CN213980964U - 一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，包括间冷热量***，间冷热量***包括间冷管道、流通于间冷管道内的间冷换热介质、设置于该间冷水管道上的间冷泵、煤压机中间换热器和锅炉给水换热器，间冷热量***中的间冷换热介质，在煤压机中间换热器中冷却高温高压煤气过程中被加热，并且由间冷管道流经锅炉给水换热器，加热流经位于锅炉给水换热器的锅炉给水，不仅提高了锅炉的给水温度，充分利用了间冷热量；同时，提高了锅炉排烟温度，防止尾部换热面的腐蚀，即无需减少余热锅炉低压部分换热面积，使得机组可以产生更多的蒸汽，提高联合循环机组效率。

Description

一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***

技术领域

本实用新型涉及一种联合循环机组领域，特别是涉及一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***。

背景技术

钢铁工业是资源、能源密集型产业，其工艺过程中会产生热值较低的工艺气：高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等，钢铁厂通常以这些低热值工艺气为燃料建设自备电厂，其中具有单机容量大、占地面积小、环保、高效等特点的燃气-蒸汽联合循环机组(简称联合循环机组)成为最优选择。

适用于低热值燃料的联合循环机组中的燃气轮机(简称燃机)，对燃料有一定的压力要求。而低热值燃料一般为常压，需要使用煤气压缩机(简称煤压机)把燃料压力提升至燃机所需的燃料压力，由于煤压机出口压力较高，需要在压缩燃料的过程中采用分段压缩、中间冷却(简称间冷)的形式实现，间冷***存在大量的低品质热量。

钢铁厂工艺过程产生的低热值煤气中硫化物含量较高，燃气轮机排出的烟气由于氧硫化合物含量高，烟气露点温度也较高，为防止联合循环机组中的余热锅炉尾部换热面腐蚀问题，需保证较高的余热锅炉排烟温度，通常是减小余热锅炉低压部分换热面，以减少蒸汽产量的方法来保证较高的排烟温度。和常规燃料(不含/极少量硫化物)的联合循环机组相比，减少低压蒸汽产量使机组能量利用率降低，即联合循环机组效率变差。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种充分利用间冷热量，深化能源梯级利用的低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***。

本实用新型提供一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，包括煤气压缩机、燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、燃料管道、烟气管道、给水管道和蒸汽管道；所述煤气压缩机和燃气轮机通过燃料管道连通，所述燃气轮机和余热锅炉通过烟气管道连通，所述余热锅炉和蒸汽轮机之间通过蒸汽管道连通，所述蒸汽轮机、凝汽器、以及余热锅炉依次通过给水管道连通；还包括间冷热量***，所述间冷热量***包括间冷管道、流通于间冷管道内的间冷换热介质、设置于该间冷水管道上的间冷泵、煤压机中间换热器和锅炉给水换热器，所述煤压机中间换热器的冷侧与锅炉给水换热器的热侧通过间冷管道连通；所述煤气压缩机包括煤压机高压段和煤压机低压段，所述煤压机低压段的出燃料口与煤压机高压段的进燃料口之间连接有间冷燃料管道，且该间冷燃料管道与所述煤压机中间换热器的热侧连通；连接在所述凝汽器与余热锅炉之间的给水管道与所述锅炉给水换热器的冷侧连通。

进一步的，所述间冷热量***还包括表冷器组，所述表冷器组与所述燃气轮机的空气进口通过空气管道连通，与所述煤压机中间换热器出口侧相连的间冷管道还与所述表冷器组连通。

进一步的，所述间冷热量***还包括表冷器组，所述表冷器组与所述燃气轮机的空气进口通过空气管道连通；所述间冷热量***还包括吸收式制冷***，所述吸收式制冷***包括吸收式制冷机、冷冻水管和设置在冷冻水管上的冷冻水泵，所述吸收式制冷机包括相连的制冷机发生器和制冷机蒸发器，与所述煤压机中间换热器出口侧相连的间冷管道还与所述制冷机发生器连通，所述制冷机蒸发器与所述表冷器组通过冷冻水管连通。

进一步的，该种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***还包括冷却***，所述冷却***包括冷却水管道和间冷热量冷却器，连接在所述锅炉给水换热器和煤压机中间换热器之间的间冷管道与所述间冷热量冷却器的热侧连通，所述间冷热量冷却器的冷侧与冷却水管道连通。

