一种燃气锅炉房余压余热综合利用系统技术方案

本发明专利技术涉及能源转换与节能减排领域，特别涉及一种燃气锅炉房余压余热综合利用系统，通过将锅炉、预热器和膨胀机巧妙的连接和控制，将燃气锅炉房的余压余热资源综合利用，将压力能和热能转变为电能，可减小高压燃气节流降压损失；利用预热器、发电机和膨胀机等组件取代了不能利用余压余热的传统燃气调压箱。通过温度较低的燃气冷却燃煤锅炉排放的高温烟气，使水蒸气冷凝，吸收氮氧化物，也进一步的减少了污染物的排放。发电机输出的电能可直接并入门站内部的微电网，供给电气设备，照明设备等监控设备等使用。同时，和预热器、发电机和膨胀机等组件并联的燃气调压箱可有效保障波动工况和紧急故障下燃气锅炉的稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气锅炉房余压余热综合利用系统
本专利技术涉及能源转换与节能减排领域，特别涉及一种燃气锅炉房余压余热综合利用系统。
技术介绍
随着世界范围内对环境保护日益重视，对清洁能源的需求愈加迫切，为天然气发展带来了机遇。天然气属于清洁能源，在燃烧中二氧化硫、粉尘的排放量接近于零，二氧化碳和氮氧化物的排放量相较于煤炭分别降至40％和50％；天然气对温室效应的影响仅为石油的54％，煤炭的48％。近年来，在中国中东部地区，京津冀地区雾霾天气肆虐，大气环境污染形势比较严峻，造成这种严重形势的关键因素是煤烟型污染，由天然气代替燃煤，将会有效降低烟气污染，改善大气环境。目前，众多城市都在开展燃煤锅炉“煤改气”任务，大力推进燃气锅炉的建设，进一步加大了各城市对天然气的需求。然而，由于中东部地区资源匮乏，市内所需的天然气主要是通过高压管道从外地输入。由高压输气干线输送来的高压天然气，在市内的天然气接收门站、调压站，都需要根据下游用户的供气压力要求进行降压，然后才能够供应给城市燃气用户、工商用户等使用。在燃气锅炉房中，高压天然气经调压后压力降至0.2～0.4MPa(G)的中压标准，进入燃气锅炉燃烧，输出热水或者蒸汽供给城镇居民使用。高压天然气在调压的过程中将产生很大的压力降，同时释放出大量的压力能。目前此过程多通过燃气调压箱实现，压力能直接损失而没有得到利用。同时，燃气锅炉排放的高温烟气通常由于热量品味不高，难以利用，也白白浪费了，少量的污染物氮氧化物也没有得到处理。利用透平发电机组撬块替代传统的燃气调压箱，将燃气锅炉房的余压余热资源综合利用，将压力能和热能转变为电能，可减小高压燃气节流降压损失。然而，目前涉及燃气压力能利用的研究和已有专利技术多集中在天然气门站，没有余热资源可以利用，输出的电能也不能内部消化。通常膨胀后的燃气温度较低，被用来制冰或者供给其他需要冷量的工艺设备。
技术实现思路
基于上述情况，有必要提供一种将闲置的压力能和废弃的热能进行综合回收利用的燃气锅炉房余压余热综合利用系统。一种燃气锅炉房余压余热综合利用系统，包括：预热器、透平膨胀机、燃气锅炉和发电机，所述预热器的预热进气口与高压燃气管道连接，所述预热器的预热出气口与透平膨胀机的进气口连接，所述透平膨胀机的出气口与锅炉的进气口连接，所述锅炉的出气口与预热器的加热进气口连接，所述预热器的加热出气口与低温烟气管道连接；所述透平膨胀机与发电机传动连接，所述发电机与电气负载电性连接。进一步的，所述预热器预热进气口与高压燃气管道之间还设有透平调速阀，所述透平调速阀为单个节流阀或者由多个节流阀并联。更进一步的，所述锅炉进气口还直接与高压燃气管道连接，所述锅炉进气口与高压燃气管道之间设有燃气调压箱进行调压，所述燃气调压箱为单路，双路或者多路并联。作为一种改进，所述预热器为一组预热器，所述预热器组包括至少一级预热器，所述透平膨胀机为一组透平膨胀机，所述透平膨胀机组包括至少一级透平膨胀机；所述上一级透平膨胀机的出气口与下一级预热器预热进气口连接；所述锅炉出气口分别与各级预热器加热进气口连接，所述各级预热器加热出气口分别与低温烟气管道连接。作为进一步改进，所述燃气调压箱与锅炉进气口之间还设置有涡街流量计，控制系统依据所述涡街流量计反馈的燃气流量值，自动调节所述透平调速阀和所述燃气调压箱的开度。具体的，所述预热器组为管壳式换热器、套管式换热器或者板翅式换热器中的任何一种或多种的组合；所述透平膨胀机组为多级径轴流式膨胀机，或者多级轴流式膨胀机或者上述两种结构的任意组合。具体的，所述发电机为防爆发电机，所述防爆发电机为隔爆型结构，或者增安型结构，或者正压型结构。具体的，所述防爆发电机与透平膨胀机组之间还设有减速器，所述减速器为多级平行轴结构，或者多级行星齿轮结构，或者与所述各级透平膨胀机共同构成整体齿轮组装式结构。进一步的，所述透平调速阀，预热器组，透平膨胀机组，减速器，防爆发电机共同构成透平发电机组撬块，所述透平发电机组撬块为固定式结构或者可移动式结构。作为一种改进，所述预热器组包括一级预热器和二级预热器，所述透平膨胀机组包括一级透平膨胀机和二级透平膨胀机，所述一级预热器预热进气口与高压燃气管道连接，所述一级预热器预热出气口与一级透平膨胀机进气口连接，所述一级透平膨胀机出气口与二级预热器预热进气口连接，所述二级预热器预热出气口与二级透平膨胀机进气口连接，所述二级透平膨胀机出气口与锅炉进气口连接；所述锅炉出气口分别与一级预热器和二级预热器的加热进气口连接，所述一级预热器和二级预热器的加热出气口分别与低温烟气管道连接。