一种燃气-蒸汽联合循环与工艺加热炉集成系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气

【技术实现步骤摘要】
一种燃气
‑
蒸汽联合循环与工艺加热炉集成系统及方法


[0001]本专利技术属于燃气
‑
蒸汽联合循环发电
，涉及一种燃气
‑
蒸汽联合循环与工艺加热炉集成系统及方法。

技术介绍

[0002]燃气轮机
‑
余热锅炉集成系统也称燃气
‑
蒸汽联合循环(Gas
‑
steamcombined cycle)，常用于发电和供热。在该集成系统中，从透平出来的燃气轮机尾气被送至余热锅炉加热，锅炉给水和产生蒸汽，蒸汽再驱动汽轮机做功，从而形成一个由布雷顿循环(Brayton cycle)和朗肯循环(Rankine Cycle)组成的联合循环。在布雷顿循环中，燃气初温高，理论可达2000℃，但受技术、材料限制，目前最高约1600℃，故潜力较大。但因燃气轮机尾气温度较高、流量大，若直接排入大气会使大量热量被耗费从而导致系统热效率不高。而对于以蒸汽为工质的朗肯循环来说，虽然排汽温度可接近大气温度，但锅炉所产的过热蒸汽温度较低(过热蒸汽温度根据其压力等级不同而有所不同，一般在600℃以下)，因此其热效率的提高受到限制。由于它们各自的工作条件不同，燃气轮机适合作为中高温区域热功转换的部件，而汽轮机则适用于中低温区域。故燃气
‑
蒸汽联合循环系统可以使两个循环优势互补，呈现较佳的整体性能。
[0003]由于燃气轮机
‑
余热锅炉热集成系统不但能回收燃气轮机尾气余热，还可以利用其余氧，故它是目前应用最多的燃气轮机集成系统，同时也是燃气发电厂最常用的发电形式。此类热集成占地面积较小，可选负荷范围广，不仅可用于热电厂之类的大型项目，也可以满足对负荷需求较小的用户，如学校、医院、大型办公楼等。
[0004]燃气轮机系统集成(包括新工艺设计和操作优化)是国内外化学工程领域的热门研究，它的许多成果已经在实际生产实践中得到了应用，给广大工业用户带来了切实的利益。但尽管如此，该课题研究还有很大的潜力。比如，虽然目前燃气轮机
‑
余热锅炉集成，燃气轮机
‑
燃料电池集成、燃气轮机
‑
工艺换热器集成、燃气轮机
‑
工艺加热炉集成均有学者研究，但是，燃气轮机
‑
余热锅炉
‑
工艺加热炉
‑
工艺换热器四单元之间的大系统热集成尚未有文献报道，而它在实际生产中是有价值的。以大型石化企业为例，厂区大多都有自备热电站，并多以天然气或瓦斯作为燃料，采用燃气
‑
蒸汽联合循环(即燃气轮机
‑
余热锅炉集成)实现热电联供(发电供企业自用、富余上网，蒸汽则供工艺装置使用)。而热电站周围通常有多套工艺装置，因装置内高温热源不足，其工艺加热炉的进料温度往往不高，为了将工艺物流加热到规定温度，工艺加热炉不得不消耗大量的燃料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种燃气
‑
蒸汽联合循环与工艺加热炉集成系统及方法，该系统及方法能够提高工艺加热炉的进料温度，降低工艺加热炉消耗的燃料。
[0006]为达到上述目的，本专利技术所述的燃气
‑
蒸汽联合循环与工艺加热炉集成系统包括
空气压缩机、燃烧室、膨胀透平、进料换热器、余热锅炉、第二调节阀、工艺加热炉、工艺物流输入管道及空气换热器；
[0007]空气压缩机的出口与燃烧室的入口相连通，燃烧室的出口与膨胀透平的入口相连通，膨胀透平的出口与进料换热器的放热侧后分为两路，其中一路与余热锅炉的入口相连通，另一路经第二调节阀与工艺加热炉的助燃气体入口相连通；
[0008]工艺物流输入管道经进料换热器的吸热侧与工艺加热炉的入口相连通，工艺加热炉的烟气出口经空气换热器的放热侧与余热锅炉的入口相连通，空气换热器的空气出口与工艺加热炉的助燃气体入口相连通。
[0009]所述进料换热器的放热侧并联连通有第一调节阀。
[0010]余热锅炉的出口与烟囱的入口相连通。
[0011]还包括第一发电机，第一发电机与空压压缩机及膨胀透平同轴分布。
[0012]还包括汽轮机、除氧器及冷凝器；
[0013]汽轮机的低压蒸汽出口分为两路，其中一路与外界的工艺装置相连通，另一路与除氧器的入口相连通，除氧器的出口与余热锅炉的吸热侧入口相连通，余热锅炉的吸热侧出口与汽轮机的入口相连通，汽轮机的抽汽口经冷凝器与除氧器的入口相连通。
