[發明專利]燃氣蒸汽背壓冷卻四級利用電水冷熱暖汽系統

有效

• 申請號: 201610068575.6
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105649694B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 侴喬力;余昱暄;鄧壯
• 申請（專利權）人: 上海漢鐘精機股份有限公司
• 主分類號: F01K23/10
• 分類號: F01K23/10;F01K13/00;F25B29/00
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 梁劍

(一)技術領域

本發明涉及分布式能源系統中一種燃氣蒸汽背壓冷卻四級利用電 水冷熱暖汽系統。

(二)背景技術

在燃氣蒸汽聯合循環發電裝置中，電能分別在兩級發電循環中產 生：

(1)燃氣輪機第一級循環發電，燃氣與空氣混合后燃燒，生成的 高壓、高溫煙氣送入燃氣透平中膨脹、做功，推動葉輪旋轉并帶動發 電機轉子旋轉而產生第一級電力；排出的低壓、高溫煙氣則引入余熱 鍋爐中，回收煙氣顯熱而產生高壓、高溫的過熱水蒸汽。

(2)蒸汽輪機第二級循環發電，過熱水蒸汽送入蒸汽輪機中膨脹、 做功，推動葉輪旋轉并帶動發電機轉子旋轉而產生第二級電力。

因此燃氣蒸汽聯合循環發電裝置的技術優勢為：(1)發電效率提 高至60％，超過任何單級循環發電效率的最高值40％；因此是目前最高 效率發電裝置；(2)降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物排放量；(3) 為可再生能源發電裝置的電壓波動，提供可靠、靈活的電力支持。

然而，上述蒸汽輪機循環發電方式如下：

(1)凝汽式蒸汽輪機發電循環：只發電不供熱，使得大量凝汽潛 熱不僅沒有充分利用，而且通過冷卻塔中循環水份的蒸發而排放環境， 既消耗水資源又造成環境熱、濕污染；同時使裝置復雜、投資增加、 可靠性降低、運行費增加，從而導致系統不節能且經濟性差。

(2)抽凝式蒸汽輪機熱電循環：既發電又供熱，其夏季凝汽熱量 仍然通過冷卻塔中循環水份的蒸發而排放環境，因此既消耗水資源又 造成環境熱、濕污染；而當冬季由蒸汽輪機中間級抽汽供熱時，抽汽 量減少發電量；該循環裝置復雜、投資增加、可靠性降低、運行費增 加、不節能、經濟性差。唯一的技術優勢就是不會影響燃氣輪機的循 環發電以避免燃氣放散。

(3)背壓式蒸汽輪機熱電循環：既發電又供熱，冬季通過提高背 壓而充分利用大量凝汽潛熱來加熱循環熱水而供熱，無需冷卻塔，不 消耗水資源，無環境熱、濕污染；因此裝置簡單、投資降低、運行可 靠、節能顯著、運行費低、經濟性優異。然而該循環以熱定電，因此 春夏秋三季無供熱負荷時，蒸汽輪機就需停止運行，進而影響燃氣輪 機發電循環，導致燃氣放散。

綜上所述，在燃氣蒸汽聯合循環發電裝置中，第二級如采用背壓 式蒸汽輪機熱電循環，冬季既發電又供熱，熱電聯產效率可達90％，因 此節能效果顯著，經濟性優異，且無水資源消耗和環境熱、濕污染； 但是春夏秋三季無供熱負荷就使蒸汽輪機停止運行。因此，如何提高 第二級背壓式蒸汽輪機熱電循環的全年利用率，就有待熱能科技工作 者深入研究并解決。

(三)發明內容

本發明目的是構建一種燃氣蒸汽背壓冷卻四級利用電水冷熱暖汽 系統：在燃氣蒸汽聯合循環發電裝置基礎上，第二級采用背壓式蒸汽 輪機熱電循環，凝汽器所釋放的背壓供熱量分季節平衡多組功能設備 耗熱量：冬季驅動供熱管網，實現燃氣蒸汽二級循環發電+背壓供暖氣 +供蒸汽；春秋季驅動有機朗肯循環機組，實現燃氣蒸汽有機三級循環 發電+供衛生熱水+供蒸汽；夏季驅動吸收式機組，實現燃氣蒸汽二級 循環發電+供工藝冷水+供工藝熱水+供蒸汽；從而在維持燃氣輪機第一 級循環發電條件下，通過燃氣熱量、蒸汽熱量、背壓熱量、冷卻熱量 四級利用熱能，分季節切換實現發電、供水、供冷、供熱、供暖、供 汽等六種功能聯產，實現系統綜合能源利用率比聯合循環的提高一倍。

按照附圖1所示的燃氣蒸汽背壓冷卻四級利用電水冷熱暖汽系統， 其由1-壓氣機；1-1-進氣過濾器；1-2-進氣消聲器；2-燃燒室；3-二 通閥；4-燃氣透平；4-1-單軸；5-發電機；6-余熱鍋爐；6-1-除氧汽 包；6-2-除氧蒸發器；6-3-省煤器；6-4-汽包；6-5-蒸發器；6-6-過 熱器；6-7-煙囪；7-過濾器；8-循環泵；9-止回閥；10-蒸汽透平；11- 凝汽器；12-再熱器；13-有機朗肯循環機組；13-1-蒸發器；13-2-膨 脹機；13-3-回熱器；13-4-冷凝器；13-5-儲液罐；13-6-工質泵；13-7- 有機工質；14-吸收式機組；14-1-再生器；14-2-蒸發器；14-3-吸收 器；14-4-冷凝器；15-傳感器數據采集交換模塊；16-互聯網終端電腦 控制器；17-膨脹水箱等組成，其特征在于：

壓氣機1、燃燒室2、燃氣透平4，組成燃氣輪機；