管上设置有所述第一控制阀。

在一些实施例中，所述凝汽系统还包括第二控制阀，所述第二控制阀设置于所述抽气母管，且将所述抽气母管在其延伸方向上划分形成有至少两个连通段；每一组所述凝汽装置的所述凝汽器、所述第一抽气器和所述第二抽气器连通于同一所述连通段。

在一些实施例中，与相邻两个所述连通段分别连通的两个所述第一抽气器在所述抽气母管的延伸方向上相邻布置；

所述凝汽系统还包括第三控制阀，所述第三控制阀设置于各所述连通段，且位于连通于所述连通段的所述凝汽器和所述第一抽气器之间。

在一些实施例中，所述凝汽系统包括两组所述凝汽装置。

一种燃气-蒸汽联合发电机组，包括：

至少两组燃气轮机；

至少两组余热锅炉，每一组所述余热锅炉均接受由一组所述燃气轮机做功后的烟气余热并通过热交换产生蒸汽；

至少两组汽轮机，每一组所述汽轮机均经由一组所述余热锅炉所产生的蒸汽驱动发电机发电；以及

和如上述任一项所述的凝汽系统，每一组所述汽轮机均配置有一组所述凝汽装置，各组所述凝汽装置中的所述凝汽器用于接受对应所述汽轮机排出的蒸汽。

上述凝汽系统及燃气-蒸汽联合发电机组，在初始抽真空阶段，凝汽装置中的凝汽器可以通过本组的第一抽气器、第二抽气器抽气，同时还可以利用其他组的第一抽气器进行抽气，凝汽器的抽真空效率高，而且利用其他组闲置的第一抽气器来辅助加强抽真空，可以降低凝汽系统中第一抽气器的闲置率，提高第一抽气器的利用率。

当凝汽器达到目标压力时，由于凝汽器具备一定真空度，仅开启同组的抽气量较小的第二抽气器维持真空度即可，第二抽气器的耗能较低，有助于降低凝汽系统能耗。

附图说明

图1为一个或多个实施例的凝汽系统的示意图。

图2为一个或多个实施例的燃气-蒸汽联合发电机组的系统示意图。

附图标记说明：

1000、燃气-蒸汽联合发电机组；100、凝汽系统；100a、凝汽装置；10、凝汽器；20、第一抽气器；30、第二抽气器；40、抽气母管；41、连通段；50、抽气支管；60、第一控制阀；70、第二控制阀；80、第三控制阀；200、燃气轮机；300、余热锅炉；400、汽轮机；500、发电机；600、天然气供应装置。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。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，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义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。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本申请针对凝汽器的抽真空配置方式设备利用低且耗能较高的问题，提供一种凝汽系统及燃气-蒸汽联合发电机组。

下面对本申请实施例提供的凝汽系统作详细介绍。

根据本申请的一些实施例，请参照图1，本申请实施例提供的凝汽系统100，包括至少两组凝汽装置100a，每一组凝汽装置100a均包括凝汽器10、第一抽气器20和第二抽气器30，第一抽气器20和第二抽气器30并联地连接至凝汽器10，且均与凝汽可选择地导通。第一抽气器20的抽气量大于第二抽气器30的抽气量。其中，每一组凝汽装置100a的第一抽气器20均与其他至少一组的凝汽装置100a的凝汽器10可选择地导通。

关于凝汽器10的具体构造在本申请实施例中不作详述，其通常具有连通自身内外的排汽口和抽气口，排汽口与汽轮机400连通，抽气口与抽气装置连通。在本申请实施例中，第一抽气器20和第二抽气器30均可选择地导通抽气口。

第一抽气器20和第二抽气器30均是能够将凝汽器10内的空气往外部抽离的装置。第一抽气器20和第二抽气器30可以但不限于是水环真空泵、罗茨真空泵、射水抽气器等等，只要能够实现对凝汽器10抽真空即可。关于第一抽气器20和第二抽气器30的具体类型本领域技术人员可以灵活选择。

第一抽气器20和第二抽气器30两者分别设置在与凝汽器10的抽气口连通的两条不同的流路上，以实现并联设置。而且，第一抽气器20和第二抽气器30两者均能够被控制为与凝汽器10连通或者不连通。当两者中的一者连通凝汽器10，对凝汽器10所产生的抽真空效果较低，可以适应于汽轮机400背压维持阶段，当两者全部连通凝汽器10，对凝汽器10所产生的抽真空效果较高，可以应用于汽轮机400机组抽真空准备阶段。

