CN218912983U - 一种联合循环*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种联合循环***，包括：燃气轮机，具有空气进入端以及废气排出端；排气管路，连通燃气轮机的废气排放端；废热锅炉，包括与排气管路连通的废热进气端以及废热排气端；主蒸汽管路，废热锅炉产生的高温蒸汽通过主蒸汽管路供应到蒸汽轮机或热力负载；其中，所述的联合循环***还包括：燃气蒸汽锅炉，包括废气进气端以及废气排放端，且废气进气端与废热排气端连通。本实用新型的联合循环***充分利用废热锅炉排放的废气，与燃气蒸汽锅炉内的气体燃料反应燃烧，在炉内燃烧放出来的热量，加热锅内的水，并使其汽化成蒸汽，提供了大量的附加热能量，提高了原料利用率。

Description

一种联合循环***

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机与蒸汽轮机联合供电、供热的一般领域，特别涉及一种联合循环***。

背景技术

长期以来，全世界对提高电厂循环热效率，减少经济运行成本，减少环境污染高度重视，在燃气轮机(燃机)排气后增添蒸汽轮机发电机组共同组成联合循环机组，其热效率可达到60％以上。

现阶段大型燃气循环机组进气温度逐步提高用燃气轮机的排气热量，实现能量逐级利用燃气轮机排烟热损失也不断升高，需充分利提高电厂循环热效率，减少经济运行成本。

现有技术中采用废热锅炉，利用燃气涡轮排出的高温废气与废热锅炉中的水进行热交换，产生热蒸汽以供向蒸汽轮机或热力负载。根据能量守恒，废热锅炉提供的能量有限，并且，燃气涡轮排出的废气经过废热锅炉后，温度降低，无法提供热能，这一部分气体直接排放，没能得到充分利用。

因此，如何提供一种能够充分利用废热锅炉排放的废气提供附加热能量的联合循环***，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，提出了一种联合循环***，充分利用废热锅炉排放的废气，与燃气蒸汽锅炉内的气体燃料反应燃烧，在炉内燃烧放出来的热量，加热锅内的水，并使其汽化成蒸汽，提供了大量的附加热能量。

本实用新型采用以下技术方案：

一种联合循环***，包括：

燃气轮机，具有空气进入端以及废气排出端；

排气管路，连通燃气轮机的废气排放端；

废热锅炉，包括与排气管路连通的废热进气端以及废热排气端；

主蒸汽管路，废热锅炉产生的高温蒸汽通过主蒸汽管路供应到蒸汽轮机或热力负载；

其中，所述的联合循环***还包括：

燃气蒸汽锅炉，包括废气进气端以及废气排放端，且废气进气端与废热排气端连通。

进一步的，所述燃气轮机包括：

压气机，具有空气进入端；

燃烧室；

燃气涡轮，具有废气排出端；

其中，燃气涡轮的废气排出端通过排气管路连通废热锅炉的废热进气端。

进一步的，燃气蒸汽锅炉的废气排放端通过废气排放管路连通烟囱。

进一步的，主蒸汽管路的入口端设置有分支蒸汽管路一和分支蒸汽管路二，废热锅炉和燃气蒸汽锅炉产生的高温蒸汽分别通过分支蒸汽管路一和分支蒸汽管路二汇入主蒸汽管路。

进一步的，燃气蒸汽锅炉具有燃气进入端口。

进一步的，所述联合循环***还包括：

冷却器，通过空气主管路连通压气机的空气进入端；

风机，其出口端通过管路连通冷却器；

空气过滤器，具有空气入口，其出口端通过管路连通风机。

进一步的，空气主管路包括空气主管路支路一和空气主管路支路二，空气主管路支路一连通压气机的空气进入端，空气主管路支路二连通排气管路。

进一步的，空气主管路支路二上设置有流量传感器和流量调节阀；

其中，所述联合循环***还包括控制***，控制***分别与风机、流量传感器以及流量调节阀连接；

控制***接收来自流量传感器的数据，并根据流量数据控制风机和/或流量调节阀。

进一步的，废热锅炉和燃气蒸汽锅炉均通过主供水管路连通水泵，主蒸汽管路连通蒸汽轮机；

蒸汽轮机的蒸汽排出端通过管路依次连通冷凝器和水泵。

进一步的，主供水管路的出口端设置有供水分支管路一以及供水分支管路二，使得冷凝器的供水能够分别进入废热锅炉和燃气蒸汽锅炉。

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：

本实用新型的联合循环***充分利用废热锅炉排放的废气，与燃气蒸汽锅炉内的气体燃料反应燃烧，在炉内燃烧放出来的热量，加热锅内的水，并使其汽化成蒸汽，提供了大量的附加热能量，提高了原料利用率。

