[实用新型]一种采用压缩式热泵的燃气蒸汽联合循环余热利用机组

说明书

本实用新型公开了一种采用压缩式热泵的燃气蒸汽联合循环余热利用机组，包括顶层燃气发电系统、底层蒸汽发电系统及二氧化碳热泵余热利用系统；底层蒸汽发电系统包括凝汽器、给水预热器、三压余热锅炉、高压缸、中压缸、低压缸及第一发电机；二氧化碳热泵余热利用系统包括烟气冷却器、压缩机、电动机、回热器及空气冷却器，该系统的发电效率高，同时实现烟气余热的回收及空压机的降耗。

技术领域

本实用新型属于余热利用领域，涉及一种采用压缩式热泵的燃气蒸汽联合循环余热利用机组。

背景技术

燃气蒸汽联合循环发电技术是通过顶层燃气轮机发电循环和底层蒸汽朗肯发电循环的有机结合，实现高效发电的一种发电技术。燃气蒸汽联合循环发电机组,由于具有高效、低耗、启动快、调节灵活、可用率高、投资省、建设周期短及环境污染小等优点,目前在国外电力行业正日益得到重视和发展。

由此可见，燃气蒸汽联合循环发电必将是未来高效发电的一种重要形式。但是，现有的燃气蒸汽联合循环中，单压余热锅炉排烟温度约为160～200℃，双压余热锅炉排烟温度约为100～130℃，三压余热锅炉排烟温度约为80～90℃。对于几乎不含硫的天然气，其烟气露点温度约为43～53℃，排烟温度原则上只要高于露点10℃即可避免排烟段受热面的低温腐蚀。因此，仍然有较大的余热利用空间。

此外，燃气蒸汽联合循环中，顶层燃气轮机发电循环的空压机是大功耗设备，且其功耗受入口空气状态影响显著。据文献数据显示，当燃机进气从30℃降为15℃时，发电效率可提高1.5～2.0个百分点。

由此可见，燃气蒸汽联合循环中，空压机前的进气端和余热锅炉后的排烟端均有节能降耗的潜力。目前各国学者也进行了大量努力，旨在进一步实现燃气蒸汽联合循环的节能降耗，提高机组发电效率，且取得了一定的成果。如：1)蒸汽回注式燃气轮机余热利用：其特点是利用简单循环燃气轮机的排气余热产生过热蒸汽，将此过热蒸汽回注入该燃气轮机，与以空气为代表的第一种工质共同参与循环做功。设备小，投资低。多用于航空母舰新型推进动力的主动力装置等。2)燃气轮机内环水余热加热进气。其特点是回收各种设备的冷却水的低温废热，预热燃气，提高效率。投资较小，效率提升一般。目前应用较少。3)导热油回收燃机余热。其特点是用于天然气深冷初加工系统，通过烟气余热加热稳前原油，节能效果明显。适用范围限制较大。多用于油气田。但是上述余热利用技术尚未实现燃气蒸汽联合循环机组余热的综合利用，效率提升有限。

如果能够通过燃气蒸汽联合循环的余热利用，回收烟气废热的同时降低空压机入口空气温度，实现空压机降耗，则可显著提升燃气蒸汽联合循环的发电效率。然而经调研，目前国内外关于燃气蒸汽联合循环机组余热制冷进气的研究相对较少，更是鲜有通过燃气蒸汽联合循环机组余热的综合利用实现余热回收和空压机降耗的研究。因此，还需要大量的原创性工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种采用压缩式热泵的燃气蒸汽联合循环余热利用机组，该系统的发电效率高，同时实现烟气余热的回收及空压机的降耗。

为达到上述目的，本实用新型所述的采用压缩式热泵的燃气蒸汽联合循环余热利用机组包括顶层燃气发电系统、底层蒸汽发电系统及二氧化碳热泵余热利用系统；底层蒸汽发电系统包括凝汽器、给水预热器、三压余热锅炉、高压缸、中压缸、低压缸及第一发电机；二氧化碳热泵余热利用系统包括烟气冷却器、压缩机、电动机、回热器及空气冷却器；

顶层燃气发电系统的烟气出口与三压余热锅炉的烟气入口相连通，凝汽器的出口分为两路，其中一路与给水预热器的冷侧入口相连通，另一路与给水预热器的冷侧出口通过管道并管后与三压余热锅炉的入水口相连通，高压缸的入口及出口分别与三压余热锅炉的高压出口及中压入口相连通，中压缸的入口及出口分别与三压余热锅炉的中压出口及低压入口相连通，低压缸的入口及出口分别与三压余热锅炉的低压出口及凝汽器的入口相连通，高压缸、中压缸、低压缸及第一发电机相连接；