抽气量是指单位时间内所抽离的空气含量。通常是指抽气器在单位时间内所抽离的干空气含量。在真空泵领域，抽气量又可称作容量、容积流量等。背景技术中提及的100％容量，是指抽气器的抽气量等于凝汽器10在单位时间内所需要被抽走的干空气量的100％。其中，凝汽器10在单位时间内所需要被抽走的干空气量又称抽干空气量，其可以由凝汽器10的工作参数计算得到或者由厂家直接提供得到。关于凝汽器10的抽干空气量、以及抽气器的抽气量均为本领域的常用参数，属于本领域的公知常数，具体在此不详述。

第一抽气器20的抽气量大于第二抽气器30的抽气量，在对凝汽器10进行抽气时，相同时间内，第一抽气器20所抽走的空气量大于第二抽气器30所抽走的空气量，前者对后者具有更大的抽真空效果。

每一组凝汽装置100a包括一凝汽器10及第一抽气器20和第二抽气器30，第一抽气器20和第二抽气器30可以同时或者独立对凝汽器10进行抽气操作。而且，各组凝汽装置100a中的第一抽气器20均与另外至少一组的凝汽装置100a中的凝汽器10连通。

以图1所示实施例中为例，各组凝汽装置100a的第一抽气器20与另外一组凝汽装置100a中的凝汽器10经由管路连接，当需要时，凝汽器10可以由不同组的第一抽气器20实施抽气操作。

上述凝汽系统100，在初始抽真空阶段，凝汽装置100a中的凝汽器10可以通过本组的第一抽气器20、第二抽气器30抽气，同时还可以利用其他组的第一抽气器20进行抽气，凝汽器10的抽真空效率高，所需时间短，而且利用其他组闲置的第一抽气器20来辅助加强抽真空，可以降低凝汽系统100中第一抽气器20的闲置率，提高第一抽气器20的利用率。

当凝汽器10达到目标压力时，由于凝汽器10具备一定真空度，仅开启同组的抽气量较小的第二抽气器30维持真空度即可，第二抽气器30的耗能较低，有助于降低凝汽系统100能耗。

在一些实施例中，每一组凝汽装置100a的第二抽气器30均与其他至少一组凝汽装置100a的凝汽器10可选择地导通。此时，当其中一组凝汽装置100a的第二抽气器30损坏时，可利用另一组凝汽装置100a的第二抽气器30进行辅助抽气，提高了第二抽气器30的利用率，同时各组凝汽装置100a之间的第二抽气器30可以互为备用，凝汽系统100的利用率大大提高。

在一些实施例中，各组凝汽装置100a中，凝汽器10所需的抽干空气量为N，第一抽气器20的抽气量为N1，第二抽气器30的抽气量为N2，满足：N1＝100％N，N2＝(30％-40％)N。

具体地，N2可以选值为30％N、35％N、40％N以及位于任意相邻两个选值之间的数值。当N2＝30％N，是指第二抽气器30具备30％容量。同理，当N2＝40％N，是指第二抽气器30具备40％容量。

此时，同组凝汽装置100a中的第一抽气器20的抽气量N1与第二抽气器30的抽气量N2之和大于同组凝汽器10的抽干空气量N，加上其他组第一抽气器20的抽气作用，凝汽器10在初始抽真空阶段，全部抽气器的抽气总和高于其抽干空气量，如此，可以缩短凝汽器10达到目标压力的时间，有助于缩短汽轮机组发电准备时间。

另外，第二抽气器30的抽气量N2选值为(30％-40％)N，在真空维持阶段，不仅能够起到较好的真空维持效果，而且能耗较低，可兼顾真空效果和低能耗。

在一些实施例中，第一抽气器20为水环真空泵，第二抽气器30为罗茨真空泵。

水环真空泵又称液环真空泵，是一种粗真空泵，水环真空泵内装有带固定叶片的偏心转子，是将水(液体)抛向定子壁，水(液体)形成与定子同心的液环，液环与转子叶片一起构成可变容积的一种旋转变容积真空泵。其作为本领域的常规使用部件，具体结构和原理在此不赘述。

罗茨真空泵是一种旋转式容积真空泵，利用一对8字形转子在泵壳中保持一定的间隙作等速反向旋转而产生吸气和排气的运作。其作为本领域的常规使用部件，具体结构和原理在此不赘述。

此时，利用水环真空泵作为第一抽气器20，抽气效果明显，有助于加快初始抽真空速度。利用罗茨真空泵作为第二抽气器30，节能效果显著，且耗电量小。

在一些实施例中，凝汽系统100包括抽气母管40和抽气支管50，全部凝汽器10的抽气口均连通至抽气母管40，第一抽气器20和第二抽气器30均经由一抽气支管50彼此并联地连接至抽气母管40。

