技术领域
[0001] 本
发明涉及
能源电
力技术，特别涉及燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统及供热方法。
背景技术
[0002] 目前，由
燃气轮机、余热
锅炉、蒸
汽轮机和发
电机组成的燃气-蒸汽联合循环用于热电联产时，由
余热锅炉加热
水产生蒸汽，利用蒸汽作为工质对热用户进行供热，蒸汽从热电厂传送至热用户后冷凝成水，放出热量。但是，化工类热用户的生产工艺装置普遍采用导热油作为加热工质，而且导热油的
工作温度达到300℃以上，远远高于蒸汽在
大气压下的饱和温度100℃。由于加热工质的不同，目前现有的燃气-蒸汽联合循环热电联产技术无法有效地应用于以导热油作为工质的化工类热用户的生产当中。如果根据
现有技术利用热电厂产生的高温蒸汽对化工热用户生产装置的导热油进行加热，由于导热油的工作温度远高于蒸汽在常压下的饱和温度，蒸汽无法
凝结成水以释放出大量的
汽化潜热，这导致蒸汽供热效果差，能源利用效率低，经济性差。
[0003] 针对现有技术系统上述的缺点，本发明提供一种技术方案，使得技术先进、效率高的大型燃气-蒸汽联合循环热电联产电厂可直接利用导热油对热用户进行供热。
[0004] 术语解释
[0005] 导热油
蒸发器：一种管壳式油-水换热器，高温的导热油放出热量，将水加热成蒸汽。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种性能更优的燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统，该系统能够直接利用导热油对热用户进行供热，且能够对导热油进行
温度控制。
[0007] 在本发明的第一方面，提供一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统。它包括燃气轮机系统、蒸汽轮机系统和导热油供热系统，其中燃气轮机系统包括燃气轮机。
[0008] 蒸汽轮机系统包括：第一余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、水
泵、发电机和第一连接管道，其中第一连接管道用于连接第一余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器和水泵。
[0009] 在另一优选例中，第一余热锅炉和蒸汽轮机均设有供热蒸汽出口端或出口管道，用于输出供热蒸汽。
[0010] 导热油供热系统包括：第二余热锅炉、导热油受热面模
块、导热油泵、导热油
蒸发器和第二连接管道，其中第二连接管道用于连接导热油用户端、导热油受热面模块、导热油泵和导热油蒸发器，并且第二余热锅炉内设置有导热油受热面模块。
[0011] 其中第一余热锅炉和第二余热锅炉为同一余热锅炉，并且燃气轮机设有烟气输出端，烟气输出端连接于余热锅炉的烟气输入端，用于向所述余热锅炉内排放含有热量的烟气。
[0012] 在本发明的第二方面，提供一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热方法，包括步骤：
[0013] (a)提供所述的燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统；
[0014] (b)在所述系统工作时，将所述燃气轮机系统中生成的含有热量的烟气排放到所述余热锅炉内；在所述余热锅炉内，利用所述烟气将水加热成蒸汽供给所述蒸汽轮机，并将所述蒸汽轮机排出的蒸汽在所述凝汽器中冷凝成凝结水，再返回所述余热锅炉进行加热；以及在所述余热锅炉内，利用所述烟气将低温导热油加热升温，生成高温导热油，并将所述高温导热油供给所述导热油用户端使用；以及将来自所述导热油用户端的导热油和/或来自所述第二连接管道的部分导热油,经所述导热油蒸发器降温后形成低温导热油，再返回所述余热锅炉进行加热。
[0015] 其中，所述凝汽器中冷凝形成的凝结水，一部分凝结水被输送转给所述导热油蒸发器，并经所述导热油蒸发器内的导热油加热后形成供热蒸汽，一部分凝结水被返回所述余热锅炉进行加热。
[0016] 在另一优选例中，在步骤(b)中，将来自所述第二连接管道的部分导热油,经导热油蒸发器降温后形成低温导热油，并与来自所述导热油用户端的导热油合并后，再返回所述余热锅炉进行加热。
[0017] 在另一优选例中，所述低温导热油放出热量将所述导热油蒸发器中的水加热成蒸汽，同时所述低温导热油温度降低至预定温度。
[0018] 在另一优选例中，所述低温导热油进入所述导热油受热面模块进行加热，所述导热油受热面模块出口的高温导热油流向所述导热油用户端。
[0019] 本发明实施方式与现有技术相比，主要优点包括：
[0020] 本发明在余热锅炉中增加一导热油受热面模块，便可对导热油直接进行加热并将加热后的高温导热油供应给热用户，对余热锅炉设计改动小，技术升级容易实现。导热油蒸发器可将超出热用户需求的热量用水作为工质带走，实现了对余热锅炉中导热油温度控制。整个技术方案使得燃气-蒸汽联合循环的运行控制简单易行，有助于燃气轮机保持在高效率负荷区域运行，能够提升机组整体运行的经济性能。
[0021] 进一步地，将余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器和水泵依次循环连接，实现蒸汽联合循环利用。
[0022] 进一步地，导热油蒸发器的入水端上游设有水流量调节
阀，便于调节向导热油蒸发器中输入的水量；
[0023] 导热油蒸发器的蒸汽输出端下游设有蒸汽流量计，便于测量从导热油蒸发器的蒸汽输出端输出的蒸汽的汽量。
[0024] 进一步地，将水流量调节阀的入水端口与蒸汽轮机系统中的水泵的出水端口相连，便于向导热油蒸发器输入凝结水，提高了对烟气的利用率，降低了系统的功耗。
