[實用新型]燃氣蒸汽有機三級循環(huán)發(fā)電制熱制冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620071783.7
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN205349445U
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侴喬力;余昱暄;鄧壯
• 申請（專利權(quán)）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: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分布式能源系統(tǒng)中一種燃氣蒸汽有機三級循環(huán)發(fā)電制熱制冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

(二)背景技術(shù)

在燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置中，電能分別在兩級發(fā)電循環(huán)中產(chǎn)生：

(1)燃氣輪機第一級循環(huán)發(fā)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(zhuǎn)并帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)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(chǎn)生高壓、高溫的過熱水蒸氣。

(2)蒸汽輪機第二級循環(huán)發(fā)電，過熱水蒸氣送入蒸汽輪機中膨脹、做功，推動葉輪旋轉(zhuǎn)并帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生第二級電力。

因此燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的技術(shù)優(yōu)勢為：(1)發(fā)電效率提高至60％，超過任何單級循環(huán)發(fā)電效率的最高值40％；因此是目前最高效率發(fā)電裝置；(2)提高裝置的發(fā)電效率，即降低二氧化碳和氮氧化物排放量；(3)為可再生能源發(fā)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(huán)發(fā)電方式如下：

(1)凝汽式蒸汽輪機發(fā)電循環(huán)：只發(fā)電不供熱，凝汽熱量通過冷卻塔中循環(huán)水份的蒸發(fā)而排放環(huán)境，因此消耗水資源并造成環(huán)境熱、濕污染；同時使裝置復(fù)雜、投資增加、可靠性降低、運行費增加，導致不節(jié)能且經(jīng)濟性差。

(2)抽凝式蒸汽輪機熱電循環(huán)：既發(fā)電又供熱，但夏季凝汽熱量仍通過冷卻塔中循環(huán)水份的蒸發(fā)而排放環(huán)境，因此仍消耗水資源并仍造成環(huán)境熱、濕污染；只是當冬季有供熱負荷時，由蒸汽輪機中間級抽汽供熱，同時減少發(fā)電量，不會影響燃氣輪機的循環(huán)發(fā)電以避免燃氣放散。然而導致裝置復(fù)雜、投資增加、可靠性降低、運行費增加、不節(jié)能、經(jīng)濟性差。

(3)背壓式蒸汽輪機熱電循環(huán)：既發(fā)電又供熱，冬季提高背壓而使凝汽熱量通過熱水循環(huán)供熱，無需冷卻塔，不消耗水資源，無環(huán)境熱、濕污染；因此裝置簡單、投資降低、運行可靠、運行費低、節(jié)能顯著、經(jīng)濟性優(yōu)異。但該循環(huán)以熱定電，春夏秋三季無供熱負荷時，蒸汽輪機停止運行，進而影響燃氣輪機發(fā)電循環(huán)，導致燃氣放散。

綜上所述，在燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置中，第二級如采用背壓式蒸汽輪機熱電循環(huán)，冬季既發(fā)電又供熱，熱電聯(lián)供效率可接近90％，因此節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟性優(yōu)異，無環(huán)境熱、濕污染；然而春夏秋三季無供熱負荷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(huán)的全年利用率，就有待熱能科技工作者解決。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是構(gòu)建一種燃氣蒸汽有機三級循環(huán)發(fā)電制熱制冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)：在燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置基礎(chǔ)上，第二級采用背壓式蒸汽輪機熱電循環(huán)，分季節(jié)平衡背壓供熱量與供熱/發(fā)電/制冷等設(shè)備耗熱量：冬季驅(qū)動供熱管網(wǎng)實現(xiàn)燃氣蒸汽二級循環(huán)發(fā)電+背壓供熱，春秋季驅(qū)動有機朗肯循環(huán)機組實現(xiàn)燃氣蒸汽有機三級循環(huán)發(fā)電，夏季驅(qū)動吸收式機組實現(xiàn)燃氣蒸汽二級循環(huán)發(fā)電+背壓制冷；從而在維持燃氣輪機第一級循環(huán)發(fā)電條件下，梯級利用熱能，分季節(jié)切換實現(xiàn)發(fā)電、制熱、制冷聯(lián)產(chǎn)，實現(xiàn)聯(lián)產(chǎn)效率比聯(lián)合循環(huán)提高36％。

按照附圖1所示的燃氣蒸汽有機三級循環(huán)發(fā)電制熱制冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，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(fā)電機；6-余熱鍋爐；6-1-除氧汽包；6-2-除氧蒸發(fā)器；6-3-省煤器；6-4-汽包；6-5-蒸發(fā)器；6-6-過熱器；6-7-煙囪；7-過濾器；8-循環(huán)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(huán)機組；13-1-蒸發(fā)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(zhì)泵；13-7-有機工質(zhì)；14-冷卻塔；15-吸收式機組；15-1-再生器；15-2-蒸發(fā)器；15-3-吸收器；15-4-冷凝器；16-傳感器數(shù)據(jù)采集交換模塊；17-互聯(lián)網(wǎng)終端電腦控制器；18-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；

壓氣機1、燃氣透平4、發(fā)電機5，通過單軸4-1連接為整體并共用底座，組成燃氣輪機第一級循環(huán)發(fā)電及壓氣裝置；

燃氣管道連接燃燒室2的燃氣進口，組成燃氣支路；

空氣管道連接進氣過濾器1-1、進氣消聲器1-2、壓氣機1、燃燒室2的空氣進口，組成空氣支路；

空氣管道連接二通閥3、壓氣機1的出口端，組成空氣控制支路；

燃燒室2的煙氣出口通過管道連接燃氣透平4、余熱鍋爐6的煙氣進口、過熱器6-6、蒸發(fā)器6-5、省煤器6-3、除氧蒸發(fā)器6-2、煙囪6-7，組成煙氣回路；