进一步的，所述冷却水管道内流通的冷却介质为开式水。

进一步的，所述间冷换热介质为闭式水。

本实用新型提供的另一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***包括煤气压缩机、燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、燃料管道、给水管道和蒸汽管道；所述煤气压缩机和燃气轮机通过燃料管道连通，所述燃气轮机和余热锅炉通过烟气管道连通，所述余热锅炉和蒸汽轮机之间通过蒸汽管道连通，所述蒸汽轮机、凝汽器、以及余热锅炉依次通过给水管道连通；还包括间冷热量***，所述间冷热量***包括煤压机中间换热器；所述煤气压缩机包括煤压机高压段和煤压机低压段，所述煤压机低压段的出燃料口与煤压机高压段的进燃料口之间连接有间冷燃料管道，且该间冷燃料管道与所述煤压机中间换热器的热侧连通；连接在所述凝汽器和余热锅炉之间的给水管道与所述煤压机中间换热器的冷侧连通。

如上所述，本实用新型涉及的低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，具有以下有益效果：

本实用新型中，间冷热量***中的间冷换热介质，在煤压机中间换热器中冷却高温高压煤气过程中被加热，并且由间冷管道流经锅炉给水换热器，加热流经位于锅炉给水换热器的锅炉给水，不仅提高了锅炉的给水温度，充分利用了间冷热量；同时，提高了锅炉排烟温度，防止尾部换热面的腐蚀，即无需减少余热锅炉低压部分换热面积，使得机组可以产生更多的蒸汽，提高联合循环机组效率。并且，间冷热量***还可以包括表冷器组，用于利用间冷热量加热燃气轮机进口空气温度，在这在限定的负荷下，能够尽可能的提高燃机负荷率，从而实现在联合循环机组功率不变的情况下，联合循环机组效率得到提高。进一步的，间冷热量***还可以包括吸收式制冷***，在机组处于高温工况时，用间冷热量驱动其中的吸收式制冷器，经由表冷器组降低燃气轮机进口空气温度，进而实现机组出力提升。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***的示意图；

图2为本实用新型另一实施例中一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***的示意图。

附图标记：

10、煤气压缩机；11、煤压机高压段；12、煤压机低压段；13、间冷燃料管道；20、燃气轮机；21、燃料管道；22、烟气管道；30、余热锅炉；40、蒸汽轮机；41、凝汽器；42、给水管道；43、蒸汽管道；44、凝结水泵；51、间冷管道；52、间冷泵；53、煤压机中间换热器；54、锅炉给水换热器；55、间冷热量冷却器；60、表冷器组；61、空气管道；70、吸收式制冷机；71、制冷机发生器；72、制冷机蒸发器；73、冷冻水泵；74、冷冻水管；80、冷却水管道。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，本实用新型的一种实施例提供一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，包括煤气压缩机10、燃气轮机20、余热锅炉30、蒸汽轮机40、凝汽器41、燃料管道21、烟气管道22、给水管道42和蒸汽管道43；煤气压缩机10和燃气轮机20通过燃料管道21连通，燃气轮机20和余热锅炉30通过烟气管道22连通，余热锅炉30和蒸汽轮机40之间通过蒸汽管道43连通，蒸汽轮机40、凝汽器41、以及余热锅炉30依次通过给水管道42连通；同时，低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***还包括间冷热量***，间冷热量***包括间冷管道51、流通于间冷管道51内的间冷换热介质、设置于该间冷水管道上的间冷泵52、煤压机中间换热器53和锅炉给水换热器54，煤压机中间换热器53的冷侧与锅炉给水换热器54的热侧通过间冷管道51连通；煤气压缩机10包括煤压机高压段11和煤压机低压段12，煤压机低压段12的出燃料口与煤压机高压段11的进燃料口之间连接有间冷燃料管道13，且该间冷燃料管道13与煤压机中间换热器53的热侧连通；连接在凝汽器41与余热锅炉30之间的给水管道42与锅炉给水换热器54的冷侧连通。

机组正常运行时，煤气压缩机10工作，煤压机低压段12对低热值的燃料进行加压，并且经由间冷燃料管道13进入煤压机高压段11。经过间冷燃料管道13的燃料的温度较高，经过煤压机中间换热器53，与间冷换热介质发生换热，冷却高温高压的煤气，同时使得间冷换热介质经由煤压机中间换热器53后温度升高。煤气压缩机10通过燃料管道21向燃气轮机20供给燃料，燃气轮机20通过烟气管道22向余热锅炉30供给烟气，余热锅炉30通过蒸汽管道43向蒸汽轮机40供给蒸汽，蒸汽轮机40做功输出电能，并通过凝汽器41和给水管道42形成循环。进一步地，煤压机中间换热器53处，温度升高后的间冷换热介质，通过间冷管道51进入锅炉给水换热器54的热侧，与经由锅炉给水换热器54冷侧的凝结水(也就是锅炉给水)发生换热，从而使得循环流入余热锅炉30中的锅炉给水的温度升高。这不仅充分的利用了间冷热量，同时，流入余热锅炉30中的锅炉给水温度的升高使得锅炉排烟温度升高，有效防止尾部换热面的腐蚀，即无需减少余热锅炉30低压部分换热面积，使得机组可以产生更多的蒸汽，提高联合循环机组出力和热效率。

