一种利用燃气轮机废热的联合供热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用燃气轮机废热的联合供热系统，天然气经过天然气换热器加热后进入燃烧室；空气经过压气机后分为两路，一路进入燃烧室与天然气混合燃烧后进入燃气透平，另一路进入压缩空气换热器冷却后进入燃气透平；环境空气经风扇组抽吸后进入热交换器罩壳，空气经压缩空气换热器对流换热后成为热空气，热空气对流换热降温后，排出热交换器罩壳；热网的低温回水经过热网水泵升压后分为两路，其中一路在空气

【技术实现步骤摘要】
一种利用燃气轮机废热的联合供热系统


[0001]本专利技术属于能源利用
，具体涉及一种利用燃气轮机废热的联合供热系统。

技术介绍

[0002]燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组具有清洁、高效的特点，在我国北方地区已得到普遍应用。燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组供热的基本流程为：热网的低温回水在换热站中与从燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组热力系统中抽取的蒸汽/热水进行换热后升温，达到目标供热温度后向热用户提供热网高温供水，热网高温供水在用户侧换热降温后成为热网低温回水，并再次进入换热站进行下一次循环。从燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组热力系统中抽取的蒸汽/热水是供热热源，在满足热用户供热需求的情况下，用于供热的蒸汽/热水抽取量大小直接影响了燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组的能效水平。
[0003]目前，F级燃气轮机的透平初温已达1300℃～1400℃等级，为保证热通道部件在高温下安全可靠运行，燃气轮机燃烧室衬套、喷嘴和动叶片等关键热通道部件中均设计有冷却空气通道，以降低热通道部件的运行温度。热通道冷却空气的气源一般来自燃气轮机压气机中间级或末级抽气，为降低冷却空气用量而减少压气机耗功，同时利用冷却空气的高品位热量，部分型号的燃气轮机(例如三菱M701F3)配置了热通道冷却空气热交换器，如图1所示。在燃气轮机热通道冷却空气热交换器中，风扇吸入冷空气，冷空气与TCA换热器(压缩空气换热器)中的压气机抽气对流换热后成为热空气，热空气进一步与FGH换热器(天然气换热器)中的冷天然气对流换热后排入大气，一般情况下，FGH换热器中的天然气只能回收TCA换热器中压气机抽气放热量的约60％，热通道冷却空气热交换器仍会向大气排出大量高温空气(设计工况下直接排放的高温空气温度超过160℃、热量超过4MW)，造成了能源浪费及环境热污染。
[0004]目前尚没有一种设计合理，既能利用燃气轮机热通道冷却空气热交换器排气废热，又能提高燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组效能的节能系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供了一种利用燃气轮机废热的联合供热系统，该系统设计合理，既可利用燃气轮机热通道冷却空气热交换器排气废热，又能提高燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组的效能。
[0006]本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0007]一种利用燃气轮机废热的联合供热系统，包括压气机、燃烧室、透平、风扇组、压缩空气换热器、天然气换热器、空气
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水换热器、热交换器罩壳、余热锅炉、汽轮机、凝汽器、热网换热器和热网水泵；
[0008]天然气经过天然气换热器加热后进入燃烧室；空气经过压气机后分为两路，一路进入燃烧室与天然气混合燃烧后进入燃气透平，另一路进入压缩空气换热器冷却后进入燃
气透平，燃气透平排出的烟气进入余热锅炉中热交换降温后排出；
[0009]环境空气经风扇组抽吸后进入热交换器罩壳，空气经压缩空气换热器对流换热后成为热空气，热空气进入天然气换热器对流换热降温后，进入空气
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水换热器进一步降温后，排出热交换器罩壳；
[0010]热网的低温回水经过热网水泵升压后分为两路，其中一路在空气
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水换热器中进行热交换升温、另一路通过旁路管道；两路水汇集后进入热网换热器中与来自汽轮机的抽汽进行热交换升温并达到供热所需的温度后成为热网的高温供水，汽轮机的其余蒸汽通过凝汽器形成冷凝水。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，高温供水用于提供给热用户。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，汽轮机的抽汽在热网换热器中放热后形成疏水返回燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组的热力系统。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，水在空气