本专利技术一种燃气锅炉房余压余热综合利用系统，通过将锅炉、预热器和膨胀机巧妙的连接和控制，将燃气锅炉房的余压余热资源综合利用，将压力能和热能转变为电能，可减小高压燃气节流降压损失；利用预热器、发电机和膨胀机等组件取代了不能利用余压余热的传统燃气调压箱。通过温度较低的燃气冷却燃煤锅炉排放的高温烟气，使水蒸气冷凝，吸收氮氧化物，也进一步的减少了污染物的排放。发电机输出的电能可直接并入门站内部的微电网，供给电气设备，照明设备等监控设备等使用。同时，和预热器、发电机和膨胀机等组件并联的燃气调压箱可有效保障波动工况和紧急故障下燃气锅炉的稳定运行。附图说明图1为本专利技术一种燃气锅炉房余压余热综合利用系统结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术一种燃气锅炉房余压余热综合利用系统，包括：预热器、透平膨胀机、燃气锅炉和发电机，所述预热器的预热进气口与高压燃气管道连接，所述预热器预热进气口与高压燃气管道之间还设有透平调速阀，所述透平调速阀为单个节流阀或者由多个节流阀并联；所述预热器的预热出气口与透平膨胀机的进气口连接，所述透平膨胀机的出气口与锅炉的进气口连接，所述锅炉的出气口与预热器的加热进气口连接，所述预热器的加热出气口与低温烟气管道连接；所述透平膨胀机与发电机传动连接，所述发电机与电气负载电性连接。锅炉进气口还直接与高压燃气管道连接，所述锅炉进气口与高压燃气管道之间设有燃气调压箱进行调压，所述燃气调压箱为单路，双路或者多路并联。所述透平调速阀，预热器，透平膨胀机，减速器，防爆发电机共同构成透平发电机组撬块，透平发电机组撬块与传统燃气调压箱并联，可有效保障波动工况和紧急故障下燃气锅炉的稳定运行；所述透平发电机组撬块为固定式结构或者可移动式结构。作为一种优选实施例，预热器为一组预热器，预热器组包括至少一级预热器，透平膨胀机为一组透平膨胀机，透平膨胀机组包括至少一级透平膨胀机；所述上一级透平膨胀机的出气口与下一级预热器预热进气口连接；所述锅炉出气口分别与各级预热器加热进气口连接，所述各级预热器加热出气口分别与低温烟气管道连接。作为本专利技术的一个较佳实施例，所述预热器组包括两级预热器，分别为一级预热器和二级预热器，所述透平膨胀机组包括两级透平膨胀机，分别为一级透平膨胀机和二级透平膨胀机。具体如图1所示：本专利技术提供的燃气锅炉房余压余热综合利用系统包括：透平调速阀1，一级预热器2，二级预热器3，一级透平膨胀机4，二级透平膨胀机5，减速器6，防爆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气锅炉房余压余热综合利用系统，其特征在于包括：预热器、透平膨胀机、燃气锅炉和发电机，所述预热器的预热进气口与高压燃气管道连接，所述预热器的预热出气口与透平膨胀机的进气口连接，所述透平膨胀机的出气口与锅炉的进气口连接，所述锅炉的出气口与预热器的加热进气口连接，所述预热器的加热出气口与低温烟气管道连接；所述透平膨胀机与发电机传动连接，所述发电机与电气负载电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种燃气锅炉房余压余热综合利用系统，其特征在于包括：预热器、透平膨胀机、燃气锅炉和发电机，所述预热器的预热进气口与高压燃气管道连接，所述预热器的预热出气口与透平膨胀机的进气口连接，所述透平膨胀机的出气口与锅炉的进气口连接，所述锅炉的出气口与预热器的加热进气口连接，所述预热器的加热出气口与低温烟气管道连接；所述透平膨胀机与发电机传动连接，所述发电机与电气负载电性连接。2.如权利要求1所述的燃气锅炉房余压余热综合利用系统，其特征在于，所述预热器预热进气口与高压燃气管道之间还设有透平调速阀，所述透平调速阀为单个节流阀或者由多个节流阀并联。3.如权利要求2所述的燃气锅炉房余压余热综合利用系统，其特征在于，所述锅炉进气口还直接与高压燃气管道连接，所述锅炉进气口与高压燃气管道之间设有燃气调压箱进行调压，所述燃气调压箱为单路，双路或者多路并联。4.如权利要求3所述的燃气锅炉房余压余热综合利用系统，其特征在于，所述预热器为一组预热器，所述预热器组包括至少一级预热器，所述透平膨胀机为一组透平膨胀机，所述透平膨胀机组包括至少一级透平膨胀机；所述上一级透平膨胀机的出气口与下一级预热器预热进气口连接；所述锅炉出气口分别与各级预热器加热进气口连接，所述各级预热器加热出气口分别与低温烟气管道连接。5.如权利要求4所述的燃气锅炉房余压余热综合利用系统，其特征在于，所述燃气调压箱与锅炉进气口之间还设置有涡街流量计，控制系统依据所述涡街流量计反馈的燃气流量值，自动调节所述透平调速阀和所述燃气调压箱的开度。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：季伟，任小坤，孙健，孙郁，孙明烨，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，北京市煤气热力工程设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11