利用凝汽器冷卻水回水廢熱加熱氣體燃料的裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種利用凝汽器冷卻水回水廢熱加熱氣體燃料的裝置，屬于節(jié)能減排發(fā)電設備技術(shù)領域。
技術(shù)背景
[0002]目前，由于燃氣輪機具有效率高、造價低、環(huán)境友好、占地少、調(diào)控靈活等優(yōu)點，因此在以燃氣輪機為主機的發(fā)電機組中得到廣泛應用，已經(jīng)成為世界各國為實現(xiàn)節(jié)能減排而積極發(fā)展的發(fā)電技術(shù)。
[0003]以燃氣輪機和蒸汽輪機為主機的發(fā)電機組，是在燃氣輪機中通過燃燒一定參數(shù)的氣體燃料，產(chǎn)生的煙氣做功發(fā)電，其排煙將剩余的熱量帶入余熱鍋爐內(nèi)加熱介質(zhì)水變?yōu)檎羝?，高參?shù)蒸汽進入蒸汽輪機，同時蒸汽輪機配置凝汽器，通過冷卻水冷卻蒸汽輪機的排汽形成負壓，使得蒸汽輪機能做功發(fā)電或者供熱。
[0004]燃料的傳統(tǒng)加熱方式一般需要消耗額外的燃料或其他能源來實現(xiàn)，其主要形式可以分為一次能源加熱和二次能源加熱兩種類別。
[0005]在電廠里普遍采用的是電加熱方式和水浴爐方式等一次能源加熱方式。電加熱方式是通過在燃料管道上纏繞發(fā)熱電阻絲，或者使燃料通過電加熱器進行加熱，這種方式都需要消耗較多的電能，使機組廠用電增加，降低供電效率。水浴爐方式是從氣體燃料中間抽取部分燃料燃燒加熱介質(zhì)水，通過高溫水汽再加熱主氣體燃料，這種方式直接消耗了額外的燃料，效率較低并增加發(fā)電成本。
[0006]近年發(fā)展有二次能源加熱燃料氣方式，包括輔助蒸汽加熱方式和采暖回水加熱方式。輔助蒸汽加熱方式是從蒸汽輪機中抽出高品位蒸汽直接加熱燃料氣，這種方式不像一次能源加熱方式直接消耗燃料或者能源成品，而是使燃料進入發(fā)電機組燃燒做了一部分功后中間抽取能量，較一次能源有節(jié)能改進，但是高品位蒸汽本可以在蒸汽輪機繼續(xù)做功，因此這種方式仍舊是高能低用方式。采暖回水加熱方式，則是北方地區(qū)通過采暖回水先加熱燃料，回水被冷卻后再回到熱力系統(tǒng)中繼續(xù)加熱到供暖熱水溫度，雖然回水溫度較低，屬于低能低用的方式，但回水被冷卻后需要更多的熱量加熱到供暖熱水溫度，本質(zhì)上仍需要消耗額外的能源加熱燃料氣。
[0007]如圖3所示，目前，大多數(shù)聯(lián)合循環(huán)電廠采用水浴爐加熱燃料氣。在電廠外管網(wǎng)供氣管道上分一部分在水浴爐中單獨燃燒，其高溫煙氣加熱常溫介質(zhì)水成為熱水和水蒸氣，利用水蒸氣的氣化潛熱繼而加熱主燃料氣。介質(zhì)水在殼體內(nèi)由水變成水蒸氣，然后又由水蒸氣冷凝成水，密閉循環(huán)，啟動前一次性加入水之后不需要再補水。系統(tǒng)主要由水浴爐、煙囪、啟動電加熱器、調(diào)壓器和燃料氣管線組成。該技術(shù)利用了燃料氣的特性，燃燒燃料氣產(chǎn)生的熱量加熱自身主燃料氣，系統(tǒng)設置簡單，但存在如下缺點:(I)在機組運行的全過程更需要長期保持燃料氣的額外消耗，浪費能源，增加電廠運營成本。(2)通過中間介質(zhì)水二次加熱燃料氣，能源利用效率較低，排放的煙氣溫度較高，污染環(huán)境。(3)水浴爐內(nèi)存在熱水和水蒸氣并存的介質(zhì)，使得管道“兩相流”振動風險較大，容易產(chǎn)生爆管等安全事故，存在安全隱患。(4)燃料氣分多支路運行和控制，不利于可燃氣體泄漏監(jiān)測，存在較高的燃氣泄漏和爆燃等安全風險。
[0008]此外，如圖4所示，可以利用電廠內(nèi)部蒸汽循環(huán)系統(tǒng)中的高品位輔助蒸汽加熱主燃料氣。具體是:燃料氣通過燃氣輪機做功發(fā)電，排煙余熱加熱蒸汽進入蒸汽輪機做功發(fā)電，高熱值的蒸汽在蒸汽輪機內(nèi)中間被抽取一部分，通往燃氣輪機燃料加熱系統(tǒng)，通過蒸汽-燃氣換熱器加熱主燃料氣。系統(tǒng)效率較消耗一次能源加熱方式得到改進，但存在如下缺點:(1)加熱介質(zhì)品位高，高能低用，不符合能源梯級利用的節(jié)能思路。(2)被抽取輔助蒸汽加熱低品位的燃料氣，使電廠的發(fā)電效率減小，降低了運行經(jīng)濟性。(3)蒸汽溫度較高，管道的安全要求等級較高，提高了加熱系統(tǒng)設備造價。(4)由于換熱器有破管的風險，燃料氣有可能竄入蒸汽和凝結(jié)水系統(tǒng)中，泄漏的燃料氣隨即被帶入熱力系統(tǒng)的管道和設備中，有再泄漏和爆燃的安全隱患。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]本實用新型的目的，是為了解決現(xiàn)有加熱燃料氣存在浪費能源、污染環(huán)境和安全隱患的問題，提供一種利用凝汽器冷卻水回水廢熱加熱氣體燃料的裝置。