如图1所示，间冷热量***还包括表冷器组60，表冷器组60与燃气轮机20的空气进口通过空气管道61连通，与煤压机中间换热器53出口侧相连的间冷管道51还与表冷器组60连通。表冷器组60的出口侧也通过间冷管道51与煤压机中间换热器53的入口侧相连，形成循环。

联合循环机组部分负荷运行时，燃气轮机20的压气机进口导叶关小，压气机通流能力下降，燃气轮机20和联合循环机组效率降低。此时，经由煤压机中间换热器53、温度升高后的间冷换热介质通过间冷管道51进入表冷器组60内，对进入燃气轮机20的空气进行加热。这在限定的负荷下，能够尽可能的提高燃机负荷率，从而实现在联合循环机组功率不变的情况下，联合循环机组效率得到提高。

如图1所示，间冷热量***还包括吸收式制冷***，吸收式制冷***包括吸收式制冷机70、冷冻水管74和设置在冷冻水管74上的冷冻水泵73，吸收式制冷机70包括相连的制冷机发生器71和制冷机蒸发器72，与煤压机中间换热器53出口侧相连的间冷管道51还与制冷机发生器71连通，制冷机蒸发器72与表冷器组60通过冷冻水管74连通。

联合循环机组出力随环境温度的升高而降低，在高温工况时，可通过人为降低燃机压气机入口空气温度实现机组出力提升。此时，可以截断经由煤压机中间换热器53、温度升高的间冷换热介质进入表冷器组60的间冷管道51，而将温度升高的间冷换热介质导入吸收式制冷机70发生器中，作为热源驱动该吸收式制冷机。此时，冷冻水泵73启动，冷冻水管74内的冷冻水经过制冷机蒸发器72，温度进一步降低，在表冷器组60中对经过表冷器组60内的空气进行降温，从而有效提升机组高温工况下的出力。同时，在本实施例中，吸收式制冷机可以采用溴化锂吸收式制冷机。

如图1所示，该低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***还包括冷却***，冷却***包括冷却水管道80和间冷热量冷却器55，连接在锅炉给水换热器54和煤压机中间换热器53入口侧之间的间冷管道51、连接在表冷器组60出口侧和煤压机中间换热器53入口侧之间的间冷管道51、连接在制冷机发生器71出口侧和煤压机中间换热器53入口侧指间的间冷管道51都与间冷热量冷却器55的热侧连通，间冷热量冷却器55的冷侧与冷却水管道80连通。经锅炉给水换热器54放热的间冷换热介质、经表冷器组60后放热的间冷换热介质以及经制冷机发生器71放热的间冷换热介质在间冷热量冷却器55内再经过充分放热，进一步被冷却降温，再由间冷管道51进入煤压机中间换热器53的冷侧进行吸热，冷却间冷燃料管道13内的高温高压煤气，形成间冷换热介质在间冷管道内的循环，使得间冷换热介质能够重复得利用，也提高了间冷***的稳定性。如图1所示，冷却水管道80内流通的冷却介质为开式水。间冷管道51内流通的间冷换热介质为闭式水。一般的联合机组普遍设置有开式水***和闭式水***，冷却***可以直接应用原联合机组的开式水***。而间冷***则可以在原闭式水***的基础上进行改进，也就是在原闭冷水***的基础上增加若干管道作为间冷管道51、增加换热器作为煤压机中间换热器53和锅炉给水换热器54即可；同时，间冷热量冷却器55可以直接采用原联合机组的闭式水-开式水换热器，这极大地减少了间冷热量***和冷却***工程化时的工作量。

如图2所示，本实用新型的另一种实施例提供一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，包括煤气压缩机10、燃气轮机20、余热锅炉30、蒸汽轮机40、凝汽器41、燃料管道21、烟气管道22、给水管道42和蒸汽管道43；煤气压缩机10、煤气压缩机10和燃气轮机20通过燃料管道21连通，燃气轮机20和余热锅炉30通过烟气管道22连通，余热锅炉30和蒸汽轮机40之间通过蒸汽管道43连通，蒸汽轮机40、凝汽器41、以及余热锅炉30依次通过给水管道42连通；还包括间冷热量***，间冷热量***包括煤压机中间换热器53；煤气压缩机10包括煤压机高压段11和煤压机低压段12，煤压机低压段12的出燃料口与煤压机高压段11的进燃料口之间连接有间冷燃料管道13，且该间冷燃料管道13与煤压机中间换热器53的热侧连通；连接在凝汽器41和余热锅炉30之间的给水管道42与煤压机中间换热器53的冷侧连通。

