本發(fā)明屬于燃?xì)鉄犭娐?lián)供領(lǐng)域，具體涉及一種燃?xì)鉄犭娐?lián)供工藝優(yōu)化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

熱電聯(lián)供的原本是起源于對(duì)蒸汽輪機(jī)排出的大量低壓蒸汽冷凝潛熱被冷卻水帶走，而采用提高背壓或者抽汽的方式，在發(fā)電的同時(shí)，以低壓蒸汽供熱來實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)入燃?xì)忾T站的燃?xì)庖话愣际歉邏喝細(xì)?，然而匯入下游管網(wǎng)的壓力一般都為低壓燃?xì)猓@也就意味著管道氣中含有豐富的壓力能，特別是在大流量的工況時(shí)，壓力能更不容小覷。

隨著節(jié)能減排號(hào)角的吹起及延續(xù)，加上國家政策的支持及燃?xì)庑袠I(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，針對(duì)于區(qū)域式的燃?xì)夤┙o已逐步朝著熱電聯(lián)供方向在如火如荼的進(jìn)行著。區(qū)域式的燃?xì)鉄犭娐?lián)供產(chǎn)生的電和熱可以供給供氣系統(tǒng)及該區(qū)域的居民或者工業(yè)用戶或者其它相關(guān)用電設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)能源的充分利用。然而電可以升壓，輸送到幾千公里遠(yuǎn)，但是蒸汽、熱水都有一個(gè)經(jīng)濟(jì)的輸送距離，這取決于管道投資、輸送動(dòng)力消耗與熱的價(jià)格比較。目前一般認(rèn)為的經(jīng)濟(jì)輸送距離，供氣（0.1mpa）為2～3km，采暖和生活熱約5km，然而區(qū)域聯(lián)供剛好符合條件，這就促進(jìn)了區(qū)域式熱電聯(lián)供的進(jìn)一步發(fā)展。

綜上所述，開發(fā)一種燃?xì)鉄犭娐?lián)供工藝優(yōu)化系統(tǒng)，能夠充分利用高壓天然氣本身含有的壓力能，利用壓力能發(fā)電及微燃機(jī)發(fā)電和供熱來創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，提高能源利用率。

中國專利申請(qǐng)cn103452611a公布了一種聯(lián)合循環(huán)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括汽輪機(jī)、余熱鍋爐、熱網(wǎng)抽汽系統(tǒng)；汽輪機(jī)包括高、中、低壓缸；余熱鍋爐包括高、中、低壓汽包，三汽包分別產(chǎn)生三股蒸汽：高、中、低壓蒸汽，分別注入汽輪機(jī)的高、中、低壓缸內(nèi)膨脹作功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出電能。這種聯(lián)合循環(huán)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)采用三級(jí)氣壓分別進(jìn)行發(fā)電提高了效率，但是整個(gè)工藝比較繁雜，并且整個(gè)工藝涉及的設(shè)備費(fèi)用較高，并且他所適用的燃?xì)鈮毫σ筝^高，針對(duì)于低壓狀況的燃?xì)鈩t沒有太明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

中國專利申請(qǐng)cn1721771a公布了一種熱電聯(lián)供系統(tǒng)以及能量供給系統(tǒng)，由具有輸送電能以及熱能的套管的多個(gè)電·熱能發(fā)生模塊；由機(jī)械動(dòng)力發(fā)生裝置和熱泵裝置形成、且具有輸送熱能的套管的多個(gè)熱能發(fā)生模塊；以及具有多個(gè)該能量發(fā)生模塊和接受電能以及熱能的套管，且集約來自各個(gè)模塊的能量并向需要側(cè)進(jìn)行供給的基體。這種熱電聯(lián)供系統(tǒng)整個(gè)工藝流程非常簡單實(shí)用，但是在輸電和輸熱多個(gè)模塊的條件下，也僅僅只能供給個(gè)別用戶，整體的效率較低，并且不適合區(qū)域式集體的供熱、供電的狀況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐的清潔化發(fā)展及普及提供經(jīng)濟(jì)性方案，其次為燃?xì)夤芫W(wǎng)中的工業(yè)調(diào)度的供氣安全提供保障，此外還能夠充分改善原有設(shè)備利用率不高的不足。針對(duì)區(qū)域式燃?xì)鉄犭娐?lián)供原有工藝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改善，提高系統(tǒng)整體的能源利用率，提高原有系統(tǒng)的火用利用率，進(jìn)一步提高區(qū)域式燃?xì)鉄犭娐?lián)供的效益。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為：