来自冷却器的气流的一部分转向并通过空气主管路支路二进入排气管路，这种增加的空气流为燃气蒸汽锅炉提供了额外的氧气，从而避免火焰熄灭或燃烧不理想。

本实施方式的联合循环***由于增加了燃气蒸汽锅炉，需要给燃气蒸汽锅炉提供额外的燃气，增加了能源消耗。但是，燃气蒸汽锅炉充分利用了废热锅炉排放的高成本废气，提供了大量的附加热能量，在整体上提高了联合循环***的效率和原料及能源利用率。

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，4-燃气轮机发电机，5-排气管路，6-余热利用锅炉，61-废热锅炉，62-燃气蒸汽锅炉，7-水泵，8-主供水管路，81-供水分支管路一，82-供水分支管路二，9-主蒸汽管路，91-分支蒸汽管路一，92-分支蒸汽管路二，10-蒸汽轮机，11-蒸汽轮机发电机，12-冷凝器，13-主蒸汽支管路，14-废气排放管路，15-烟囱，16-空气过滤器，17-风机，18-冷却器，19-空气主管路，191-空气主管路支路一，192-空气主管路支路二，20-风机动力源，21-液力耦合器，22-流量传感器，23-流量调节阀，24-控制***。

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联合循环***，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，虚线表示控制线。

本实施方式的联合循环***，包括由压气机1、燃烧室2、燃气涡轮3构成的燃气轮机，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，燃气涡轮3的废气排出端通过排气管路5连接余热利用锅炉6。从而，在燃气涡轮3中完成工作的废气通过排气管路5供应到余热利用锅炉6，并成为余热利用锅炉6中产生蒸汽的热源。

进一步的，余热利用锅炉6通过主供水管路8连通水泵7，余热利用锅炉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向余热利用锅炉6供水，供应到余热利用锅炉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从余热利用锅炉6供应到蒸汽轮机10。

进一步的，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12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12，进而被热交换成供水，通过水泵7再循环到主供水管路8，并通过余热利用锅炉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13，且主蒸汽支管路13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13中取出蒸汽，并将其用于工厂或市政供暖。

进一步的，余热利用锅炉6的废气排出端通过废气排放管路14连通烟囱15。由此，在余热利用锅炉6中完成工作的废气通过余热利用锅炉6的废气排出端从烟囱15排放到大气中。

可以理解的是，现有技术中的余热利用锅炉6为废热锅炉，其利用燃气涡轮3排出的高温废气与废热锅炉中的水进行热交换，产生热蒸汽以供向蒸汽轮机或热力负载。根据能量守恒，废热锅炉提供的能量有限，并且，燃气涡轮3排出的废气经过废热锅炉后，温度降低，无法提供热能，因此，这一部分气体直接排放，没能得到充分利用。

为此，本实施方式的联合循环***，余热利用锅炉6包括废热锅炉61和燃气蒸汽锅炉62，燃气涡轮3排出的废气经过废热锅炉61后并不直接排放，而是进入燃气蒸汽锅炉62，在燃气蒸汽锅炉62内再次燃烧产生热能。

具体的，废热锅炉61包括与排气管路5连通的废热进气端以及废热排气端，燃气蒸汽锅炉62包括废气进气端以及废气排放端；其中，废气进气端与废热排气端连通，废气排放端与废气排放管路14连通。

由此，燃气涡轮3排出的废气首先经过废热锅炉61，供应到废热锅炉61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供应到蒸汽轮机或热力负载。废热锅炉61排放的温度较低的废气进入燃气蒸汽锅炉62，与燃气蒸汽锅炉62内的气体燃料反应燃烧，在炉内燃烧放出来的热量，加热锅内的水，并使其汽化成蒸汽，并同样通过主蒸汽管路9供应到蒸汽轮机或热力负载。

通过以上设置，本实施方式的联合循环***充分利用废热锅炉61排放的废气，与燃气蒸汽锅炉62内的气体燃料反应燃烧，在炉内燃烧放出来的热量，加热锅内的水，并使其汽化成蒸汽，提供了大量的附加热能量，提高了原料利用率。

进一步的，主供水管路8的出口端设置有供水分支管路一81以及供水分支管路二82，以便冷凝器12的供水能够分别进入废热锅炉61和燃气蒸汽锅炉62。主蒸汽管路9的入口端设置有分支蒸汽管路一91和分支蒸汽管路二92，以便废热锅炉61和燃气蒸汽锅炉62产生的高温蒸汽通过主蒸汽管路9供应到蒸汽轮机或热力负载。

可以理解的是，燃气蒸汽锅炉62具有燃气进入端口，以便与废热锅炉61排放的废气反应燃烧。

进一步的，联合循环***还包括通过管路依次连通的空气过滤器16、风机17以及冷却器18。具体的，空气过滤器16具有空气入口，空气过滤器16的出口端通过管路连通风机17，风机17的出口端通过管路连通冷却器18，冷却器18通过空气主管路19与压气机1连通。

