燃氣和蒸汽輪機系統的製作方法
2023-09-22 19:22:15 1
專利名稱：燃氣和蒸汽輪機系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及能源電力技術，尤其是涉及一種燃氣和蒸汽輪機系統。
背景技術：
燃氣輪機是以連續流動的氣體為工質帶動渦輪高速旋轉，將燃料的化學能轉換為動能的內燃式動力機械，是一種旋轉葉輪式熱力發動機。通常，燃氣輪機包括壓氣機、燃燒器、燃燒室和渦輪機，壓氣機將空氣壓縮為高壓氣體，高壓氣體在燃燒器內與燃料混合形成油氣混合氣，經點火裝置點火後燃燒，燃料燃燒生成的高溫高壓氣體帶動渦輪機旋轉，渦輪機旋轉驅動發電機組發電。燃氣輪機在工作過程中，燃燒室內的燃料燃燒產生非常高的熱量，因此必須對燃燒室實施冷卻，以防止燃燒室因高溫而導致損壞。現有燃燒室冷卻方法是風冷，其具體方法是，壓氣機泵出的高壓氣體一部分用於與燃料混合燃燒，一部分用於吹向燃燒室，帶走燃燒室的部分熱量，實現對燃燒室的冷卻。 在實際應用中，壓氣機泵出的高壓氣體中，有25%-40%與燃料混合形成油氣混合氣並燃燒，有60% -75%的高壓氣體從燃燒室的外壁間流過，對燃燒室的外壁進行冷卻，然後進入燃燒室與高溫高壓燃氣摻混，使燃氣溫度降低，達到渦輪機工作要求的650°C -1000°C。可以看出，現有技術中，通過壓氣機泵出的60 % -75 %高壓氣體冷卻燃燒室和降低燃燒室內的煙氣的溫度，因而需要較大的能量用於冷卻燃燒室和降低燃燒室內的煙氣的溫度，浪費能源。此外，由於空氣的比熱較小，採用風冷的方式冷卻燃燒室的冷卻效果較差，容易造成燃燒室的損壞。另外，從渦輪機排出的煙氣中的熱量沒有充分的利用，且大部分煙氣排放到空氣中，造成能源的浪費和環境的汙染。
發明內容
本發明提供一種燃氣和蒸汽輪機系統，用以解決現有技術中的缺陷，能夠節約能源，減少環境汙染。本發明提供了一種燃氣和蒸汽輪機系統，包括燃氣輪機、蒸汽輪機、過熱器、廢熱鍋爐和汽包；所述燃氣輪機包括依次連通的壓氣機、燃燒室和渦輪機；所述過熱器和廢熱鍋爐依次安裝在所述渦輪機的煙氣排放管道上，所述過熱器與所述汽包連通，接收所述汽包內的飽和蒸汽，所述過熱器與所述蒸汽輪機連通，為所述蒸汽輪機提供過熱蒸汽；所述廢熱鍋爐與所述汽包連通，構成流通環路；所述燃燒室內安裝有蒸汽噴嘴，所述蒸汽噴嘴與所述汽包連通，將所述汽包內的飽和蒸汽輸送至所述燃燒室內。為了節約能源，提高冷卻效果，所述燃燒室的外壁具有水冷壁，所述水冷壁內具有
3循環流動的冷卻水，冷卻所述燃燒室。為了節約水資源，該燃氣和蒸汽輪機系統還包括依次連通的冷凝器、淨化器和高壓水泵；所述冷凝器與所述蒸汽輪機連通，所述高壓水泵與所述水冷壁連通，所述水冷壁與所述汽包連通，形成流通環路。為了減少煙氣對大氣環境的汙染，該燃氣和蒸汽輪機系統還包括加壓風機；所述加壓風機與所述煙氣排放管道連通，且在安裝在所述廢熱鍋爐的後端，該加壓風機與所述壓氣機連通，將煙氣輸送給所述壓氣機。另外，該燃氣和蒸汽輪機系統還包括水收集器；所述水收集器安裝在煙氣排放管道上，且在安裝在所述廢熱鍋爐的後端，該水收集器與所述淨化器連通，將煙氣中的蒸汽冷凝並輸送給所述淨化器。可以對煙氣中的水蒸汽循環利用，節約水資源。在上述技術方案的基礎上，所述燃燒室為至少兩個獨立的燃燒室，每個燃燒室內均具有一個燃燒器，每個燃燒室的外壁均安裝有水冷壁。在上述技術方案的基礎上，所述燃燒室為一個，所述燃燒室內具有至少兩個燃燒
ο本發明提供的燃氣和蒸汽輪機系統，與現有技術相比，所述燃燒室內安裝有蒸汽噴嘴，所述蒸汽噴嘴與所述汽包連通，將所述汽包內的飽和蒸汽輸送至所述燃燒室內，可以減少所述壓氣機輸入燃燒室的空氣量，進而能夠節約能源。並且，由於在所述渦輪機的煙氣排放管道上依次安裝有過熱器和廢熱鍋爐，所述過熱器與所述蒸汽輪機連通，為所述蒸汽輪機提供高壓蒸汽驅動蒸汽輪機發電，能夠提高能量的利用率。
