一种梯级利用燃气发电余热的集中供热系统

技术领域

本发明专利涉及燃气发电集中供热技术领域，尤其是涉及一种梯级集中供热系统。

背景技术

目前，以燃气轮机发电为主的分布式能源在我国得到了较快的发展。燃气、蒸汽轮机联合循环热电供热系统，是利用燃气燃烧产生的高温烟气在燃气轮机中做功，将一部分热能转变为高品位的电能，再利用燃气轮机排烟中的余热在余热锅炉内产生蒸汽来带动蒸汽轮机进一步发出部分电能，从而实现了能源的梯级利用。

余热锅炉产生的余温蒸汽，其相对高的余热温度、品位，如果能够得到有效利用，将能够产生可观的经济效益。而低温余、废热能由于没有合适驱动源及出水温度偏低等因素的影响未被利用，同样不符合″品质对应，梯次利用，温度对口″的用能原则。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明专利内容

本发明专利目的在于提供一种梯级利用燃气发电余热的集中供热系统，以解决现有的燃气发电余热利用不充分，低温余、废热能由于没有合适驱动源及出水温度偏低等因素的影响未被利用的问题。整合区域内低温供热负荷建立梯级供热系统，使余热锅炉产生的高压蒸汽首先通过背压装置发电，发电后的低压蒸汽为吸收式热泵装置提供驱动源，提取外引低温热源及其它低温热能中的余废热量，提取热量多、效率更高。

为实现上述目的，本发明专利提供以下技术方案：一种梯级利用燃气发电余热的集中供热系统，其中包括：燃气轮机；余热锅炉；背压装置；吸收式热泵装置；供热装置；

所诉的燃气轮机与余热锅炉之间设有高温乏烟气至余热锅炉管线，其中：所诉的高温乏烟气至余热锅炉管线用于将所诉的燃气轮机产生的高温乏烟气输送至所诉的余热锅炉再次发电；

所诉的余热锅炉与所诉的背压装置之间设有高压蒸汽至背压装置管线；其中：所诉的高压蒸汽至背压装置管线用于将所诉的余热锅炉生产剩余的高压蒸汽输送至所诉的背压装置再次发电；

所诉的背压装置与所诉的吸收式热泵装置之间设有低压蒸汽至吸收式热泵管线；其中：所诉的低压蒸汽至吸收式热泵管线用于将在所诉的背压装置发电后产生的低压蒸汽输送至所诉的吸收式热泵装置，充当所诉的吸收式热泵装置的驱动源；

所诉的吸收式热泵装置与所诉的供热装置之间设有热媒至供热装置管线，所诉的热媒至供热装置管线用于将所诉的吸收式热泵加热后的热媒输送至所诉的供热装置供热使用；

所诉的供热装置与所诉的吸收式热泵装置之间设有热媒至吸收式热泵管线；其中：所诉的热媒至吸收式热泵管线用于将在所诉的供热装置中放热降温后的热媒输送至所诉的吸收式热泵再次加热，完成闭式循环；

吸收式热泵外引低温热源来水管线与吸收式热泵外引低温热源回水管线分别连通所诉的吸收式热泵装置；其中：所诉的吸收式热泵外引低温热源来水管线用于将外引低温热源输送至所诉的吸收式热泵装置充当低温热源，所诉的吸收式热泵外引低温热源回水管线用于将在所诉的吸收式热泵中放热降温后的外引低温热源输送回原系统。

进一步地，所诉的集中供热系统还可包括再热装置，所诉的吸收式热泵装置与所诉的再热装置之间设有热媒至再热装置管线，所诉的再热装置与所诉的供热装置之间设有再热热媒至供热装置管线；其中：热媒通过所诉的热媒至再热装置管线进入所诉的再热装置再次加热，然后通过所诉的再热热媒至供热装置管线进入所诉的供热装置放热降温；

高温加热介质进口管线与高温加热介质出口管线分别连通所诉的再热装置；其中：高温加热介质通过所诉的高温加热介质进口管线进入所诉的再热装置降热放温后，通过所诉的高温加热介质出口管线返回原系统；

进一步地，所诉的集中供热系统还可包括压缩式热泵装置，所诉的供热装置与所诉的压缩式热泵装置之间设有热媒至压缩式热泵管线，所诉的压缩式热泵装置与所诉的吸收式热泵装置之间设有压缩式热泵加热后热媒至吸收式热泵管线；其中：热媒通过所诉的热媒至压缩式热泵管线进入所诉的压缩式热泵装置初级加热，然后通过所诉的压缩式热泵加热后热媒至吸收式热泵管线进入所诉的吸收式热泵装置再次加热。