抽气母管40和抽气支管50通常为金属管道。抽气母管40与凝汽器10的抽气口之间通常经过金属管道连接连通。抽气支管50与抽气母管40之间可以通过连接三通连接连通。

此时，第一抽气器20和第二抽气器30均经由所在的抽气支管50以及抽气母管40实现与凝汽器10的连通连接，结构简单。

在一些实施例中，凝汽系统100还包括第一控制阀60，每一抽气支管50上设置有第一控制阀60。具体地，第一控制阀60可以是气动阀或者电动阀。第一控制阀60具有导通状态和截止状态，处于导通状态时，第一控制阀60能够导通对应的抽气器与凝汽器10。通常地，第一控制阀60位于抽气器和凝汽器10之间，可防止抽气器在未工作下，凝汽器10内的气体进入到抽气器内。

在一些实施例中，凝汽系统100还包括第二控制阀70，第二控制阀70设置于抽气母管40，且将抽气母管40在其延伸方向上划分形成有至少两个连通段41，每一组凝汽装置100a的凝汽器10、第一抽气器20和第二抽气器30连通于同一连接段。

多个连通段41沿抽气母管40的延伸方向依次经由第二控制阀70连接。

第二控制阀70可以是气动阀、电动阀。第二控制阀70具有导通状态和截止状态，处于导通状态时，第二控制阀70能够导通相邻的连通段41，第二控制阀70处于截止状态时，能够截止相连的连通段41，使得各组凝汽装置100a彼此不连通。

在实际作业时，凝汽器10处于初始抽真空阶段时，需要用于其他组的第一抽气器20来抽气时，与该凝汽器10所在的连通段41连通的相邻连通段41由对应的第二控制阀70所导通，连通相邻连通段41的第一抽气器20与该凝汽器10连通，如此可实现凝汽器10利用其他组的第一抽气器20辅助抽气。

而且，当凝汽器10处于维持真空状态时，关闭第二控制阀70，凝汽器10不会受到其他组的第一抽气器20或者第二抽气器30的影响，各组凝汽组可以独立运作。

在一些实施例中，与相邻两个连通段41分别连通的两个第一抽气器20在抽气母管40的延伸方向上相连布置。凝汽系统100还包括第三控制阀80，第三控制阀80设置于各连通段41，且位于与所在连通段41连通的凝汽器10和第一抽气器20之间以及位于第二抽气器30与第一抽气器20之间。

第三控制阀80可以是气动阀或者电动阀。第三控制阀80具有导通状态和截止状态，以导通或截止所在的连通段41。

在抽气母管40的延伸方向上，相连两个连通段41的两个第一抽气器20相邻布置，同时，第三控制阀80位于第一抽气器20和凝汽器10之间，同时还位于第一抽气器20和第二抽气器30之间，也就是说，在抽气母管40的延伸方向上，同组的第一抽气器20、凝汽器10和第二抽气器30依次设置，且第一抽气器20靠近邻组的第一抽气器20布置。

当第三控制阀80处于截止状态时，其同组的第一抽气器20能够与邻组的凝汽装置100a中的凝汽器10导通，共同参与邻组的凝汽装置100a的凝汽器10的初始抽真空，而不会影响到第三控制阀80同组的第二抽气器30和凝汽器10。

在一些实施例中，凝汽系统100包括两组凝汽装置100a。如图1所示，两组凝汽装置100a相邻设置。此时设置两组凝汽装置100a，各组凝汽装置100a中的第一抽气器20可以互为备用，经济实惠。

另外，本申请实施例还提供了一种燃气-蒸汽联合发电机500组，请参见图2，包括至少两组燃气轮机200、至少两组余热锅炉300、至少两组汽轮机400和上述凝汽系统100。

每一组余热锅炉均接受由一组燃气轮机做功后的烟气余热并通过热交换产生蒸汽。

每一组汽轮机400均经由一组余热锅炉300产生的蒸汽驱动并带动发电机500发电。每一汽轮机400均配置有一组凝汽装置100a，且各组凝汽装置100a中的凝汽器10用于接受对应汽轮机400所排出的蒸汽，并与该蒸汽进行热交换。

具体地，每一组燃气轮机用于接受由一组天然燃气供应装置输送的天然其燃烧后驱动发电机500发电并产生烟气余热。

具体地，燃气轮机200的废气出口与余热锅炉300连通，并在余热锅炉300加热水汽化形成蒸汽，蒸汽进入汽轮机400内做功驱动发电机500进行发电。汽轮机400的排汽口与一组凝汽装置100a的凝汽器10的进汽口连通。进一步地，凝汽器10还与余热锅炉300连通，以将凝结的水输送至余热锅炉300内，以实现水循环。