圖1為本發明第一實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統的示意2為本發明第二實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統的示意3為本發明第三實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統的示意4為本發明第四實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統的示意圖,附圖標記1-壓氣機2-燃燒室21-水冷壁22-燃燒器3-渦輪機4-過熱器5-廢熱鍋爐6-汽包7-蒸汽輪機8-冷凝器9-淨化器10-高壓水泵11-加壓風機12-,水收集器 13-14-第二發電機組15-蒸汽噴嘴
具體實施例方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。首先需要說明的是，附圖1-3中的部件之間的連接線表示管道連通，其中箭頭的指示方向為工質的流動方向。參照圖1，圖1為本發明第一實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統的示意圖。在本發明的第一實施例中，本發明提供的燃氣和蒸汽輪機系統包括燃氣輪機、蒸汽輪機7、過熱器4、廢熱鍋爐5和汽包6。其中，燃氣輪機包括依次連通的壓氣機1、燃燒室 2和渦輪機3。過熱器4和廢熱鍋爐5依次安裝在渦輪機3的煙氣排放管道上，通過渦輪機3排出的煙氣加熱過熱器4和廢熱鍋爐5，過熱器4與汽包6連通，汽包6內的飽和蒸汽通過管道進入過熱器4，過熱器4與蒸汽輪機7連通，為蒸汽輪機7提供過熱蒸汽，進而推動蒸汽輪機7的葉片高速運轉；廢熱鍋爐5與汽包6連通，構成流通環路，廢熱鍋爐5加熱流通環路中的循環水產生蒸汽。燃燒室2內安裝有蒸汽噴嘴15，蒸汽噴嘴15與汽包6連通，將汽包6內的飽和蒸汽輸送至燃燒室2內。下面具體說明本實施例提供的燃氣和蒸汽輪機的工作過程和工質流動循環過程一、壓氣機1連續地吸入空氣並將其壓縮，將壓縮後的空氣輸送給燃燒室2內的燃燒器22，同時將燃料輸送給燃燒室2內的燃燒器22，燃料與空氣充分混合後在燃燒室2內燃燒，產生高溫高壓的煙氣。二、燃燒室2內的高溫高壓的煙氣從燃燒室2的出氣口流向渦輪機3，驅動渦輪機 3高速運轉，進而驅動與渦輪機3同軸連接的第一發電機組13發電。三、廢熱鍋爐5吸收渦輪機3排出的煙氣的熱量，加熱其內部的循環水產生汽水混合物，通過管道進入汽包6，汽水混合物在汽包6內分離成飽和蒸汽和熱水，熱水通過管道回流至廢熱鍋爐5內繼續加熱。四、一部分飽和蒸汽通過管道進入過熱器4，過熱器4吸收渦輪機3排除的煙氣的熱量，將飽和蒸汽加熱形成過熱蒸汽，過熱蒸汽通過管道進入蒸汽輪機7推動蒸汽輪機7的葉片轉動，蒸汽輪機7驅動同軸連接的第二發電機組14發電。五、另一部分飽和蒸汽通過管道和蒸汽噴嘴15輸送至燃燒室2內與燃燒室2內的煙氣混合，將煙氣的溫度降到650°C -IOOO0C，再輸送給渦輪機3，驅動渦輪機3旋轉，進而驅動與渦輪機3同軸連接的第一發電機組13發電。本實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統，燃燒室2內安裝有蒸汽噴嘴15，蒸汽噴嘴 15與汽包6連通，將汽包6內的飽和蒸汽輸送至燃燒室2內，可以減少壓氣機1輸入燃燒室 2的空氣量，進而能夠節約能源。