可以理解的是，空气过滤器16和冷却器18用于过滤和冷却进入压气机1内部的空气16，以提高压气机1功率，避免压气机1损坏。风机17用于提高进入压气机1的空气流量。

进一步的，联合循环***还包括风机动力源20以及液力耦合器21，以便驱动风机17。

可以理解的是，自然状态的空气经过过滤、冷却及提速等多道工序才进入压气机1，用到了空气过滤器16、风机17以及冷却器18等多个装置，而这些装置的运行都需要能源消耗。

现有技术中，上述处理后的空气与燃气在燃气轮机内反应完只利用其废气的热能，没能利用这一部分高成本废气，更能体现出能源的浪费。

本实施方式的联合循环***，利用废热锅炉61排放的废气，提供了大量的附加热能量，充分利用了高成本空气。

进一步的，空气主管路19包括空气主管路支路一191和空气主管路支路二192，空气主管路支路一191连通压气机1，空气主管路支路二192连通排气管路5。

由此，来自冷却器18的气流的一部分转向并通过空气主管路支路二192进入排气管路5。这种增加的空气流为燃气蒸汽锅炉62提供了额外的氧气，从而避免火焰熄灭或燃烧不理想。

进一步的，空气主管路支路二192上设置有流量传感器22和流量调节阀23，以调节进入排气管路5内的空气比例。

进一步的，联合循环***还包括控制***24，控制***24分别与风机17、流量传感器22以及流量调节阀23连接；控制***24接收来自流量传感器22的数据，并根据流量数据控制风机17和/或流量调节阀23。从而精准调控进入排气管路5内的空气比例。

需要说明的是，尽管本实施方式的联合循环***由于增加了燃气蒸汽锅炉62，需要给燃气蒸汽锅炉62提供额外的燃气，增加了能源消耗。但是，燃气蒸汽锅炉62充分利用了废热锅炉61排放的高成本废气，提供了大量的附加热能量，在整体上提高了联合循环***的效率和原料及能源利用率。

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 (10)

1.一种联合循环***，包括：

燃气轮机，具有空气进入端以及废气排出端；

排气管路(5)，连通燃气轮机的废气排放端；

废热锅炉(61)，包括与排气管路(5)连通的废热进气端以及废热排气端；

主蒸汽管路(9)，废热锅炉(61)产生的高温蒸汽通过主蒸汽管路(9)供应到蒸汽轮机(10)或热力负载；

其特征在于，所述的联合循环***还包括：

燃气蒸汽锅炉(62)，包括废气进气端以及废气排放端；且废气进气端与废热排气端连通。

2.如权利要求1所述的联合循环***，其特征在于，所述燃气轮机包括：

压气机(1)，具有空气进入端；

燃烧室(2)；

燃气涡轮(3)，具有废气排出端；

其中，燃气涡轮(3)的废气排出端通过排气管路(5)连通废热锅炉(61)的废热进气端。

3.如权利要求1所述的联合循环***，其特征在于，燃气蒸汽锅炉(62)的废气排放端通过废气排放管路(14)连通烟囱(15)。

4.如权利要求1所述的联合循环***，其特征在于，主蒸汽管路(9)的入口端设置有分支蒸汽管路一(91)和分支蒸汽管路二(92)，废热锅炉(61)和燃气蒸汽锅炉(62)产生的高温蒸汽分别通过分支蒸汽管路一(91)和分支蒸汽管路二(92)汇入主蒸汽管路(9)。

5.如权利要求1所述的联合循环***，其特征在于，燃气蒸汽锅炉(62)具有燃气进入端口。

6.如权利要求2所述的联合循环***，其特征在于，所述联合循环***还包括：

冷却器(18)，通过空气主管路(19)连通压气机(1)的空气进入端；

风机(17)，其出口端通过管路连通冷却器(18)；

空气过滤器(16)，具有空气入口，其出口端通过管路连通风机(17)。

7.如权利要求6所述的联合循环***，其特征在于，空气主管路(19)包括空气主管路支路一(191)和空气主管路支路二(192)，空气主管路支路一(191)连通压气机(1)的空气进入端，空气主管路支路二(192)连通排气管路(5)。

8.如权利要求7所述的联合循环***，其特征在于，空气主管路支路二(192)上设置有流量传感器(22)和流量调节阀(23)；

其中，所述联合循环***还包括控制***(24)，控制***(24)分别与风机(17)、流量传感器(22)以及流量调节阀(23)连接；

控制***(24)接收来自流量传感器(22)的数据，并根据流量数据控制风机(17)和/或流量调节阀(23)。

9.如权利要求1所述的联合循环***，其特征在于，废热锅炉(61)和燃气蒸汽锅炉(62)均通过主供水管路(8)连通水泵(7)，主蒸汽管路(9)连通蒸汽轮机(10)；

蒸汽轮机(10)的蒸汽排出端通过管路依次连通冷凝器(12)和水泵(7)。

10.如权利要求9所述的联合循环***，其特征在于，主供水管路(8)的出口端设置有供水分支管路一(81)以及供水分支管路二(82)，使得冷凝器(12)的供水能够分别进入废热锅炉(61)和燃气蒸汽锅炉(62)。

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