压缩式热泵热水管线与压缩式热泵回水管线分别连通所诉的压缩式热泵装置；其中：低温热源通过所诉的压缩式热泵热水管线进入所诉的压缩式热泵装置降热放温后，通过所诉的压缩式热泵回水管线返回原系统；

进一步地，所诉的集中供热系统还可包括低温加热装置，所诉的供热装置与所诉的低温加热装置之间设有热媒至低温加热装置管线，所诉的低温加热装置与所诉的压缩式热泵装置之间设有低温加热装置加热后热媒至压缩式热泵管线；其中：热媒通过所诉的热媒至低温加热装置管线进入所诉的低温加热装置初级加热升温后，通过所诉的低温加热装置加热后热媒至压缩式热泵管线进入所诉的压缩式热泵装置再次加热。

低温加热介质进口管线与低温加热介质出口管线分别连通所诉的低温加热装置；其中：低温加热介质通过所诉的低温加热介质进口管线进入所诉的低温加热装置降热放温后，通过所诉的低温加热介质出口管线返回原系统；

进一步地，所诉的集中供热系统还可包括低温用热装置，所诉的供热装置与所诉的低温用热装置之间设有热媒至低温用热装置管线，所诉的低温用热装置与所诉的低温加热装置之间设有低温用热装置降温后热媒至低温用热装置管线；其中：热媒通过所诉的热媒至低温用热装置管线进入所诉的低温用热装置再次散热降温后，通过所诉的低温用热装置降温后热媒至低温用热装置管线进入所诉的低温加热装置加热升温。

进一步地，所诉的再热装置与所诉的低温加热装置之间设有高温加热介质降温后至低温加热装置管线，高温加热介质在低温加热装置降温后回口管线连通所诉的低温加热装置；其中：高温加热介质在所诉的再热装置中放热降温后，通过所诉的高温加热介质降温后至低温加热装置管线进入所诉的低温加热装置继续放热降温，然后通过所诉的高温加热介质在低温加热装置降温后回口管线返回原系统。

进一步地，所诉的再热装置与所诉的吸收式热泵装置之间设有高温加热介质降温后至吸收式热泵装置管线，所诉的吸收式热泵装置与所诉的压缩式热泵装置之间设有高温加热介质在吸收式热泵装置降温后至压缩式热泵装置管线，高温加热介质压在缩式热泵装置降温后回口管线连通所诉的压缩式热泵装置；其中：高温加热介质在所诉的再热装置中放热降温后，通过所诉的高温加热介质降温后至吸收式热泵装置管线进入所诉的吸收式热泵装置作为低温热源继续放热降温，继续降温后的高温加热介质通过所诉的高温加热介质在吸收式热泵装置降温后至压缩式热泵装置管线进入所诉的压缩式热泵装置作为低温热源再次放热降温，继续降温后的高温加热介质通过所诉的高温加热介质压在缩式热泵装置降温后回口管线返回原系统。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1.可大幅提高天然气的热利用效率，系统综合热效率可达200％以上；

2.高效梯级整合余废热能，在增加发电量的同时，提取外引低温热源及其它低温热能中的余废热量，实现品质对应、温度对口、梯次利用的用能原则，有效缓解能耗与环保矛盾。

附图说明

为了更清楚地说明本发明专利具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明专利的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明专利实施例提供的集中供热系统的原理图；