[0025] 进一步地，将导热油蒸发器产生的蒸汽与蒸汽轮机输出的供热蒸汽合并，可对外提供更多的供热蒸汽。
[0026] 进一步地，导热油用户端中设有压差调节阀可对导热油用户端中导热油的油量进行调节、分配。
附图说明
[0027] 图1是本发明第一实施方式中一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统的结构示意图；
[0028] 图2是本发明第二实施方式中一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统的结构示意图；
[0029] 图3是本发明第三实施方式中一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统的结构示意图；
[0030] 图4是本发明第三实施方式中一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统的结构示意图；
[0031] 图5是本发明第四实施方式中一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统的结构示意图。
具体实施方式
[0032] 在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本
申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和
修改，也可以实现本申请各
权利要求所要求保护的技术方案。
[0033] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
[0034] 本发明第一实施方式涉及一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统。图1是该燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统的结构示意图。
[0035] 如图1所示，该燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统包括燃气轮机系统、蒸汽轮机系统和导热油供热系统。
[0036] 蒸汽轮机系统包括：第一余热锅炉10、蒸汽轮机12、凝汽器14、水泵16、发电机18、和第一连接管道，其中第一连接管道用于连接第一余热锅炉10、蒸汽轮机12、凝汽器14和水泵16。
[0037] 蒸汽轮机12与发电机18在同一根轴上，蒸汽轮机12的蒸汽输入端连接第一余热锅炉10的蒸汽输出端，蒸汽轮机12的蒸汽输出端连接凝汽器14的蒸汽入口端，凝汽器14的凝结水出口端连接水泵16的入水端，并且水泵16的出水端连接第一余热锅炉10的入水端。
[0038] 在另一优选例中，第一余热锅炉10和蒸汽轮机12均设有供热蒸汽出口端或出口管道，用于输出供热蒸汽。
[0039] 导热油供热系统包括：第二余热锅炉、导热油受热面模块21、导热油泵22、导热油蒸发器24和第二连接管道，其中第二连接管道用于连接导热油用户端42以及导热油受热面模块21、导热油泵22和导热油蒸发器24，其中第二余热锅炉内设置有导热油受热面模块21，且导热油泵22位于导热油用户端42的下游。
[0040] 燃气轮机系统包括燃气轮机32，燃气轮机32设有烟气输出端，其中烟气输出端连接于第二余热锅炉的烟气输入端，用于向第二余热锅炉内排放含有热量的烟气。
[0041] 本实施方式中，第一余热锅炉10和第二余热锅炉为同一余热锅炉，且该余热锅炉10自带有烟囱13。
[0042] 本实施方式中，在余热锅炉内部选择合适的
位置设置导热油受热面模块21，实现利用联合循环的余热锅炉10对导热油直接进行加热。
[0043] 超出热用户需求的导热油的热量可被导热油蒸发器24中的水吸收，实现对余热锅炉10中导热油温度控制。
[0044] 将余热锅炉10、蒸汽轮机12、凝汽器14和水泵16依次循环连接，实现蒸汽联合循环利用。
[0045] 余热锅炉10和蒸汽轮机12将供热蒸汽通过供热蒸汽出口端或出口管道向外输出，可对外供热。
[0046] 此外，可以理解，实现大型燃气-蒸汽联合循环热电联产电厂直接利用导热油对热用户进行供热，存在的替代方案在温度控制方式上有差异，比如采用烟道分流技术，该替代方案需要对余热锅炉设计进行大的改变，引出一路烟气对导热油受热面进入加热，通过调节烟气
挡板控制烟气流量从而调节导热油温度。该替代方案由于需对现有的余热锅炉设计作大幅度的技术改进，技术难度高，升级成本大。
[0047] 本发明第二实施方式涉及一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统。图2是该燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统的结构示意图。
[0048] 如图2所示，第二实施方式在第一实施方式的
基础上进行了改进，主要改进之处在于：导热油供热系统还设有导热油流量计23，便于测量导热油的油量。
[0049] 具体地说：
[0050] 导热油受热面模块21的输出端与导热油用户端42的输入端相连，用于向导热油用户端42传输高温导热油，在导热油受热面模块21的输出端与导热油用户端42的输入端之间设有导热油流量计23，用于测量导热油的油量。
[0051] 本发明第三实施方式涉及一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统。图3和图4是该燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统的结构示意图。