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水换热器的流量分配通过第一阀门和第二阀门的开度控制。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，水在旁路管道中的流量分配通过第三阀门的开度控制。
[0015]本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0016]本专利技术涉及利用燃气轮机废热的联合供热系统，该系统将原本直接排入大气的燃气轮机热通道冷却空气热交换器出口高温排气废热用作供热热网回水的第一级加热热源，降低了从燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组热力系统中抽取的用于供热热网回水加热的蒸汽或热水流量，在发电量和供热量均不变的情况下，节约了燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组的燃料消耗量，并在一定程度上提升了燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组的最大供热能力，达到了节能提效的有益效果。
[0017]本专利技术可回收燃气轮机热通道冷却空气热交换器废热，回收的能量用于加热供热热网的供热回水，降低了从燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组热力系统中抽取的用于供热热网回水加热的蒸汽或热水流量，在发电量和供热量均不变的情况下，节约了燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组的燃料消耗量，并在一定程度上提升了燃气
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蒸汽联合循环热电联供机组的最大供热能力，达到了节能提效的有益效果。
附图说明
[0018]图1为典型的M701F燃气轮机热通道冷却空气热交换器及设计参数示意图。
[0019]图2是本专利技术所述利用燃气轮机废热的联合供热系统结构原理示意图。
[0020]附图标记说明：
[0021]1为压气机、2为燃烧室、3为透平、4为风扇组、5为压缩空气换热器，6为天然气换热器、7为空气
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水换热器、8为热交换器罩壳、9为余热锅炉、10为汽轮机、11为凝汽器、12为热网换热器、13为热网水泵、101为第一阀门、102为第二阀门、103为第三阀门。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图及实施例对本专利技术作详细的介绍：
[0023]如图2所示，本专利技术提供的一种利用燃气轮机废热的联合供热系统，包括：压气机
1、燃烧室2、透平3、风扇组4、压缩空气换热器5、天然气换热器6、空气
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水换热器7、热交换器罩壳8、余热锅炉9、汽轮机10、凝汽器11、热网换热器12和热网水泵13。
[0024]其中，天然气经过天然气换热器6加热后进入燃烧室2；空气经过压气机2后分为两路，一路进入燃烧室2与天然气混合燃烧后进入燃气透平3，另一路进入压缩空气换热器5冷却后进入燃气透平3。
[0025]燃气透平3排出的烟气进入余热锅炉9中热交换降温后，排出余热锅炉9。
[0026]环境空气经风扇组4抽吸后进入热交换器罩壳8，空气经压缩空气换热器5对流换热后成为热空气，热空气进入天然气换热器6对流换热降温后，进入空气
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水换热器7进一步降温后，排出热交换器罩壳8。
[0027]热网的低温回水经过热网水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用燃气轮机废热的联合供热系统，其特征在于，包括压气机、燃烧室、透平、风扇组、压缩空气换热器、天然气换热器、空气
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水换热器、热交换器罩壳、余热锅炉、汽轮机、凝汽器、热网换热器和热网水泵；天然气经过天然气换热器加热后进入燃烧室；空气经过压气机后分为两路，一路进入燃烧室与天然气混合燃烧后进入燃气透平，另一路进入压缩空气换热器冷却后进入燃气透平，燃气透平排出的烟气进入余热锅炉中热交换降温后排出；环境空气经风扇组抽吸后进入热交换器罩壳，空气经压缩空气换热器对流换热后成为热空气，热空气进入天然气换热器对流换热降温后，进入空气
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水换热器进一步降温后，排出热交换器罩壳；热网的低温回水经过热网水泵升压后分为两路，其中一路在空气
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水换热器中进行热交换升温、另一路通过旁路管道；两路水汇集后进入热网换热器中与来自汽轮机的抽汽进行热交换升温并达到供热所需的温度后成为热网的高温供水，汽轮机的其余蒸汽通过凝汽器形成冷凝水。2.根据权利要求1所述的一种利用燃气轮机废热的联合供热系...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡孟起，肖俊峰，夏林，高松，连小龙，王一丰，姜世杰，田新平，卫星光，
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：