一種燃?xì)鉄犭娐?lián)供工藝優(yōu)化系統(tǒng)，包括發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)；

所述發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)包括通過管路依次連接燃?xì)夤芫W(wǎng)的第一控制閥、1^#換熱器、膨脹機(jī)，經(jīng)過所述膨脹機(jī)之后的燃?xì)夥譃閮陕罚宦芬来芜B接第一調(diào)壓閥、微燃機(jī)、第二發(fā)電機(jī)，另一路依次連接第二調(diào)壓閥、原工業(yè)鍋爐，所述膨脹機(jī)及微燃機(jī)的輸出端分別與第一發(fā)電機(jī)、第二發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接，所述的第一發(fā)電機(jī)、第二發(fā)電機(jī)的輸出端均通過電力并網(wǎng)柜向外輸出電力；

所述供熱系統(tǒng)包括補(bǔ)水系統(tǒng)、原工業(yè)鍋爐、換熱系統(tǒng)，所述換熱系統(tǒng)包括依靠管路依次連接的微燃機(jī)、2^#換熱器、3^#換熱器，所述補(bǔ)水系統(tǒng)包括連接補(bǔ)水箱的水泵，所述水泵的輸出端分為三路，第一路依靠管路依次連接3^#換熱器、1^#換熱器、第二控制閥、2^#換熱器；第二路依靠管路依次連接第三控制閥、2^#換熱器；第三路依靠管路連接原工業(yè)鍋爐，所述2^#換熱器的出水口連接原工業(yè)鍋爐的蒸汽管道。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一可實(shí)施的方案中，所述的微燃機(jī)的數(shù)量為1臺(tái)以上，其量的確定依據(jù)管道燃?xì)饬髁炕蛘咚璋l(fā)電量及系統(tǒng)中冷水所需的熱負(fù)荷而定。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一可實(shí)施的方案中，所述的第一調(diào)壓閥和第二調(diào)壓閥均為減壓閥。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一可實(shí)施的方案中，所述的原工業(yè)鍋爐的燃?xì)夤苈飞线€安裝有所述升溫設(shè)備和流量計(jì)。升溫設(shè)備能防止低溫對(duì)精密儀器的使用壽命造成負(fù)面影響。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一可實(shí)施的方案中，所述的升溫設(shè)備為加熱器或換熱器。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一可實(shí)施的方案中，所述的加熱器為電加熱器或燃?xì)饧訜崞鳌?/p>

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一可實(shí)施的方案中，所述換熱器的熱源為系統(tǒng)中排放的低溫?zé)煔饣驘崴?、蒸汽?/p>

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一可實(shí)施的方案中，所述水泵為防爆泵，所述的膨脹機(jī)為透平膨脹機(jī)。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一可實(shí)施的方案中，所述的第一發(fā)電機(jī)、第二發(fā)電機(jī)均為防爆型的異步發(fā)電機(jī)。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一可實(shí)施的方案中，所述的1^#換熱器、2^#換熱器、3^#換熱器均為管殼式換熱器。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)和現(xiàn)狀相比具有以下的有益效果：

1、實(shí)現(xiàn)了工業(yè)鍋爐經(jīng)濟(jì)化、清潔化。本發(fā)明改善了現(xiàn)有工業(yè)鍋爐一般為燃?xì)?、燃油鍋爐運(yùn)營成本較高的現(xiàn)狀，為工業(yè)鍋爐的發(fā)展及普及提供經(jīng)濟(jì)性方案。