並且，由於在渦輪機3的煙氣排放管道上依次安裝有過熱器4和廢熱鍋爐5，過熱器4與蒸汽輪機7連通，為蒸汽輪機7提供高壓蒸汽驅動蒸汽輪機7發電，能夠提高能量的利用率。參考圖2，圖2為本發明第二實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統的示意圖。在第二實施例中，燃燒室2的外壁具有水冷壁21，水冷壁21內具有循環流動的冷卻水，冷卻燃燒室2。並且，本發明提供的燃氣和蒸汽輪機系統還包括依次連通的冷凝器8、淨化器9和高壓水泵10 ；冷凝器8與蒸汽輪機7連通，高壓水泵10與水冷壁21連通，水冷壁21與汽包6連通，形成流通環路。另外，在本實施例中，渦輪機3同軸連接有第一發電機組13，渦輪機3高速轉動驅動第一發電機組13發電。蒸汽輪機7同軸連接有第二發電機組14，蒸汽輪機7高速轉動驅動第二發電機組14發電。下面具體說明本發明第二實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統的工作過程及工質循環過程一、壓氣機1連續地吸入空氣並將其壓縮，將壓縮後的空氣輸送給燃燒室2內的燃燒器22，同時將燃料輸送給燃燒室2內的燃燒器22，燃料與空氣充分混合後在燃燒室2內燃燒，產生高溫高壓的煙氣。二、燃燒室2內的高溫高壓的煙氣從燃燒室2的出氣口流向渦輪機3，驅動渦輪機 3高速運轉，進而驅動與渦輪機3同軸連接的第一發電機組13發電。三、廢熱鍋爐5吸收渦輪機3排出的煙氣的熱量，加熱其內部的循環水產生汽水混合物，通過管道進入汽包6，汽水混合物在汽包6內分離成飽和蒸汽和熱水，熱水通過管道回流至廢熱鍋爐5內繼續加熱。四、一部分飽和蒸汽通過管道進入過熱器4，過熱器4吸收渦輪機3排除的煙氣的熱量，將飽和蒸汽加熱形成過熱蒸汽，過熱蒸汽通過管道進入蒸汽輪機7推動蒸汽輪機7的葉片轉動，蒸汽輪機7驅動同軸連接的第二發電機組14發電。五、從蒸汽輪機7出來的蒸汽通過管道進入冷凝器8，冷凝器8將蒸汽冷卻形成冷凝水，冷凝水通過管道進入淨化器9，淨化器9將內部的水除氧淨化，通過高壓水泵10將冷卻水泵入燃燒室2的水冷壁21內，冷卻水在水冷壁21內循環流動，冷卻燃燒室2。六、水冷壁21內的冷卻水吸收燃燒室2的熱量變成汽水混合物，通過管道進入汽包6，在汽包6內分離成飽和蒸汽和熱水，繼續上述循環。本實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統，燃燒室2的外壁具有水冷壁21，水冷壁21 內具有循環流動的冷卻水，冷卻燃燒室2。與現有技術相比，水冷壁21內的冷卻水對燃燒室 2的冷卻效果更好，可以減少壓氣機1輸入燃燒室2的空氣量，進而能夠節約能源。參考圖3，圖3為本發明第三實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統的示意圖。在第三實施例中，本發明提供的燃氣和蒸汽輪機系統的結構與第二實施例中的燃氣和蒸汽輪機系統的結構基本相同，不同點如下所述本實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統還包括加壓風機11。加壓風機11與煙氣排放管道連通，且在安裝在廢熱鍋爐5的後端，並且，加壓風機 11與壓氣機1連通，將煙氣輸送給壓氣機1，可以減少煙氣對大氣環境的汙染。另外，本實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統還包括水收集器12。水收集器12安裝在煙氣排放管道上，且在安裝在廢熱鍋爐5的後端，該水收集器12與淨化器9連通，將煙氣中的蒸汽冷凝並輸送給淨化器9，可以實現水汽的循環利用，節約水資源。顯然，本實施例中的燃氣和蒸汽輪機系統還具有上述第一種實施例中的燃氣和蒸汽輪機系統的技術效果，在此不再贅述。參考圖4，圖4為本發明第四實施例提供的燃氣和蒸汽輪機系統的示意圖。在第三實施例中，本發明提供的燃氣和蒸汽輪機系統的結構與第二實施例中的燃