[0014]除氧器的出口经增压泵与余热锅炉的吸热侧入口相连通。
[0015]还包括第二发电机，第二发电机与汽轮机相连接。
[0016]本专利技术所述的燃气
‑
蒸汽联合循环与工艺加热炉集成方法包括以下步骤：
[0017]空气经空压压缩机压缩升温后进入到燃烧室中与燃料混合燃烧，燃烧室排出的烟气进入到膨胀透平中做功，膨胀透平排出的烟气进入到进料换热器的放热侧放热后分为两路，其中一路进入到余热锅炉中，另一路经第二调节阀后作为助燃气体进入到工艺加热炉中；
[0018]空气经空气换热器换热升温后作为助燃气体进入到工艺加热炉中，工艺物流经进料换热器的吸热侧换热升温后进入到工艺加热炉中；
[0019]工艺加热炉排出的烟气经空气换热器换热降温后进入到余热锅炉中。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术所述的燃气
‑
蒸汽联合循环与工艺加热炉集成系统及方法在具体操作时，膨胀透平排出的烟气进入到进料换热器的放热侧放热后分为两路，其中一路进入到余热锅炉中，另一路经第二调节阀后作为助燃气体进入到工艺加热炉中，空气经空气换热器换热升温后作为助燃气体进入到工艺加热炉中，以提高助燃气体的温度，同时工艺物流经进料换热器的吸热侧换热升温后进入到工艺加热炉中，以提高工艺物流的温度，继而提高工艺加热炉的进料温度，降低工艺加热炉消耗的燃料。同时需要说明的是，本专利技术将工艺加热炉排出的烟气经空气换热器换热降温后进入到余热锅炉中，同时实现工艺加热炉排烟余热的回收。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的结构示意图。
[0023]其中，1为空气压缩机、2为燃烧室、3为膨胀透平、4为第一发电机、5为进料换热器、6为第一调节阀、7为第二调节阀、8为工艺加热炉、9为空气换热器、10为余热锅炉、11为除氧
器、12为增压泵、13为第二发电机、14为汽轮机、15为冷凝器、16为烟囱。
具体实施方式
[0024]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本专利技术公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本专利技术公开的概念。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气
‑
蒸汽联合循环与工艺加热炉集成系统，其特征在于，包括空气压缩机(1)、燃烧室(2)、膨胀透平(3)、进料换热器(5)、余热锅炉(10)、第二调节阀(7)、工艺加热炉(8)、工艺物流输入管道及空气换热器(9)；空气压缩机(1)的出口与燃烧室(2)的入口相连通，燃烧室(2)的出口与膨胀透平(3)的入口相连通，膨胀透平(3)的出口与进料换热器(5)的放热侧后分为两路，其中一路与余热锅炉(10)的入口相连通，另一路经第二调节阀(7)与工艺加热炉(8)的助燃气体入口相连通；工艺物流输入管道经进料换热器(5)的吸热侧与工艺加热炉(8)的入口相连通，工艺加热炉(8)的烟气出口经空气换热器(9)的放热侧与余热锅炉(10)的入口相连通，空气换热器(9)的空气出口与工艺加热炉(8)的助燃气体入口相连通。2.根据权利要求1所述的燃气
‑
蒸汽联合循环与工艺加热炉集成系统，其特征在于，所述进料换热器(5)的放热侧并联连通有第一调节阀(6)。3.根据权利要求1所述的燃气
‑
蒸汽联合循环与工艺加热炉集成系统，其特征在于，余热锅炉(10)的出口与烟囱(16)的入口相连通。4.根据权利要求1所述的燃气
‑
蒸汽联合循环与工艺加热炉集成系统，其特征在于，还包括第一发电机(4)，第一发电机(4)与空压压缩机(1)及膨胀透平(3)同轴分布。5.根据权利要求1所述的燃气
‑
蒸汽联合循环与工艺加热炉集成系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑少雄，张朋飞，薛志恒，陈会勇，杜文斌，赵鹏程，杨可，何欣欣，雷开元，孙伟嘉，吴涛，孟勇，赵杰，王伟锋，赵永坚，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：