一种重型燃气电厂天然气冷能利用系统的制作方法

1.本实用新型涉及天然气冷能梯级利用技术领域，尤其涉及一种重型燃气电厂天然气冷能利用系统。


背景技术：

2.燃机联合循环以其效率高、污染低的特点，近年迅速发展。随着9h燃机使用的增多，对重型燃气电厂进行优化设计以提高能源利用率显得日益重要。当前世界上天然气的长输管道均采用高压输送，国外长输管道的输送压力多数都在10mpa以上。我国天然气的长输管道也采用高压输气，如“西气东输”和“陕
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京二线”等的输气压力都达到了10mpa。上游气源压力远高于燃机入口要求，必须通过调压站降压，调压站一般采用调压阀进行节流降压，则会带来天然气温度的下降，为满足燃机运行需求，天然气在进入燃烧器前还需进行加热。
3.电厂中闭式水主要用来冷却润滑油、给水泵、空压机等设备，以保证设备处于较理想的工作状态，为满足各设备的冷却要求，吸热后的闭式水需及时被冷却。另一方面，邻炉的排烟温度一般仍具有一定的热值，如直接排入大气中，则会造成能量的浪费。
4.若将降压降温后天然气的加热需求与闭式水及邻炉尾部烟气的冷却需求结合起来，内部消化，则可大大减少外部能量的输入。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种重型燃气电厂天然气冷能利用系统，能够将降压降温后天然气的加热需求与闭式水及邻炉尾部烟气的冷却需求结合起来，合理分配天然气冷量用于冷却闭式水及邻炉尾部烟气，实现能量综合利用，达到节能提效的目的。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种重型燃气电厂天然气冷能利用系统，包括：闭式水冷却器、天然气加热器和邻炉尾部换热器；所述闭式水冷却器的出水口通过供水管道与待冷却设备(如润滑油、给水泵、空压机等)的进水口连通，所述闭式水冷却器的进水口通过回水管道与待冷却设备的出水口连通；所述邻炉尾部换热器的出水口与天然气加热器的进水口连通，所述邻炉尾部换热器的进水口与天然气加热器的出水口连通；所述闭式水冷却器的回水管道与天然气加热器的进水口连通，所述闭式水冷却器的供水管道与天然气加热器的出水口连通；所述天然气加热器的进气口通过天然气管道通入待加热的低温天然气，所述天然气加热器的出气口通过天然气管道输出加热后的高温天然气。
8.本实用新型中，充分利用邻炉排烟中残留的废热和吸收了待冷却设备的高温闭式水中的热量，用于对天然气进行加热；同时，将加热天然气释放了热量后的低温或常温闭式水用于吸收邻炉排烟中的废热和对电厂设备(如润滑油、给水泵、空压机等)进行冷却，实现了能量的综合利用，减少了热量和冷量的浪费，达到了节能提效的目的。
9.进一步地，所述冷能利用系统还包括水浴炉，所述水浴炉的出水口与天然气加热
器的进水口连通，所述水浴炉的进水口与天然气加热器的出水口连通。当邻炉排烟中的废热和吸收了电厂设备热量后的高温闭式水中的热量不足以将天然气加热到所需温度时，可通过水浴炉对天然气进行加热，保障了天然气的加热效果。当机组需要快速启动时，闭式水无法快速加热天然气，此时可通过邻炉尾部换热器提供的热水迅速加热天然气至工作温度，从而满足快速启动的要求，正常运行后，天然气冷量仍用来冷却闭式水。
10.具体地，所述闭式水冷却器的回水管道与天然气加热器的进水口通过第一管道连通，所述第一管道上设有第一阀门；
11.所述闭式水冷却器的供水管道与天然气加热器的出水口通过第二管道连通，所述第二管道上设有第二阀门；
12.所述邻炉尾部换热器的出水口与天然气加热器的进水口通过第三管道连通，所述第三管道上设有第三阀门；
13.所述邻炉尾部换热器的进水口与天然气加热器的出水口通过第四管道连通，所述第四管道上设有第四阀门；
14.所述水浴炉的出水口与天然气加热器的进水口通过第五管道连通，所述第五管道上设有第五阀门；
15.所述水浴炉的进水口与天然气加热器的出水口通过第六管道连通，所述第六管道上设有第六阀门；
16.所述闭式水冷却器的进水口设有第七阀门，所述闭式水冷却器的出水口上设有第八阀门；所述闭式水冷却器的回水管道上设有第九阀门和闭式水循环泵。
17.通过设置第一阀门至第九阀门，可以控制各管道中的闭式水流量，从而控制天然气加热器输出天然气的温度。
18.进一步地，所述冷能利用系统还包括控制器和温度传感器，所述温度传感器与控制器电连接，所述温度传感器安装在天然气加热器的出气口，用于监测天然气加热器输出天然气的温度；所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门均为电磁阀，且分别与所述控制器电连接。通过设置电磁阀、温度传感器和控制器，可以实现天然气加热器输出天然气的温度自动控制。