[0010]本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0011]利用凝汽器冷卻水回水廢熱加熱氣體燃料的裝置，包括燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，其結(jié)構(gòu)特點于:在燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的凝汽器排水端設置升壓泵，在燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的燃氣輸入端設置水-氣換熱結(jié)構(gòu)；所述凝汽器的排水端連通升壓泵的進水端以輸出熱水，升壓泵的出水端連通水-氣換熱結(jié)構(gòu)的進水端，水-氣換熱結(jié)構(gòu)的進氣端連通外接燃氣、出氣端連通燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的進氣端，形成氣體加熱回路；水-氣換熱結(jié)構(gòu)的排水端連通蓄水池的進水端，蓄水池的出水端連通凝汽器的進水端或通過冷卻塔連通凝汽器的進水端，構(gòu)成冷卻水回水閉環(huán)循環(huán)回路；或者水-氣換熱結(jié)構(gòu)的排水端直接連通外界向外排水形成冷卻水回水開放式循環(huán)，凝汽器的進水端外接冷卻水。
[0012]本實用新型的目的還可以通過采取如下技術(shù)方案達到:
[0013]進一步地，所述燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組包括燃氣輪機、余熱鍋爐和蒸汽輪機，水-氣換熱結(jié)構(gòu)的出氣端連通燃氣輪機的進氣端，燃氣輪機的排氣端連通余熱鍋爐的進氣端，余熱鍋爐的蒸汽輸出端蒸汽輪機的蒸汽輸入端，蒸汽輪機的排氣端連通凝汽器的進氣端。
[0014]進一步地，所述水-氣換熱結(jié)構(gòu)，為管式換熱器結(jié)構(gòu)或者板式換熱器結(jié)構(gòu)。
[0015]本實用新型具有以下突出的實質(zhì)性特點和有益效果:
[0016]1、本實用新型是在燃氣-蒸汽聯(lián)合機組的凝汽器排水端設置一升壓泵，以抽取位于蒸汽輪機蒸汽循環(huán)冷端的凝汽器的冷卻水回水，經(jīng)過升壓泵提升壓力后，送入燃料氣加熱系統(tǒng)的水-氣換熱結(jié)構(gòu)中利用燃氣-蒸汽聯(lián)合機組的凝汽器排水端的熱水，在水-氣換熱結(jié)構(gòu)與燃氣-蒸汽聯(lián)合機組的燃氣進行熱交換，將常溫外接燃料氣加熱到燃氣輪機要求的燃氣溫度；可以提高電廠工程全熱力系統(tǒng)的效率，節(jié)能降耗，達到廢熱回收，不需要消耗額外的能源，做到能源的梯級利用，減少電廠的運行成本，提高經(jīng)濟效益；在提高機組運行經(jīng)濟性的同時，減少污染排放，大幅增加經(jīng)濟效益和社會效益。
[0017]2、本實用新型由于將蓄水池的出水端連通凝汽器的進水端形成冷卻水回水閉環(huán)循環(huán)回路，或者通過冷卻塔連通凝汽器的進水端形成冷卻水回水閉環(huán)循環(huán)回路；因此具有減少凝汽器回水對外熱量污染排放、避免傳統(tǒng)一次能源加熱方式中的高溫煙氣污染排放，提尚社會效益等有益效果。
[0018]3、本實用新型由于水-氣換熱結(jié)構(gòu)的排水端連通蓄水池的進水端，蓄水池的出水端連通凝汽器的進水端或通過冷卻塔連通凝汽器的進水端，構(gòu)成冷卻水回水閉環(huán)循環(huán)回路；因此凝汽器回水壓力和溫度較低，在輸送和換熱過程中，所經(jīng)過的設備因介質(zhì)參數(shù)較低，設備壓力等級要求低，因此設備本身運行安全性較高，系統(tǒng)一次性投入成本較低，壽命長。
[0019]4、本實用新型凝汽器回水換熱后排入聯(lián)通大氣的蓄水池，排放端開放，即使在換熱過程中有燃料氣泄漏進入冷卻水系統(tǒng)，最終將在蓄水池中排空大氣稀釋，減少可燃氣體聚集爆燃的安全隱患，更避免被帶入進蒸汽輪機為主的蒸汽循環(huán)熱力系統(tǒng)，降低人身安全風險。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型利用凝汽器冷卻水回水廢熱加熱氣體燃料的裝置的具體實施例I結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本實用新型利用凝汽器冷卻水回水廢熱加熱氣體燃料的裝置的具體實施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為現(xiàn)有利用傳統(tǒng)水浴爐加熱氣體燃料的裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為現(xiàn)有利用輔助蒸汽加熱氣體燃料的裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0025]具體實施例1:
[0026]參照圖1，本實施例涉及的利用凝汽器冷卻水回水廢熱加熱氣體燃料的裝置，包括燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，在燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的凝汽器4排水端設置升壓泵6，在燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的燃氣輸入端設置水-氣換熱結(jié)構(gòu)5 ;所述凝汽器4的排水端連通升壓泵6的進水端以輸出熱水，升壓泵6的出水端連通水-氣換熱結(jié)構(gòu)5的進水端401，水-氣換熱結(jié)構(gòu)5的進氣端501連通外接燃氣、出氣端502連通燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組燃