[發明專利]一種雙透平、聯合循環的熱電聯供系統

有效

• 申請號: 201310713981.X
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103644004A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 張立建;陳倪;葉冬挺;余炎;蔣浦寧;沈國平;虎煜;陽虹;何阿平
• 申請（專利權）人: 上海電氣電站設備有限公司
• 主分類號: F01K11/02
• 分類號: F01K11/02;F22B1/18;F24D1/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 葉琦玲

技術領域

本發明涉及燃氣-蒸汽聯合循環技術領域，特別是涉及一種雙透平、聯合循環的熱電聯供系統。

背景技術

汽輪發電機組是一種把熱能轉換成機械能進而轉換成電能的能量轉換裝置，是電站建設中的關鍵動力設備之一。由鍋爐產生的高溫、高壓蒸汽，經過蒸汽透平，將熱能與壓力勢能轉換，成為汽輪機的機械能，帶動汽輪機轉子輸出軸做功，該機械能通過汽輪機轉子輸出軸傳遞給發電機，從而將機械能轉換成電能，因此，汽輪機作為源動機常被稱為“光明之源”。

燃氣-蒸汽聯合循環系統是指將燃氣輪機作為前置透平，用余熱鍋爐來回收燃機的排氣余熱，產出若干檔新蒸汽注入汽輪機，蒸汽在汽輪機中膨脹做功輸出電能。

燃氣-蒸汽聯合循環把具有較高平均吸熱溫度的燃氣輪機與具有較低平均放熱溫度的蒸汽輪機結合起來，使燃氣輪機的高溫尾氣進入余熱鍋爐產生蒸汽，并使蒸汽在汽輪機中繼續作功發電，達到揚長避短、相互彌補的目的，使整個聯合循環的熱能利用水平較簡單循環有了明顯提高，聯合循環發電的凈效率已達48%～60%。

目前常用的燃氣-蒸汽聯合循環系統有E級聯合循環電站廣泛采用的雙壓、無再熱系統和F級聯合循環電站所采用的三壓、再熱系統。前者發電凈效率在50%左右，后者發電凈效率在58%左右。而更高級別的聯合循環也是采用三壓、再熱系統，其發電效率可達60%以上。

由于國家政策的導向作用，使得燃氣-蒸汽聯合循環、熱電聯產項目在近些年被廣泛應用。所謂熱（冷）電聯產是指，在汽輪機的通流內部合適的位置處抽出一部分蒸汽用于工業用汽，初衷是實現能源的合理的梯度利用。熱電聯產的聯合循環效率能夠到達70%左右。

但以目前市場的主流燃氣-蒸汽聯合循環、熱電聯供技術為例，現有技術還存在一些不足。假設某工程熱電廠要上一臺套二拖一型配置的H級燃氣聯合循環汽輪機組（所謂二拖一型配置是指用兩臺余熱鍋爐分別回收兩臺燃機的排氣余熱能量，并將產生的新蒸汽注入一臺蒸汽輪機）：用戶端的蒸汽需求為1.2MPa，185℃，蒸汽量為額定150t/h，最大為200t/h；而典型的三壓、再熱聯合循環系統的參數設置如下：

高壓蒸汽參數為17MPa，600℃；

再熱（即中壓）蒸汽參數為3.5MPa，600℃；

低壓蒸汽參數為0.45MPa，240℃；

現有技術的聯合循環、熱電聯供系統設計是在汽輪機中壓缸通流1.2MPa左右處設置旋轉隔板或座缸閥來實現調整抽汽，該處蒸汽的溫度在480℃左右，而用戶的溫度需求僅為185℃，通過減溫減壓器實現與用戶端地蒸汽參數匹配，存在著195℃的溫差浪費，從而不可避免的出現了高品質能源浪費的現象；另外，在無供熱工況下，汽輪機中壓缸IP內的蒸汽還是要流經所述旋轉隔板或座缸閥，從而存在節流損失；還有，因所述旋轉隔板或座缸閥的設置，使汽輪機機組的跨距較大，受跨距的限制，傳統的熱電聯供汽輪機機組的通流設計時只能選擇采用相對高的根徑和相對少的通流級數，從而使得機組通流內效率設計值偏低；因此，傳統的熱電聯供汽輪機的發電效率相對較低。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明要解決的技術問題在于提供一種汽輪機機組內效率高、能夠避免高品質能源浪費的雙透平、聯合循環的熱電聯供系統，以克服現有技術的上述缺陷。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種雙透平、聯合循環的熱電聯供系統，包括燃氣輪機、主汽輪機、余熱鍋爐、熱網抽汽系統；燃氣輪機的排煙管路連接所述余熱鍋爐，所述余熱鍋爐包括高壓汽包、中壓汽包和低壓汽包；所述主汽輪機包括高壓缸、中壓缸和低壓缸；所述高壓汽包連接所述高壓缸的高壓進汽管道，所述中壓汽包連接所述中壓缸的中壓進汽管道，所述低壓汽包連接所述低壓缸的低壓進汽管道；所述高壓缸的排汽口連接一高排逆止閥，所述熱網抽汽系統設于所述高排逆止閥的下游；

所述高排逆止閥連接第一安全閥，所述第一安全閥下游連接兩條支路，第一支路連接所述中壓汽包的蒸汽管道，所述第一支路上設有第一調節閥；第二支路連接一小背壓式汽輪機，所述第二支路上由上游至下游依次設有一關斷閥和第二調節閥，所述小背壓式汽輪機的排汽口連接第二安全閥，所述第二安全閥下游連接一單向閥，所述單向閥連接所述熱網抽汽系統。

可選地，所述主汽輪機與所述小背壓式汽輪機采用分軸布置。

可選地，所述主汽輪機與所述小背壓式汽輪機采用單軸布置，所述主汽輪機的轉子輸出軸與所述小背壓式汽輪機的轉子輸出軸之間設置有一自動同步離合器。

優選地，所述第二調節閥為所述小背壓式汽輪機的進汽管道上的調速汽閥，所述關斷閥為所述小背壓式汽輪機的主汽閥。