[发明专利]燃气蒸汽背压冷却四级利用电水冷热暖汽系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及分布式能源系统中一种燃气蒸汽背压冷却四级利用电 水冷热暖汽系统。

(二)背景技术

在燃气蒸汽联合循环发电装置中，电能分别在两级发电循环中产 生：

(1)燃气轮机第一级循环发电，燃气与空气混合后燃烧，生成的 高压、高温烟气送入燃气透平中膨胀、做功，推动叶轮旋转并带动发 电机转子旋转而产生第一级电力；排出的低压、高温烟气则引入余热 锅炉中，回收烟气显热而产生高压、高温的过热水蒸汽。

(2)蒸汽轮机第二级循环发电，过热水蒸汽送入蒸汽轮机中膨胀、 做功，推动叶轮旋转并带动发电机转子旋转而产生第二级电力。

因此燃气蒸汽联合循环发电装置的技术优势为：(1)发电效率提 高至60％，超过任何单级循环发电效率的最高值40％；因此是目前最高 效率发电装置；(2)降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物排放量；(3) 为可再生能源发电装置的电压波动，提供可靠、灵活的电力支持。

然而，上述蒸汽轮机循环发电方式如下：

(1)凝汽式蒸汽轮机发电循环：只发电不供热，使得大量凝汽潜 热不仅没有充分利用，而且通过冷却塔中循环水份的蒸发而排放环境， 既消耗水资源又造成环境热、湿污染；同时使装置复杂、投资增加、 可靠性降低、运行费增加，从而导致系统不节能且经济性差。

(2)抽凝式蒸汽轮机热电循环：既发电又供热，其夏季凝汽热量 仍然通过冷却塔中循环水份的蒸发而排放环境，因此既消耗水资源又 造成环境热、湿污染；而当冬季由蒸汽轮机中间级抽汽供热时，抽汽 量减少发电量；该循环装置复杂、投资增加、可靠性降低、运行费增 加、不节能、经济性差。唯一的技术优势就是不会影响燃气轮机的循 环发电以避免燃气放散。

(3)背压式蒸汽轮机热电循环：既发电又供热，冬季通过提高背 压而充分利用大量凝汽潜热来加热循环热水而供热，无需冷却塔，不 消耗水资源，无环境热、湿污染；因此装置简单、投资降低、运行可 靠、节能显著、运行费低、经济性优异。然而该循环以热定电，因此 春夏秋三季无供热负荷时，蒸汽轮机就需停止运行，进而影响燃气轮 机发电循环，导致燃气放散。

综上所述，在燃气蒸汽联合循环发电装置中，第二级如采用背压 式蒸汽轮机热电循环，冬季既发电又供热，热电联产效率可达90％，因 此节能效果显著，经济性优异，且无水资源消耗和环境热、湿污染； 但是春夏秋三季无供热负荷就使蒸汽轮机停止运行。因此，如何提高 第二级背压式蒸汽轮机热电循环的全年利用率，就有待热能科技工作 者深入研究并解决。

(三)发明内容

本发明目的是构建一种燃气蒸汽背压冷却四级利用电水冷热暖汽 系统：在燃气蒸汽联合循环发电装置基础上，第二级采用背压式蒸汽 轮机热电循环，凝汽器所释放的背压供热量分季节平衡多组功能设备 耗热量：冬季驱动供热管网，实现燃气蒸汽二级循环发电+背压供暖气 +供蒸汽；春秋季驱动有机朗肯循环机组，实现燃气蒸汽有机三级循环 发电+供卫生热水+供蒸汽；夏季驱动吸收式机组，实现燃气蒸汽二级 循环发电+供工艺冷水+供工艺热水+供蒸汽；从而在维持燃气轮机第一 级循环发电条件下，通过燃气热量、蒸汽热量、背压热量、冷却热量 四级利用热能，分季节切换实现发电、供水、供冷、供热、供暖、供 汽等六种功能联产，实现系统综合能源利用率比联合循环的提高一倍。

按照附图1所示的燃气蒸汽背压冷却四级利用电水冷热暖汽系统， 其由1-压气机；1-1-进气过滤器；1-2-进气消声器；2-燃烧室；3-二 通阀；4-燃气透平；4-1-单轴；5-发电机；6-余热锅炉；6-1-除氧汽 包；6-2-除氧蒸发器；6-3-省煤器；6-4-汽包；6-5-蒸发器；6-6-过 热器；6-7-烟囱；7-过滤器；8-循环泵；9-止回阀；10-蒸汽透平；11- 凝汽器；12-再热器；13-有机朗肯循环机组；13-1-蒸发器；13-2-膨 胀机；13-3-回热器；13-4-冷凝器；13-5-储液罐；13-6-工质泵；13-7- 有机工质；14-吸收式机组；14-1-再生器；14-2-蒸发器；14-3-吸收 器；14-4-冷凝器；15-传感器数据采集交换模块；16-互联网终端电脑 控制器；17-膨胀水箱等组成，其特征在于：

压气机1、燃烧室2、燃气透平4，组成燃气轮机；