2、整個(gè)工藝火用效率高。本發(fā)明的工藝中有兩處能夠發(fā)電，并且通過膨脹機(jī)膨脹之后的燃?xì)庠龠M(jìn)入微燃機(jī)即微燃機(jī)進(jìn)口冷卻的運(yùn)用，又能夠進(jìn)一步的提高微燃機(jī)的發(fā)電效率；電量的增加能夠顯著改善原有熱電聯(lián)供工藝的整體火用效率，使得整個(gè)工藝的經(jīng)濟(jì)效益更高，適用性及普及性更好。

3、整個(gè)工藝優(yōu)化系統(tǒng)占地面積小，微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)適用性強(qiáng)。本發(fā)明針對(duì)于就地改造而言，因占地面積小，解決了原本區(qū)域面積不大的弊端，充分利用現(xiàn)有場地進(jìn)行系統(tǒng)改造優(yōu)化，并就系統(tǒng)發(fā)的電量進(jìn)行優(yōu)先就地消耗，多余的在進(jìn)行并網(wǎng)，這種微電網(wǎng)的形式適用性強(qiáng)，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

4、工藝簡單、安全可靠。本發(fā)明為燃?xì)夤I(yè)調(diào)度中的安全運(yùn)營提供了多種解決方案、保證了供氣安全，充分提高了原有工況條件下的設(shè)備利用率。其次本發(fā)明操作簡單且自動(dòng)化程度較高，系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的設(shè)備都是常用設(shè)備，應(yīng)用技術(shù)成熟，運(yùn)行安全，選型方便。

附圖說明

圖1為區(qū)域式燃?xì)鉄犭娐?lián)供優(yōu)化系統(tǒng)的示意圖。

圖中示出：1-第一控制閥，2-1^#換熱器，3-膨脹機(jī)，4-電力并網(wǎng)柜，5-第一調(diào)壓閥，6-微燃機(jī)，7-2^#換熱器，8-3^#換熱器，9-加熱設(shè)備，10-第二調(diào)壓閥，11-原工業(yè)鍋爐，12-水泵，13-補(bǔ)水箱，14-第一發(fā)電機(jī)，15-第二發(fā)電機(jī)，16-第二控制閥，17-第三控制閥。

具體實(shí)施方式

為更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。

如圖1所示，一種燃?xì)鉄犭娐?lián)供工藝優(yōu)化系統(tǒng)，包括發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)；

所述發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)包括通過管路依次連接燃?xì)夤芫W(wǎng)的第一控制閥1、1^#換熱器2、膨脹機(jī)3，經(jīng)過所述膨脹機(jī)3之后的燃?xì)夥譃閮陕罚宦芬来芜B接第一調(diào)壓閥5、微燃機(jī)6、第二發(fā)電機(jī)15，另一路依次連接升溫設(shè)備9、第二調(diào)壓閥10、流量計(jì)、原工業(yè)鍋爐11，所述的第一調(diào)壓閥5和第二調(diào)壓閥10均為減壓閥。所述膨脹機(jī)3及微燃機(jī)6的輸出端分別與第一發(fā)電機(jī)14、第二發(fā)電機(jī)15驅(qū)動(dòng)連接，所述的第一發(fā)電機(jī)14、第二發(fā)電機(jī)15的輸出端均通過電力并網(wǎng)柜4向外輸出電力，實(shí)現(xiàn)電力并網(wǎng)。