[0052] 如图3和图4所示，第三实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：导热油蒸发器24通过与导热油用户端42
串联或并联连接，实现了对余热锅炉10中导热油温度控制，并且使得余热锅炉10中导热油受热面的吸热量保持恒定；导热油蒸发器24的入水端上游设有水流量调节阀28，便于调节向导热油蒸发器24中输入的水量；
导热油蒸发器24中的水采用凝汽器14输出的凝结水，降低了系统的功耗,提高了对烟气的利用率；导热油供热系统还设有蒸汽流量计26，便于测量从导热油蒸发器24的蒸汽输出端输出的蒸汽的汽量；将导热油蒸发器24产生的蒸汽与蒸汽轮机12输出的供热蒸汽合并，可对外提供更多的供热蒸汽。
[0053] 具体地说：
[0054] 如图3所示，导热油蒸发器24与导热油用户端42串联，且导热油蒸发器24位于导热油泵22的下游，导热油蒸发器24的导热油输出端与导热油受热面模块21的输入端相连，用于向余热锅炉10内输入低温导热油。
[0055] 如图4所示，导热油蒸发器24与导热油用户端42并联，导热油蒸发器24的导热油输出端与导热油用户端42输出端相连且两个输出端共同连接于导热油泵22的导热油输入端，导热油泵22的导热油输出端连接导热油受热面模块21的输入端，用于向余热锅炉10内输入低温导热油。导热油蒸发器24的导热油入口端上游还设有一导热油流量调节阀25，导热油流量调节阀25的出口端连接导热油蒸发器24的导热油入口端，用于调节向导热油蒸发器24中输入的导热油的油量。
[0056] 如图3和图4所示，导热油蒸发器24的入水端上游设有水流量调节阀28，水流量调节阀28的入水端连接水泵16的出水端，并且水流量调节阀28的出水端连接导热油蒸发器24的入水端，使得凝汽器14输出的凝结水部分流入导热油蒸发器24内。
[0057] 如图3和图4所示，导热油供热系统还设有蒸汽流量计26，蒸汽流量计26的蒸汽输入端连接导热油蒸发器24的蒸汽输出端，蒸汽流量计26的蒸汽输出端连接蒸汽轮机12的供热蒸汽出口端或出口管道，将导热油蒸发器24产生的蒸汽与蒸汽轮机12输出的供热蒸汽合并。
[0058] 本发明第四实施方式涉及一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统。图5是该燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统的结构示意图。
[0059] 如图5所示，第四实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：导热油用户端42中设有压差调节阀40，可对导热油用户端42中导热油的油量进行调节、分配。
[0060] 具体地说：
[0061] 燃气轮机系统还包括：发电机38、燃气轮机32的附属设备，其中燃气轮机32的附属设备为
压气机36和
燃烧室34，且燃气轮机32与压气机36和发电机38在同一根轴上。分别向压气机36和燃烧室34中输入
天然气和
燃料，燃气轮机32利用燃料燃烧天然气生成含有热量的烟气。
[0062] 导热油用户端42包括压差调节阀40和用户群组。
[0063] 本发明第五实施方式涉及一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热方法。包括步骤：
[0064] (a)提供第一实施方式所述的燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热系统；
[0065] (b)在所述系统工作时，将所述燃气轮机系统中生成的含有热量的烟气排放到所述余热锅炉10内；在所述余热锅炉10内，利用所述烟气将水加热成蒸汽供给所述蒸汽轮机12，并将所述蒸汽轮机12排出的蒸汽在所述凝汽器14中冷凝成凝结水，再返回所述余热锅炉10进行加热；以及在所述余热锅炉10内，利用所述烟气将低温导热油加热升温，生成高温导热油，并将所述高温导热油供给所述导热油用户端42使用；以及将来自所述导热油用户端42的导热油和/或来自所述第二连接管道的部分导热油,经所述导热油蒸发器24降温后形成低温导热油，再返回所述余热锅炉10进行加热。
[0066] 所述凝汽器14中冷凝形成的凝结水，一部分凝结水被输送转给所述导热油蒸发器24，并经所述导热油蒸发器24内的导热油加热后形成供热蒸汽，一部分凝结水被返回所述余热锅炉10进行加热。
[0067] 在另一优选例中，在步骤(b)中，将来自所述第二连接管道的部分导热油,经导热油蒸发器24降温后形成低温导热油，并与来自所述导热油用户端42的导热油合并后，再返回所述余热锅炉10进行加热。
[0068] 在另一优选例中，所述低温导热油放出热量将所述导热油蒸发器24中的水加热成蒸汽，同时所述低温导热油温度降低至预定温度。
[0069] 在另一优选例中，所述低温导热油进入所述导热油受热面模块21进行加热，所述导热油受热面模块21出口的高温导热油流向所述导热油用户端42。
[0070] 本发明第六实施方式涉及一种燃气-蒸汽联合循环热电联产导热油供热方法。第六实施方式在第五实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：在步骤(b)中，还包括：将来自所述导热油用户端42的导热油，用所述导热油泵22输送至所述导热油蒸发器24。
[0071] 具体地说：
[0072] 将所述导热油泵22设置在所述第二连接管道上，且所述导热油泵22位于所述导热油用户端42的下游。
[0073] 需要说明的是，在本
专利的权利要求和
说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0074] 虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