本实施例与上一实施例不同点在于，凝汽器41和余热锅炉30的给水管道42与煤压机中间换热器53的冷侧直接连通，煤压机中间换热器53对锅炉给水直接进行加热。这也能够提高了锅炉的给水温度，充分利用了间冷热量；提高了锅炉排烟温度，防止尾部换热面的腐蚀，即无需减少余热锅炉30低压部分换热面积，使得机组可以产生更多的蒸汽，提高联合循环机组出力和热效率。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，包括煤气压缩机(10)、燃气轮机(20)、余热锅炉(30)、蒸汽轮机(40)、凝汽器(41)、燃料管道(21)、给水管道(42)、蒸汽管道(43)和烟气管道(22)；所述煤气压缩机(10)和所述燃气轮机(20)通过所述燃料管道(21)连通，所述燃气轮机(20)和余热锅炉(30)通过所述烟气管道(22)连通，所述余热锅炉(30)和蒸汽轮机(40)之间通过蒸汽管道(43)连通，所述蒸汽轮机(40)、凝汽器(41)、以及余热锅炉(30)依次通过所述给水管道(42)连通；其特征在于：

还包括间冷热量***，所述间冷热量***包括间冷管道(51)、流通于间冷管道(51)内的间冷换热介质、设置于该间冷水管道上的间冷泵(52)、煤压机中间换热器(53)和锅炉给水换热器(54)，所述煤压机中间换热器(53)的冷侧与锅炉给水换热器(54)的热侧通过间冷管道(51)连通；

所述煤气压缩机(10)包括煤压机高压段(11)和煤压机低压段(12)，所述煤压机低压段(12)的燃料出口与煤压机高压段(11)的燃料进口之间连接有间冷燃料管道(13)，且该间冷燃料管道(13)与所述煤压机中间换热器(53)的热侧连通；

连接在所述凝汽器(41)与余热锅炉(30)之间的给水管道(42)与所述锅炉给水换热器(54)的冷侧连通。

2.根据权利要求1所述的一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，其特征在于，所述间冷热量***还包括表冷器组(60)，所述表冷器组(60)与所述燃气轮机(20)的空气进口通过空气管道(61)连通，与所述煤压机中间换热器(53)出口侧相连的间冷管道(51)还与所述表冷器组(60)连通。

3.根据权利要求1所述的一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，其特征在于，所述间冷热量***还包括表冷器组(60)，所述表冷器组(60)与所述燃气轮机(20)的空气进口通过空气管道(61)连通；所述间冷热量***还包括吸收式制冷***，所述吸收式制冷***包括吸收式制冷机(70)、冷冻水管(74)和设置在冷冻水管(74)上的冷冻水泵(73)，所述吸收式制冷机(70)包括相连的制冷机发生器(71)和制冷机蒸发器(72)，与所述煤压机中间换热器(53)出口侧相连的间冷管道(51)还与所述制冷机发生器(71)连通，所述制冷机蒸发器(72)与所述表冷器组(60)通过冷冻水管(74)连通。

4.根据权利要求1所述的一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，其特征在于，还包括冷却***，所述冷却***包括冷却水管道(80)和间冷热量冷却器(55)，连接在所述锅炉给水换热器(54)和煤压机中间换热器(53)之间的间冷管道(51)与所述间冷热量冷却器(55)的热侧连通，所述间冷热量冷却器(55)的冷侧与冷却水管道(80)连通。

5.根据权利要求4所述的一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，其特征在于，所述冷却水管道(80)内流通的冷却介质为开式水。

6.根据权利要求1所述的一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，其特征在于，所述间冷换热介质为闭式水。

7.一种低热值联合循环机组煤压机间冷热量优化利用***，包括煤气压缩机(10)、燃气轮机(20)、余热锅炉(30)、蒸汽轮机(40)、凝汽器(41)、燃料管道(21)、给水管道(42)、蒸汽管道(43)和烟气管道(22)；所述煤气压缩机(10)和所述燃气轮机(20)通过所述燃料管道(21)连通，所述燃气轮机(20)和所述余热锅炉(30)通过所述烟气管道(22)连通，所述余热锅炉(30)和蒸汽轮机(40)之间通过所述蒸汽管道(43)连通，所述蒸汽轮机(40)、凝汽器(41)、以及余热锅炉(30)依次通过所述给水管道(42)连通；其特征在于：还包括间冷热量***，所述间冷热量***包括煤压机中间换热器(53)；所述煤气压缩机(10)包括煤压机高压段(11)和煤压机低压段(12)，所述煤压机低压段(12)的出燃料口与煤压机高压段(11)的进燃料口之间连接有间冷燃料管道(13)，且该间冷燃料管道(13)与所述煤压机中间换热器(53)的热侧连通；连接在所述凝汽器(41)和余热锅炉(30)之间的给水管道(42)与所述煤压机中间换热器(53)的冷侧连通。

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