关于燃气轮机200、汽轮机400以及余热锅炉300，均可以采取本领域的常规手段，作为本领域的常用部件，它们的具体构造及工作原理在此不详述。

可理解地，燃气-蒸汽联合发电机500组还包括发电机500，燃气轮机200和汽轮机400均配置有一发电机500，以实现燃气发电和蒸汽发电，使得能量有效利用。

上述燃气-蒸汽联合发电机500组具备上述凝汽系统100的所有有益效果，在此不赘述。

具体到实施例中，燃气轮机200、余热锅炉300和汽轮机400、凝汽装置100a均配置有两组，一燃气轮机200、一余热锅炉300、一汽轮机400和一凝汽装置100a形成一套机组，总共两套机组，两套机组的凝汽装置100a中至少第一抽气器20可以互用，第一抽气器20的利用率高，设备空置成本降低，且凝汽器10的抽真空效率高，而且利用第二抽气器30维持真空，能耗低。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种凝汽系统，其特征在于，所述凝汽系统(100)包括：

至少两组凝汽装置(100a)，每一组所述凝汽装置(100a)均包括：

凝汽器(10)；

第一抽气器(20)和第二抽气器(30)，两者并联地连接至所述凝汽器(10)、且均与所述凝汽器(10)可选择地导通，所述第一抽气器(20)的抽气量大于所述第二抽气器(30)的抽气量；

其中，每一组所述凝汽装置(100a)的所述第一抽气器(20)均与其他至少一组所述凝汽装置(100a)的所述凝汽器(10)可选择地导通。

2.根据权利要求1所述的凝汽系统，其特征在于，每一组所述凝汽装置(100a)的所述第二抽气器(30)均与其他至少一组所述凝汽装置(100a)的所述凝汽器(10)可选择地导通。

3.根据权利要求1所述的凝汽系统，其特征在于，各组所述凝汽装置(100a)中，所述凝汽器(10)所需的抽干空气量为N，所述第一抽气器(20)的抽气量为N1和所述第二抽气器(30)的抽气量为N2，满足：N1＝100％N，N2＝(30％-40％)N。

4.根据权利要求1所述的凝汽系统，其特征在于，所述第一抽气器(20)为水环真空泵，所述第二抽气器(30)为罗茨真空泵。

5.根据权利要求1-4任一项所述的凝汽系统，其特征在于，所述凝汽系统(100)包括抽气母管(40)和抽气支管(50)，全部所述凝汽器(10)的抽气口均连通至所述抽气母管(40)，所述第一抽气器(20)和所述第二抽气器(30)均经由一所述抽气支管(50)彼此并联地连接至所述抽气母管(40)。

6.根据权利要求5所述的凝汽系统，其特征在于，所述凝汽系统(100)还包括第一控制阀(60)，每一所述抽气支管(50)上设置有所述第一控制阀(60)。

7.根据权利要求5所述的凝汽系统，其特征在于，所述凝汽系统(100)还包括第二控制阀(70)，所述第二控制阀(70)设置于所述抽气母管(40)，且将所述抽气母管(40)在其延伸方向上划分形成有至少两个连通段(41)；每一组所述凝汽装置(100a)的所述凝汽器(10)、所述第一抽气器(20)和所述第二抽气器(30)连通于同一所述连通段(41)。

8.根据权利要求7所述的凝汽系统，其特征在于，与相邻两个所述连通段(41)分别连通的两个所述第一抽气器(20)在所述抽气母管(40)的延伸方向上相邻布置；

所述凝汽系统(100)还包括第三控制阀(80)，所述第三控制阀(80)设置于各所述连通段(41)，且位于与所在所述连通段(41)连通的所述凝汽器(10)和所述第一抽气器(20)之间以及位于所述第二抽气器(30)与所述第一抽气器(20)之间。

9.根据权利要求1-4任一项所述的凝汽系统，其特征在于，所述凝汽系统(100)包括两组所述凝汽装置(100a)。

10.一种燃气-蒸汽联合发电机组，其特征在于，包括：

至少两组燃气轮机(200)；

至少两组余热锅炉(300)，每一组所述余热锅炉(300)均接受由一组所述燃气轮机(200)做功后的烟气余热并通过热交换产生蒸汽；

至少两组汽轮机(400)，每一组所述汽轮机(400)均经由一组所述余热锅炉(300)所产生的蒸汽驱动发电机(500)发电；

和如权利要求1-9任一项所述的凝汽系统(100)，每一组所述汽轮机(400)均配置有一组所述凝汽装置(100a)，各组所述凝汽装置(100a)中的所述凝汽器(10)用于接受对应所述汽轮机(400)排出的蒸汽。