CN221236783U - 一种燃气轮机分布式多联供系统 - Google Patents

一种燃气轮机分布式多联供系统 Download PDF

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吕玉红
李洪超
张涛
李琳
苏伟
尚亮
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Abstract

本实用新型提供了一种燃气轮机分布式多联供系统,属于燃气轮机联供技术领域。所述分布式多联供系统,包括第一余热锅炉和第二余热锅炉,分别产生高压主蒸汽和低压两路主蒸汽,第一路高压主蒸汽和第二路高压主蒸汽分别接至主蒸汽母管;从主蒸汽母管接出第一路支管引至背压式汽轮机,从主蒸汽母管接出第二路支管引至抽凝式汽轮机;通过一级高压蒸汽供热系统、二级中压蒸汽供热系统、三级低压蒸汽供热系统和四级余热利用系统,实现了燃气轮机蒸汽能源的最大化梯级综合利用;本实用新型实现了燃气轮机蒸汽能源的最大化梯级综合利用。

Description

一种燃气轮机分布式多联供系统
技术领域
本实用新型涉及燃气轮机联供技术领域,特别涉及一种燃气轮机分布式多联供系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术,并不必然构成现有技术。
近年来,各地区具有一定规模的工业产业园迅速发展,产业园一般具有连续、稳定的电力、蒸汽及冷、热负荷供应需求,以燃气为燃料的分布式能源项目可靠近用户端建设,一站式解决产业园内用户的多种能源需求,通过分布式多联供系统满足供能需求,实现了能源的梯级利用,对减少区域小锅炉排放、改善区域环境、提高能源利用效率、达到能源最有效利用、实现节能减排具有现实意义目。
发明人发现,目前的燃气轮机分布式多联供系统,虽然对蒸汽进行了一定的再利用,但是未实现蒸汽能源最大化的梯级综合利用,燃气轮机蒸汽能源的综合利用率还有提高的空间。
实用新型内容
为了解决现有技术的不足,本实用新型提供了一种燃气轮机分布式多联供系统,能量梯级利用按供热蒸汽参数以及余热品质划分为一级高压蒸汽供热系统、二级中压蒸汽供热系统、三级低压蒸汽供热系统和四级余热利用系统,实现了燃气轮机蒸汽能源的最大化梯级综合利用。
为了实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
一种燃气轮机分布式多联供系统,第一余热锅炉和第二余热锅炉分别产生高压主蒸汽和低压两路主蒸汽,第一路高压主蒸汽和第二路高压主蒸汽分别接至主蒸汽母管;
从主蒸汽母管接出第一路支管引至背压式汽轮机,从主蒸汽母管接出第二路支管引至抽凝式汽轮机;
从主蒸汽母管接出第三路支管,经减温减压器接至厂外高压蒸汽供热管网;从主蒸汽母管接出第四路支管接至中压蒸汽供热系统,经减温减压器引至中压分汽缸;
背压式汽轮机排汽管路接至中压分汽缸,从抽凝式汽轮机中压抽汽口引出中压抽汽管路接至中压分汽缸,调峰锅炉出口中压过热蒸汽管路接至中压分汽缸;
从中压分汽缸引出中压供热蒸汽管路接至厂外中压蒸汽供热管网,从中压分汽缸引出一路蒸汽管路接至低压分汽缸,作为低压供热蒸汽系统的备用热源。
作为本实用新型进一步的限定,第一路高压主蒸汽和第二路高压主蒸汽的管路上分别连接有阀门,第一路支管、第二路支管、第三路支管和第四路支管上均连接有阀门。
作为本实用新型进一步的限定,第一路低压主蒸汽和第二路低压主蒸汽分别接至低压蒸汽母管,从低压蒸汽母管接出第一支管接至低压分汽缸,从低压蒸汽母管接出第二支管接至抽凝式汽轮机低压补汽口;
从低压分汽缸引出低压供热蒸汽管路,接至供热首站作为尖峰补充热源,抽凝式汽轮机排汽接至凝汽器,凝汽器冷却水进口设置两路管线,一路来自循环水冷却塔冷却水进水管,另一路来自热网回水母管并经第一回水支管接至凝汽器;
凝汽器冷却水出口设置两路管线,一路去循环水冷却塔回水管,另一路经第一供水支管接至热网供水母管。
作为本实用新型更进一步的限定,第一路低压主蒸汽和第二路低压主蒸汽的管路上连接有阀门,第一支管和第二支管上连接有阀门。