6氣和蒸汽輪機系統的結構基本相同，不同點如下所述燃燒室2內具有至少兩個燃燒器22。另外，燃燒室2內的燃燒器22的數量也可以為一個，可以說，本發明提供的燃氣和蒸汽輪機系統的燃燒室2的具體結構可以做多種改進，在此不再全部舉例說明。顯然，本實施例中的燃氣和蒸汽輪機系統還具有上述第二實施例中的燃氣和蒸汽輪機系統的技術效果，在此也不再贅述。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
權利要求
1.一種燃氣和蒸汽輪機系統，其特徵在於，包括燃氣輪機、蒸汽輪機、過熱器、廢熱鍋爐和汽包；所述燃氣輪機包括依次連通的壓氣機、燃燒室和渦輪機；所述過熱器和廢熱鍋爐依次安裝在所述渦輪機的煙氣排放管道上，所述過熱器與所述汽包連通，接收所述汽包內的飽和蒸汽，所述過熱器與所述蒸汽輪機連通，為所述蒸汽輪機提供過熱蒸汽；所述廢熱鍋爐與所述汽包連通，構成流通環路；所述燃燒室內安裝有蒸汽噴嘴，所述蒸汽噴嘴與所述汽包連通，將所述汽包內的飽和蒸汽輸送至所述燃燒室內。
2.根據權利要求1所述的燃氣和蒸汽輪機系統，其特徵在於，所述燃燒室的外壁具有水冷壁，所述水冷壁內具有循環流動的冷卻水，冷卻所述燃燒室。
3.根據權利要求2所述的燃氣和蒸汽輪機系統，其特徵在於，該燃氣和蒸汽輪機系統還包括依次連通的冷凝器、淨化器和高壓水泵；所述冷凝器與所述蒸汽輪機連通，所述高壓水泵與所述水冷壁連通，所述水冷壁與所述汽包連通，形成流通環路。
4.根據權利要求1-3任一項所述的燃氣和蒸汽輪機系統，其特徵在於，該燃氣和蒸汽輪機系統還包括加壓風機；所述加壓風機與所述煙氣排放管道連通，且在安裝在所述廢熱鍋爐的後端，該加壓風機與所述壓氣機連通，將煙氣輸送給所述壓氣機。
5.根據權利要求3所述的燃氣和蒸汽輪機系統，其特徵在於，該燃氣和蒸汽輪機系統還包括水收集器；所述水收集器安裝在煙氣排放管道上，且在安裝在所述廢熱鍋爐的後端，該水收集器與所述淨化器連通，將煙氣中的蒸汽冷凝並輸送給所述淨化器。
6.根據權利要求1-3任一項所述的燃氣和蒸汽輪機系統，其特徵在於，所述燃燒室為至少兩個獨立的燃燒室，每個燃燒室內均具有一個燃燒器，每個燃燒室的外壁均安裝有水冷壁。
7.根據權利要求1-3任一項所述的燃氣和蒸汽輪機系統，其特徵在於，所述燃燒室為一個，所述燃燒室內具有至少兩個燃燒器。
全文摘要
本發明公開了一種燃氣和蒸汽輪機系統，包括燃氣輪機、蒸汽輪機、過熱器、廢熱鍋爐和汽包；燃氣輪機包括依次連通的壓氣機、燃燒室和渦輪機；過熱器和廢熱鍋爐依次安裝在渦輪機的煙氣排放管道上，過熱器與所述汽包連通，接收所述汽包內的飽和蒸汽，過熱器與所述蒸汽輪機連通，為蒸汽輪機提供過熱蒸汽；廢熱鍋爐與汽包連通，構成流通環路；燃燒室內安裝有蒸汽噴嘴，蒸汽噴嘴與所述汽包連通，將汽包內的飽和蒸汽輸送至所述燃燒室內。在本發明提供的燃氣和蒸汽輪機系統中，燃燒室內安裝有蒸汽噴嘴，蒸汽噴嘴與汽包連通，將汽包內的飽和蒸汽輸送至燃燒室內，可以減少壓氣機輸入燃燒室的空氣量，進而能夠節約能源。
文檔編號F01K11/02GK102251818SQ20111017955
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月29日 優先權日2011年6月2日
發明者武楨 申請人:馬鞍山科達潔能股份有限公司