[实用新型]燃气蒸汽有机三级循环发电制热制冷联产系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及分布式能源系统中一种燃气蒸汽有机三级循环发电制热制冷联产系统。

(二)背景技术

在燃气蒸汽联合循环发电装置中，电能分别在两级发电循环中产生：

(1)燃气轮机第一级循环发电，燃气与空气混合后燃烧，生成的高压、高温烟气送入燃气透平中膨胀、做功，推动叶轮旋转并带动发电机转子旋转而产生第一级电力；排出的低压、高温烟气则引入余热锅炉中，回收烟气显热而产生高压、高温的过热水蒸气。

(2)蒸汽轮机第二级循环发电，过热水蒸气送入蒸汽轮机中膨胀、做功，推动叶轮旋转并带动发电机转子旋转而产生第二级电力。

因此燃气蒸汽联合循环发电装置的技术优势为：(1)发电效率提高至60％，超过任何单级循环发电效率的最高值40％；因此是目前最高效率发电装置；(2)提高装置的发电效率，即降低二氧化碳和氮氧化物排放量；(3)为可再生能源发电装置的电压波动，提供可靠、灵活的电力支持。

然而，上述蒸汽轮机循环发电方式如下：

(1)凝汽式蒸汽轮机发电循环：只发电不供热，凝汽热量通过冷却塔中循环水份的蒸发而排放环境，因此消耗水资源并造成环境热、湿污染；同时使装置复杂、投资增加、可靠性降低、运行费增加，导致不节能且经济性差。

(2)抽凝式蒸汽轮机热电循环：既发电又供热，但夏季凝汽热量仍通过冷却塔中循环水份的蒸发而排放环境，因此仍消耗水资源并仍造成环境热、湿污染；只是当冬季有供热负荷时，由蒸汽轮机中间级抽汽供热，同时减少发电量，不会影响燃气轮机的循环发电以避免燃气放散。然而导致装置复杂、投资增加、可靠性降低、运行费增加、不节能、经济性差。

(3)背压式蒸汽轮机热电循环：既发电又供热，冬季提高背压而使凝汽热量通过热水循环供热，无需冷却塔，不消耗水资源，无环境热、湿污染；因此装置简单、投资降低、运行可靠、运行费低、节能显著、经济性优异。但该循环以热定电，春夏秋三季无供热负荷时，蒸汽轮机停止运行，进而影响燃气轮机发电循环，导致燃气放散。

综上所述，在燃气蒸汽联合循环发电装置中，第二级如采用背压式蒸汽轮机热电循环，冬季既发电又供热，热电联供效率可接近90％，因此节能效果显著，经济性优异，无环境热、湿污染；然而春夏秋三季无供热负荷使蒸汽轮机停止运行。因此，如何提高第二级背压式蒸汽轮机热电循环的全年利用率，就有待热能科技工作者解决。

(三)发明内容

本发明目的是构建一种燃气蒸汽有机三级循环发电制热制冷联产系统：在燃气蒸汽联合循环发电装置基础上，第二级采用背压式蒸汽轮机热电循环，分季节平衡背压供热量与供热/发电/制冷等设备耗热量：冬季驱动供热管网实现燃气蒸汽二级循环发电+背压供热，春秋季驱动有机朗肯循环机组实现燃气蒸汽有机三级循环发电，夏季驱动吸收式机组实现燃气蒸汽二级循环发电+背压制冷；从而在维持燃气轮机第一级循环发电条件下，梯级利用热能，分季节切换实现发电、制热、制冷联产，实现联产效率比联合循环提高36％。

按照附图1所示的燃气蒸汽有机三级循环发电制热制冷联产系统，其由1-压气机；1-1-进气过滤器；1-2-进气消声器；2-燃烧室；3-二通阀；4-燃气透平；4-1-单轴；5-发电机；6-余热锅炉；6-1-除氧汽包；6-2-除氧蒸发器；6-3-省煤器；6-4-汽包；6-5-蒸发器；6-6-过热器；6-7-烟囱；7-过滤器；8-循环泵；9-止回阀；10-蒸汽透平；11-凝汽器；12-再热器；13-有机朗肯循环机组；13-1-蒸发器；13-2-膨胀机；13-3-回热器；13-4-冷凝器；13-5-储液罐；13-6-工质泵；13-7-有机工质；14-冷却塔；15-吸收式机组；15-1-再生器；15-2-蒸发器；15-3-吸收器；15-4-冷凝器；16-传感器数据采集交换模块；17-互联网终端电脑控制器；18-膨胀水箱等组成，其特征在于：

压气机1、燃烧室2、燃气透平4，组成燃气轮机；

压气机1、燃气透平4、发电机5，通过单轴4-1连接为整体并共用底座，组成燃气轮机第一级循环发电及压气装置；

燃气管道连接燃烧室2的燃气进口，组成燃气支路；

空气管道连接进气过滤器1-1、进气消声器1-2、压气机1、燃烧室2的空气进口，组成空气支路；

空气管道连接二通阀3、压气机1的出口端，组成空气控制支路；

燃烧室2的烟气出口通过管道连接燃气透平4、余热锅炉6的烟气进口、过热器6-6、蒸发器6-5、省煤器6-3、除氧蒸发器6-2、烟囱6-7，组成烟气回路；