所述供熱系統(tǒng)包括補(bǔ)水系統(tǒng)、原工業(yè)鍋爐11、換熱系統(tǒng)，所述換熱系統(tǒng)包括依靠管路依次連接的微燃機(jī)6、2^#換熱器7、3^#換熱器8，所述補(bǔ)水系統(tǒng)包括連接補(bǔ)水箱13的水泵12，所述水泵12的輸出端分為三路，第一路依靠管路依次連接3^#換熱器8、1^#換熱器2、第二控制閥16、2^#換熱器7；第二路依靠管路依次連接第三控制閥17、2^#換熱器7；第三路依靠管路連接原工業(yè)鍋爐11，所述2^#換熱器7的出水口連接原工業(yè)鍋爐11的蒸汽管道。水泵12將其中一股水先與3^#換熱器8進(jìn)行換熱再與1^#換熱器2進(jìn)行第二次換熱，然后通過管路與另一股水匯合之后再次與2^#換熱器7進(jìn)行換熱，最后變?yōu)樗魵猓涣硗庖宦匪畡t經(jīng)過水泵12之后直接進(jìn)入原工業(yè)鍋爐11，最后變?yōu)樗魵猓詈髢晒烧羝ㄟ^蒸汽管道進(jìn)入下游用戶。

所述的微燃機(jī)6的數(shù)量為1臺(tái)以上，可以為兩臺(tái)，三臺(tái)…，其量的確定依據(jù)管道燃?xì)饬髁炕蛘咚璋l(fā)電量及系統(tǒng)中冷水所需的熱負(fù)荷而定。所述的升溫設(shè)備9為加熱器或換熱器。所述的加熱器為電加熱器或燃?xì)饧訜崞?。所述述換熱器的熱源為系統(tǒng)中排放的低溫?zé)煔饣驘崴⒄羝?/p>

廣州某工業(yè)鍋爐站點(diǎn)相關(guān)參數(shù)為天然氣進(jìn)口壓力為16bar，溫度30^oc，流量300nm³/h～650nm³/h，進(jìn)入水的狀態(tài)為壓力12bar，溫度30^oc。周邊需要蒸汽作為熱源及工業(yè)區(qū)自身具有很多耗電設(shè)備。

根據(jù)上述工況背景進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，本實(shí)施例中所述水泵12選用防爆泵，所述的膨脹機(jī)3為透平膨脹機(jī)，膨脹效率為0.78，等熵效率為0.7。所述的第一發(fā)電機(jī)14、第二發(fā)電機(jī)15均為防爆型的異步發(fā)電機(jī)。所述的1^#換熱器2、2^#換熱器7、3^#換熱器8均為管殼式換熱器。微燃機(jī)6的單機(jī)功率范圍為25kw～300kw。

現(xiàn)有流量為400nm³/h,壓力為16bar，溫度為30^oc的天然氣，經(jīng)過1^#換熱器2換熱之后溫度變?yōu)?0^oc，隨后經(jīng)過膨脹機(jī)3膨脹之后，溫度變?yōu)?0^oc，壓力變?yōu)?.5bar，然后經(jīng)過管道分流，一股為45%的天然氣進(jìn)入微燃機(jī)進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的高溫為669^oc；另外一股55%的天然氣則經(jīng)過加熱設(shè)備9及減壓閥10之后變?yōu)闇囟葐?0^oc，壓力為1.2bar，然后進(jìn)入原工業(yè)鍋爐11與溫度為30^oc、壓力為12bar、流量為2310kg/h的水進(jìn)行換熱，最終水蒸氣為190^oc；另外一股溫度為30^oc、壓力為12bar、流量為1370kg/h，其中一部分流量為680kg/h的水首先與3^#換熱器8進(jìn)行第一次換熱，換熱之后的溫度為80^oc，隨之與1^#換熱器進(jìn)行第二次換熱，換熱之后的溫度達(dá)到74^oc，隨后與另外一股690kg/h的水混合之后在與2^#換熱器7進(jìn)行換熱，最終換熱后的溫度為190^oc，壓力為12bar；整個(gè)工藝中膨脹機(jī)發(fā)電為6.5kw，微燃機(jī)發(fā)電量為857kw,即總電量為863.5kw，溫度為190^oc的蒸汽3680kg/h，整個(gè)系統(tǒng)的火用效率達(dá)到近47%，說明整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化效果較好。

本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅為清楚說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所述領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。