19.进一步地，所述第二阀门包括沿第二管道依次设置的粗调电磁阀、精调电磁阀和关断阀；由于第二管道内流通的闭式水是与闭式水冷却器的供水管道输出的闭式水混合后对电厂设备进行冷却的，因此，第二管道内闭式水的流量对冷却效果的影响较大，需要设置两级电磁阀来调节，粗调电磁阀用于初步调节流量，精调电磁阀用于准确控制流量；所述关断阀用于检修精调电磁阀时起到断流作用，当需要检修精调电磁阀时，所述粗调电磁阀和关断阀均处于关断状态，防止漏水。
20.进一步地，所述第二管道两端并联设有第七管道，所述第七管道上设有第十阀门，所述第十阀门为电磁阀，且与所述控制器电连接。当检修精调电磁阀时，可开启第十阀门，第七管道作为第二管道的备用管道使用，当检修完成后，关断第十阀门，开启关断阀和粗调电磁阀。
21.具体地，所述闭式水冷却器的回水管道上还设有止回阀，防止闭式水倒流。
22.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过将临炉排烟中残留的废热和吸收了待冷却设备的高温闭式水中的热量用于对天然气进行加热；同时，将加热
天然气释放了热量后的低温或常温闭式水用于吸收邻炉排烟中的废热和对电厂设备(如润滑油、给水泵、空压机等)进行冷却，实现了能量的综合利用，减少了热量和冷量的浪费，达到了节能提效的目的。
附图说明
23.图1为本实用新型一种重型燃气电厂天然气冷能利用系统的结构示意图；
24.图中、1、闭式水冷却器；2、邻炉尾部换热器；3、天然气加热器；4、闭式水冷却器出水口；5、闭式水冷却器进水口；6、邻炉尾部换热器进水口；7、邻炉尾部换热器出水口；8、天然气加热器进水口；9、天然气加热器出水口；10、供水管道；11、回水管道；12、第一管道；13、第二管道；14、第三管道；15、第四管道；16、第七管道；17、第五管道；18、第六管道；19、天然气管道；20、第一阀门；21、粗调电磁阀；22、精调电磁阀；23、第三阀门；24、第四阀门；25、第十阀门；26、第五阀门；27、第六阀门；28、第七阀门；29、第八阀门；30、闭式水循环泵；31、止回阀；32、第九阀门；33、关断阀；34、温度传感器。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.如图1所示，本实施例提供了一种重型燃气电厂天然气冷能利用系统，包括：闭式水冷却器1、天然气加热器3和邻炉尾部换热器2；所述闭式水冷却器1设有设有闭式水冷却器进水口5和闭式水冷却器出水口4，所述闭式水冷却器出水口4通过供水管道10与待冷却设备(如润滑油、给水泵、空压机等)的进水口连通，所述闭式水冷却器进水口5通过回水管道11与待冷却设备的出水口连通；所述邻炉尾部换热器2设有邻炉尾部换热器进水口6和邻炉尾部换热器出水口7，所述天然气加热器3设有天然气加热器进水口8和天然气加热器出水口9，所述邻炉尾部换热器出水口7与天然气加热器进水口8连通，所述邻炉尾部换热器进水口6与天然气加热器出水口9连通；所述闭式水冷却器1的回水管道11与天然气加热器进水口8连通，所述闭式水冷却器1的供水管道10与天然气加热器出水口9连通；所述天然气加热器3的进气口通过天然气管道19通入待加热的低温天然气，所述天然气加热器3的出气口通过天然气管道19输出加热后的高温天然气。
27.进一步地，所述冷能利用系统还包括水浴炉，所述水浴炉的出水口与天然气加热器进水口8连通，所述水浴炉的进水口与天然气加热器出水口9连通。当邻炉排烟中的废热和吸收了电厂设备热量后的高温闭式水中的热量不足以将天然气加热到所需温度时，可通过水浴炉对天然气进行加热，保障了天然气的加热效果。当机组需要快速启动时，闭式水无法快速加热天然气，此时可通过邻炉尾部换热器2提供的热水迅速加热天然气至工作温度，从而满足快速启动的要求，正常运行后，天然气冷量仍用来冷却闭式水。
28.具体地，所述闭式水冷却器1的回水管道11与天然气加热器进水口8通过第一管道12连通，所述第一管道12上设有第一阀门20；
29.所述闭式水冷却器1的供水管道10与天然气加热器出水口9通过第二管道13连通，
所述第二管道13上设有第二阀门；
30.所述邻炉尾部换热器出水口7与天然气加热器进水口8通过第三管道14连通，所述第三管道14上设有第三阀门23；
31.所述邻炉尾部换热器进水口6与天然气加热器出水口9通过第四管道15连通，所述第四管道15上设有第四阀门24；
32.所述水浴炉的出水口与天然气加热器进水口8通过第五管道17连通，所述第五管道17上设有第五阀门26；
33.所述水浴炉的进水口与天然气加热器出水口9通过第六管道18连通，所述第六管道18上设有第六阀门27；