作为本实用新型更进一步的限定,第一余热锅炉尾部设置第一尾部烟气余热利用换热器,第二余热锅炉尾部设置第二尾部烟气余热利用换热器,第一尾部烟气余热利用换热器和第二尾部烟气余热利用换热器均设置两路回水管线,一路来自热网回水母管并经第二回水支管接至各换热器进水管路,另一路经制冷站回水管路接至各换热器进水管路;
第一尾部烟气余热利用换热器和第二尾部烟气余热利用换热器均设置两路供水管线,两台换热器的供水管线一路经热网第二供水支管接至热网回水母管,另一路经制冷站供水管路接至制冷站。
作为本实用新型更进一步的限定,热网回水母管、第二回水支管、制冷站回水管路、两个换热器的进水管路上均连接有阀门。
作为本实用新型更进一步的限定,两台换热器的供水管线、热网第二供水支管、热网回水母管和制冷站供水管路均连接有阀门。
作为本实用新型进一步的限定,供热首站通过热网供回水管道与厂外供热管网连接。
作为本实用新型进一步的限定,制冷站通过冷网供回水管道与厂外供冷管网连接。
作为本实用新型更进一步的限定,冷网供回水管道上连接有阀门。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
本实用新型创新性的提出了一种燃气轮机分布式多联供系统,能量梯级利用按供热蒸汽参数以及余热品质划分为一级高压蒸汽供热系统、二级中压蒸汽供热系统、三级低压蒸汽供热系统和四级余热利用系统,实现了燃气轮机蒸汽能源的最大化梯级综合利用。
本实用新型附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本实用新型提供的燃气轮机分布式多联供系统的示意图;
其中,101、第一路高压主蒸汽;102、第二路高压主蒸汽;103、主蒸汽母管;104、第一路支管;105、第二路支管;106、第三路支管;107、第四路支管;201、背压式汽轮机排汽管路;
202、中压抽汽管路;203、中压过热蒸汽管路;204、蒸汽管路;205、中压供热蒸汽管路;206、蒸汽管路;
301、第一路低压主蒸汽;302、第二路低压主蒸汽;303、低压蒸汽母管;304、第一支管;305、第二支管;306、蒸汽管路;307、低压供热蒸汽管路;
401、第一换热器进水管路;402、第一换热器出水管路;403、第二换热器进水管路;404、第二换热器出水管路;405、制冷站回水管路;406、制冷站供水管路;407、第一冷网供回水管道;408、第二冷网供回水管道;451、第一热网供回水管道;452、第二热网供回水管道;453、热网回水母管;454、热网回水母管;455、回水支管;456、热网供水支管;457、供水支管;458、循环水冷却塔冷却水进水管;459、循环水冷却塔回水管;
M01、第一余热锅炉;M02、第二余热锅炉;M03、背压式汽轮机;M04、抽凝式汽轮机;M05、凝汽器;M06、低压分汽缸;M07、中压分汽缸;M08、制冷站;M09、供热首站;M10、调峰锅炉;M11、第一减温减压器;M12、第二减温减压器;M13、第一尾部烟气余热利用换热器;M14、第二尾部烟气余热利用换热器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示,本实施例提供了一种燃气轮机分布式多联供系统,第一余热锅炉M01和第二余热锅炉M02产生高、低压两路主蒸汽,第一路高压主蒸汽101和第二路高压主蒸汽102分别接至主蒸汽母管103;从主蒸汽母管103接出第一路支管104引至背压式汽轮机M03,从主蒸汽母管接出第二路支管105引至抽凝式汽轮机M04;
从主蒸汽母管接出第三路支管106,经第一减温减压器M11接至厂外高压蒸汽供热管网;从主蒸汽母管接出第四路支管107接至中压蒸汽供热系统,经第二减温减压器M12引至中压分汽缸;
背压式汽轮机排汽管路201接至中压分汽缸M07,从抽凝式汽轮机中压抽汽口引出中压抽汽管路202接至中压分汽缸M07,调峰锅炉M10出口中压过热蒸汽管路203接至中压分汽缸M07;
从中压分汽缸引出中压供热蒸汽管路205接至厂外中压蒸汽供热管网,从中压分汽缸引出一路蒸汽管路206经蒸汽管路306接至低压分汽缸M06,作为低压供热蒸汽系统的备用热源;