图2为本发明专利添加再热装置的实施例系统的原理图；

图3为本发明专利添加压缩式热泵的实施例系统的原理图；

图4为本发明专利添加低温加热装置的实施例系统的原理图；

图5为本发明专利添加低温用热装置的实施例系统的原理图；

图6为本发明专利实施例6的系统原理图；

图7本发明专利实施例7的系统原理图；

图标：

100-燃气轮机；

200-余热锅炉；

300-背压装置；

400-吸收式热泵装置；

500-再热装置；

600-供热装置；

700-压缩式热泵装置；

800-低温加热装置；

900-低温用热装置；

110-高温乏烟气至余热锅炉管线；

210-高压蒸汽至背压装置管线；

310-低压蒸汽至吸收式热泵管线；

410-热媒至供热装置管线；

420-吸收式热泵外引低温热源来水管线；

430-吸收式热泵外引低温热源回水管线；

440-热媒至再热装置管线；

450-高温加热介质在吸收式热泵装置降温后至压缩式热泵装置管线；

510-再热热媒至供热装置管线；

520-高温加热介质进口管线；

530-高温加热介质出口管线；

540-高温加热介质降温后至低温加热装置管线；

550-高温加热介质降温后至吸收式热泵装置管线；

610-热媒至吸收式热泵管线；

620-热媒至压缩式热泵管线；

630-热媒至低温加热装置管线；

640-热媒至低温用热装置管线；

710-压缩式热泵加热后热媒至吸收式热泵管线；

720-压缩式热泵热水管线；

730-压缩式热泵回水管线；

740-高温加热介质压在缩式热泵装置降温后回口管线；

810-低温加热装置加热后热媒至压缩式热泵管线；

820-低温加热介质进口管线；

830-低温加热介质出口管线；

840-高温加热介质在低温加热装置降温后回口管线；

910-低温用热装置降温后热媒至低温用热装置管线；

热媒：新建密闭自循环水，供热系统水及可与工艺介质换热的供热介质；

外引低温热源：原燃气发电系统外的冷却循环水或油田回注水等可为热泵提供低温热源的介质。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。

以下结合附图对本发明专利的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明专利，并不用于限制本发明专利。

下面将结合附图对本发明专利实施例提供的集中供热系统作详细说明。

实施例1

请参照图1，本发明专利的实施例提供了一种集中供热系统，其中包括燃气轮机100；余热锅炉200；背压装置300；吸收式热泵装置400；供热装置600；

燃气轮机100与余热锅炉200之间设有高温乏烟气至余热锅炉管线110，其中：高温乏烟气至余热锅炉管线110用于将燃气轮机100产生的高温乏烟气输送至余热锅炉200再次发电；

余热锅炉200与背压装置300之间设有高压蒸汽至背压装置管线210；其中：高压蒸汽至背压装置管线210用于将余热锅炉200生产剩余的高压蒸汽输送至背压装置300再次发电；

背压装置300与吸收式热泵装置400之间设有低压蒸汽至吸收式热泵管线310；其中：低压蒸汽至吸收式热泵管线310用于将在背压装置300发电后产生的低压蒸汽输送至吸收式热泵装置400，充当吸收式热泵装置400的驱动源；

吸收式热泵装置400与供热装置600之间设有热媒至供热装置管线410，热媒至供热装置管线410用于将吸收式热泵400加热后的热媒输送至供热装置600供热使用；

供热装置600与吸收式热泵装置400之间设有热媒至吸收式热泵管线610；其中：热媒至吸收式热泵管线610用于将在供热装置600中放热降温后的热媒输送至吸收式热泵400再次加热，完成闭式循环；

吸收式热泵外引低温热源来水管线420与吸收式热泵外引低温热源回水管线430分别连通吸收式热泵装置400；其中：吸收式热泵外引低温热源来水管线420用于将外引低温热源输送至吸收式热泵装置400充当低温热源，吸收式热泵外引低温热源回水管线430用于将在吸收式热泵400中放热降温后的外引低温热源输送回原系统。

实施例2

请参照图2，本发明专利可选的方案中，更进一步地，本集中供热系统还可包括再热装置500，吸收式热泵装置400与再热装置500之间设有热媒至再热装置管线440，再热装置500与供热装置600之间设有再热热媒至供热装置管线510；其中：热媒通过热媒至再热装置管线440进入再热装置500再次加热，然后通过再热热媒至供热装置管线510进入供热装置600放热降温；

高温加热介质进口管线520与高温加热介质出口管线530分别连通再热装置500；其中：高温加热介质通过高温加热介质进口管线520进入再热装置500降热放温后，通过高温加热介质出口管线530返回原系统；

所述的再热装置500的设计是考虑周边有更高温度、品位的余热，通过再热装置500可以提高热媒的温度，提升其可用空间。

实施例3

请参照图3，本发明专利可选的方案中，更进一步地，本集中供热系统还可包括压缩式热泵装置700，供热装置600与压缩式热泵装置700之间设有热媒至压缩式热泵管线620，压缩式热泵装置700与吸收式热泵装置400之间设有压缩式热泵加热后热媒至吸收式热泵管线710；其中：热媒通过热媒至压缩式热泵管线620进入压缩式热泵装置700初级加热，然后通过压缩式热泵加热后热媒至吸收式热泵管线710进入吸收式热泵装置400再次加热。