34.所述闭式水冷却器进水口5设有第七阀门28，所述闭式水冷却器出水口4设有第八阀门29；所述闭式水冷却器1的回水管道11上设有第九阀门32和闭式水循环泵30。
35.通过设置第一阀门20至第九阀门32，可以控制各管道中的闭式水流量，从而控制天然气加热器3输出天然气的温度。
36.进一步地，所述冷能利用系统还包括控制器和温度传感器34，所述温度传感器34与控制器电连接，所述温度传感器34安装在天然气加热器3的出气口，用于监测天然气加热器3输出天然气的温度；所述第一阀门20、第二阀门、第三阀门23、第四阀门24、第五阀门26、第六阀门27、第七阀门28、第八阀门29、第九阀门32均为电磁阀，且分别与所述控制器电连接。通过设置电磁阀、温度传感器34和控制器，可以实现天然气加热器3输出天然气的温度自动控制。首先，预设一个温度阈值范围，若所述温度传感器34监测到天然气加热器3的出气口输出天然气的温度低于温度阈值范围的最低值时，则通过控制器控制各电磁阀增大流量，以提高天然气的温度；若监测到的温度高于温度阈值范围的最低值，则通过控制器控制各电磁阀减小流量，以降低天然气的温度，从而保证天然气加热器3的出气口输出的天然气温度始终保持在适宜温度范围内。
37.进一步地，所述第二阀门包括沿第二管道13依次设置的粗调电磁阀21、精调电磁阀22和关断阀33；由于第二管道13内流通的闭式水是与闭式水冷却器1的供水管道10输出的闭式水混合后对电厂设备进行冷却的，因此，第二管道13内闭式水的流量对冷却效果的影响较大，需要设置两级电磁阀来调节，粗调电磁阀21用于初步调节流量，精调电磁阀22用于准确控制流量；所述关断阀33用于检修精调电磁阀22时起到断流作用，当需要检修精调电磁阀22时，所述粗调电磁阀21和关断阀33均处于关断状态，防止漏水。本实施例中，所述关断阀33为手动阀门，只在需要检修精调电磁阀22时起到关断水流的作用。
38.进一步地，所述第二管道13两端并联设有第七管道16，所述第七管道16上设有第十阀门25，所述第十阀门25为电磁阀，且与所述控制器电连接。当检修精调电磁阀22时，可开启第十阀门25，第七管道16作为第二管道13的备用管道使用，当检修完成后，关断第十阀门25，开启关断阀33和粗调电磁阀21，系统恢复正常运行。
39.具体地，所述闭式水冷却器1的回水管道11上还设有止回阀31，防止闭式水倒流。
40.本实施例一种重型燃气电厂天然气冷能利用系统的工作原理如下：
41.首先，闭式水冷却器1通过供水管道10将低温闭式水通入电厂设备与电厂设备进行热交换，用于对电厂设备进行冷却，吸收了电厂设备热量后的高温闭式水一部分通入天然气加热器3对天然气进行加热，另一部分回流至闭式水冷却器1进行降温；同时，进入天然
气加热器3的高温闭式水与低温天然气进行热交换后，形成低温或常温的闭式水从天然气加热器出水口9流出，一部分汇入闭式水冷却器1的供水管道10参与电厂设备的冷却，另一部分通入邻炉尾部换热器2与锅炉中的高温烟气进行热交换，形成高温闭式水从邻炉尾部换热器出水口7流出，然后再汇入天然气加热器3内部对低温天然气进行加热；从而实现了能量的综合利用，减少了热量和冷量的浪费，达到了节能提效的目的。
42.同时，为了提高能量利用效率，本实施例在每个管道上均设有电磁阀，并在天然气加热器3出气口设有温度传感器34，通过温度传感器34实施监测天然气的温度，并通过控制器控制各电磁阀的开度，对系统中闭式水的流量进行精准控制，从而将天然气的温度控制在适宜的温度范围内，以满足实际需求。另外，本实施例还将水浴炉的出水口与天然气加热器进水口8连通，将水浴炉进水口与天然气加热器出水口9连通，当邻炉排烟中的废热和吸收了电厂设备热量后的高温闭式水中的热量不足以将天然气加热到所需温度时，可通过水浴炉对天然气进行加热，保障了天然气的加热效果。
43.本实施例以重型燃气(h级燃机)电厂春秋季用气为例，天然气耗量为26.068kg/s，天然气、闭式水各参数详见下表1：
44.表1重型燃气电厂(h级燃机)参数表
[0045][0046][0047]
从上表可见，在满足天然气、闭式水工作参数的前提下，本实施例一种重型燃气电厂天然气冷能利用系统可冷却闭式水149.9t/h，可回收天然气冷能1574.1kw。由此可见，本实施例的一种重型燃气电厂天然气冷能利用系统能够合理利用天然气降压后产生的冷量与闭式水冷却器1的回水管道11中热闭式水的热量，实现内部换热配对，减少水浴炉的热量消耗，提高重型燃气电厂的综合热效率。
[0048]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，
可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。