第一余热锅炉M01和第二余热锅炉M02出口的第一路低压主蒸汽301、第二路低压主蒸汽302分别接至低压蒸汽母管303,从低压蒸汽母管303接出第一支管304接至低压分汽缸M06,从低压蒸汽母管303接出第二支管305接至抽凝式汽轮机M04低压补汽口;
从低压分汽缸M06引出低压供热蒸汽管路307,接至供热首站M09作为尖峰补充热源,抽凝式汽轮机M04排汽接至凝汽器M05,并设置低真空循环水供热系统;凝汽器M05冷却水进口设置两路管线,一路来自循环水冷却塔冷却水进水管458,一路来自热网回水母管453,并经回水支管457接至凝汽器;
凝汽器M05冷却水出口设置两路管线,一路去循环水冷却塔回水管459,一路经供水支管457接至热网供水母管453;余热锅炉尾部设置第一尾部烟气余热利用换热器M13、第二尾部烟气余热利用换热器M14,两个换热器设置两路回水管线,一路来自热网回水母管453,并经回水支管455接至第一换热器进水管路401、第二换热器进水管路403,一路经制冷站M08回水管路405接至换热器的第一换热器进水管路401、第二换热器进水管路403;
各个换热器均设置两路供水管线,第一换热器供水管路402、第二换热器供水管路404一路经热网第二供水支管456接至热网回水母管454,一路经制冷站供水管路406接至制冷站,供热首站M09通过第一热网供回水管道451、第二热网供回水管道452与厂外供热管网连接;制冷站M08通过第一冷网供回水管道407和第二冷网供回水管道408与厂外供冷管网连接。
本实施例的各个管路上可以根据需要布置阀门,这里不再详细描述。
本实施例所述的燃气轮机分布式能源站适应于区域型产业园区或大型商业中心区,规模一般在几十MW,能源站装机不宜过大,建议以基本热负荷定容量,考虑调峰措施,本发明提供一种燃气轮机分布式多联供系统,将蒸汽能源最大化梯级综合利用,能量梯级利用按供热蒸汽参数以及余热品质划分为一级高压蒸汽供热系统、二级中压蒸汽供热系统、三级低压蒸汽供热系统、四级余热利用系统。
本实施例的高压主蒸汽压力多在4~7 MPa.a区间,基本与热网高压供热蒸汽压力相当,因此从主蒸汽母管接出一级高压蒸汽供热系统。
本实施例中,二级中压蒸汽为主力热负荷,来自背压机排汽、抽凝机中压抽汽口、调峰锅炉、高压主蒸汽减温减压器后的中压蒸汽管路均接至中压分汽缸,从中压分汽缸接出二级中压蒸汽供热系统,中压分汽缸同时为能源站提供中压厂用汽。
为提高烟气余热利用效率,本实施例的余热锅炉设置双压系统,低压蒸汽压力多在0.3~0.5MPa.a区间,可提供制冷或采暖蒸汽热源,来自两台炉的低压蒸汽管路接至低压分汽缸,并从中压分汽缸引一路调峰备用热源至低压分汽缸,从低压分汽缸接出三级中压蒸汽供热系统。
本实施例中,优选的,抽凝汽轮机冬季考虑低真空循环水供热,消除冷端损失;每台余热锅炉设置尾部余热利用换热器,充分利用尾部烟气余热,用于冬季采暖及夏季制冷;通过低真空供热及余热利用换热器接出四级余热利用系统,实现“变废为宝,能量梯级利用”。
以某工程为例进行说明:
某产业园有较稳定的工业蒸汽负荷、采暖负荷及制冷负荷需求,为避免选型过大,拟根据用户现状负荷设计选型,并预留扩建条件,具体设计负荷见表1。
表1:设计热负荷统计表
项目建设2套燃气轮机分布式能源机组,包含2台32MW级燃机+2台双压余热锅炉+1台4.5MW级背压机式汽轮机组+1台12MW级抽凝式汽轮机组的多轴联合循环机组,总装机容量约80MW。调峰设备采用2台20t/h燃气锅炉。
本着能量最大化梯级利用原则,能源站供热方案如下:(1)设置一级高压蒸汽供热系统,由余热锅炉出口主蒸汽直供,供热参数4.6MPa.a、400℃;(2)设置二级中压蒸汽供热系统,由背压机排汽及抽凝机中压抽汽口提供,蒸汽参数0.45MPa.a、200℃,为采暖及制冷提供供热热源;(3)设置四级余热利用系统,采暖季通过低真空循环水供热及余热锅炉尾部余热利用换热器供热,余热利用换热器同时作为非采暖季制冷热源。通过燃气轮机分布式多联供系统,实现能量最大化梯级利用,热电比达1.02,全厂综合能源利用率可达83%。