压缩式热泵热水管线720与压缩式热泵回水管线730分别连通压缩式热泵装置700；其中：低温热源通过压缩式热泵热水管线720进入压缩式热泵装置700降热放温后，通过压缩式热泵回水管线730返回原系统；

所述的压缩式热泵装置700的设计是考虑周边有较低温度、品位的余废热能，可初步加热热媒，提高热媒进入吸收式热泵装置400的温度，提高其利用空间。

实施例4

请参照图4，本发明专利可选的方案中，更进一步地，本集中供热系统还可包括低温加热装置800，供热装置600与低温加热装置800之间设有热媒至低温加热装置管线630，低温加热装置800与压缩式热泵装置700之间设有低温加热装置加热后热媒至压缩式热泵管线810；其中：热媒通过热媒至低温加热装置管线630进入低温加热装置800初级加热升温后，通过低温加热装置加热后热媒至压缩式热泵管线810进入压缩式热泵装置700再次加热。

低温加热介质进口管线820与低温加热介质出口管线830分别连通低温加热装置800；其中：低温加热介质通过低温加热介质进口管线820进入低温加热装置800降热放温后，通过低温加热介质出口管线830返回原系统；

所述的低温加热装置800的设计是考虑周边有较低温度、品位的余废热能，可初步加热热媒，提高热媒进入压缩式热泵装置700的温度，提高其利用空间。

实施例5

请参照图5，本发明专利可选的方案中，更进一步地，本集中供热系统还可包括低温用热装置900，供热装置600与低温用热装置900之间设有热媒至低温用热装置管线640，低温用热装置900与低温加热装置800之间设有低温用热装置降温后热媒至低温用热装置管线910；其中：热媒通过热媒至低温用热装置管线640进入低温用热装置900再次散热降温后，通过低温用热装置降温后热媒至低温用热装置管线910进入低温加热装置800加热升温。

所述的低温用热装置900的设计是考虑周边有较低温度、品位的用热需求，通过低温用热装置900可深度利用热媒热量，提高其利用空间，符合梯级利用的用能原则。

实施例6

请参照图6，本发明专利可选的方案中，更进一步地，再热装置500与低温加热装置800之间设有高温加热介质降温后至低温加热装置管线540，高温加热介质在低温加热装置降温后回口管线840连通低温加热装置800；其中：高温加热介质在再热装置500中放热降温后，通过高温加热介质降温后至低温加热装置管线540进入低温加热装置800继续放热降温，然后通过高温加热介质在低温加热装置降温后回口管线840返回原系统。

所诉的高温加热介质降温后至低温加热装置管线540与高温加热介质在低温加热装置降温后回口管线840设计是考虑高温加热介质在再热装置500放热降温后仍是较高品位、温度的热源，还可作为低温加热装置800的热源继续放热，梯级深度利用其中蕴含热能，节约一次能源。

实施例7

请参照图7，本发明专利可选的方案中，更进一步地，再热装置500与吸收式热泵装置400之间设有高温加热介质降温后至吸收式热泵装置管线550，吸收式热泵装置400与压缩式热泵装置700之间设有高温加热介质在吸收式热泵装置降温后至压缩式热泵装置管线450，高温加热介质压在缩式热泵装置降温后回口管线740连通压缩式热泵装置700；其中：高温加热介质在再热装置500中放热降温后，通过高温加热介质降温后至吸收式热泵装置管线550进入吸收式热泵装置400作为低温热源继续放热降温，继续降温后的高温加热介质通过高温加热介质在吸收式热泵装置降温后至压缩式热泵装置管线450进入压缩式热泵装置700作为低温热源再次放热降温，继续降温后的高温加热介质通过高温加热介质压在缩式热泵装置降温后回口管线740返回原系统。

所诉的高温加热介质降温后至吸收式热泵装置管线550的设计是考虑高温加热介质在再热装置500放热降温后仍有相对较高的温度，还可作为吸收式热泵装置400的低温热源继续放热。

所诉的高温加热介质在吸收式热泵装置降温后至压缩式热泵装置管线450的设计考虑高温加热介质在吸收式热泵装置放热降温后仍有可利用温差，还可作为压缩式热泵装置700的低温热源继续放热，梯级深度利用其中蕴含热能，节约一次能源。