分布式多联供系统推荐的机组运行模式如下:
采暖季:一级高压蒸汽由余热锅炉出口主蒸汽直供;二级中压蒸汽由背压机排汽和抽凝机中压抽汽口联合对外供热;采暖负荷优先由抽凝机低真空循环水供热和余热锅炉尾部烟气余热利用换热器提供,不足部分由余热锅炉低压蒸汽补充;制冷负荷优先由余热锅炉低压蒸汽提供,不足部分由电制冷补充;调峰锅炉用作能源站的调峰热源及主机事故备用热源。
非采暖季:一级高压蒸汽由余热锅炉出口主蒸汽直供;二级中压蒸汽由背压机排汽和抽凝机中压抽汽口联合对外供热;制冷负荷由余热锅炉尾部烟气余热利用换热器和余热锅炉低压蒸汽提供,多余的低压蒸汽可接至抽凝机低压补汽口做功发电,尖峰负荷时不足部分由电制冷补充;调峰锅炉用作能源站的调峰热源及主机事故备用热源。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃气轮机分布式多联供系统,其特征在于,包括:
第一余热锅炉和第二余热锅炉分别产生高压主蒸汽和低压两路主蒸汽,第一路高压主蒸汽和第二路高压主蒸汽分别接至主蒸汽母管;
从主蒸汽母管接出第一路支管引至背压式汽轮机,从主蒸汽母管接出第二路支管引至抽凝式汽轮机;
从主蒸汽母管接出第三路支管,经减温减压器接至厂外高压蒸汽供热管网;从主蒸汽母管接出第四路支管接至中压蒸汽供热系统,经减温减压器引至中压分汽缸;
背压式汽轮机排汽管路接至中压分汽缸,从抽凝式汽轮机中压抽汽口引出中压抽汽管路接至中压分汽缸,调峰锅炉出口中压过热蒸汽管路接至中压分汽缸;
从中压分汽缸引出中压供热蒸汽管路接至厂外中压蒸汽供热管网,从中压分汽缸引出一路蒸汽管路接至低压分汽缸,作为低压供热蒸汽系统的备用热源。
2.如权利要求1所述的燃气轮机分布式多联供系统,其特征在于,
第一路高压主蒸汽和第二路高压主蒸汽的管路上分别连接有阀门,第一路支管、第二路支管、第三路支管和第四路支管上均连接有阀门。
3.如权利要求1所述的燃气轮机分布式多联供系统,其特征在于,
第一路低压主蒸汽和第二路低压主蒸汽分别接至低压蒸汽母管,从低压蒸汽母管接出第一支管接至低压分汽缸,从低压蒸汽母管接出第二支管接至抽凝式汽轮机低压补汽口;
从低压分汽缸引出低压供热蒸汽管路,接至供热首站作为尖峰补充热源,抽凝式汽轮机排汽接至凝汽器,凝汽器冷却水进口设置两路管线,一路来自循环水冷却塔冷却水进水管,另一路来自热网回水母管并经第一回水支管接至凝汽器;
凝汽器冷却水出口设置两路管线,一路去循环水冷却塔回水管,另一路经第一供水支管接至热网供水母管。
4.如权利要求3所述的燃气轮机分布式多联供系统,其特征在于,
第一路低压主蒸汽和第二路低压主蒸汽的管路上连接有阀门,第一支管和第二支管上连接有阀门。
5.如权利要求3所述的燃气轮机分布式多联供系统,其特征在于,
第一余热锅炉尾部设置第一尾部烟气余热利用换热器,第二余热锅炉尾部设置第二尾部烟气余热利用换热器,第一尾部烟气余热利用换热器和第二尾部烟气余热利用换热器均设置两路回水管线,一路来自热网回水母管并经第二回水支管接至各换热器进水管路,另一路经制冷站回水管路接至各换热器进水管路;
第一尾部烟气余热利用换热器和第二尾部烟气余热利用换热器均设置两路供水管线,两台换热器的供水管线一路经热网第二供水支管接至热网回水母管,另一路经制冷站供水管路接至制冷站。
6.如权利要求5所述的燃气轮机分布式多联供系统,其特征在于,
热网回水母管、第二回水支管、制冷站回水管路、两个换热器的进水管路上均连接有阀门。
7.如权利要求5所述的燃气轮机分布式多联供系统,其特征在于,
两台换热器的供水管线、热网第二供水支管、热网回水母管和制冷站供水管路均连接有阀门。
8.如权利要求1-7任一项所述的燃气轮机分布式多联供系统,其特征在于,
供热首站通过热网供回水管道与厂外供热管网连接。
9.如权利要求1-7任一项所述的燃气轮机分布式多联供系统,其特征在于,
制冷站通过冷网供回水管道与厂外供冷管网连接。
10.如权利要求9所述的燃气轮机分布式多联供系统,其特征在于,
冷网供回水管道上连接有阀门。
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