CN203822467U - 利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机 - Google Patents

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刘伟
李东明
肖蔚岩
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Abstract

本实用新型提供利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机，燃气轮机的中间冷却器与有机朗肯循环发电装置相连接，有机朗肯循环发电装置是由透平发电机、机外换热器、储液容器、流体泵、有机介质及管路串联组成闭合的循环管路，中间冷却器的冷却介质出口管连接在透平发电机进口，透平发电机的出口管路连接机外换热器的冷却液进口，燃气轮机的排气管上串接回热换热器的一路换热流道，回热换热器的另一换热流道串接在中间冷却器和透平发电机之间的管路上。利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机，降低高压压气机的进口工质温度，减少了工质在压缩过程时所消耗的压缩功，利用低压压气机余热进行发电，从而提高整个间冷循环燃气轮机装置的有用功率。

Description

利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机
技术领域：
本实用新型涉及余热发电设备领域，具体涉及一种利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机。
背景技术：
简单循环燃气轮机是由燃气发生器和动力涡轮两大部件组成，它可以被看成是能够连续不断地产生具有一定压力和温度燃气的单元。通常，燃气发生器包括压气机、燃烧室和燃气涡轮等三个主要部件，压气机又分为单转子压气机和多转子压气机。在简单循环燃气轮机装置中，随着压气机的级数增加，压气机的压比和出口温度将随着增大，使得工质在压缩过程时所消耗的压缩功也随之增加，这样就使得燃气轮机装置的效率有所降低。为了减少工质在压缩过程时所消耗的压缩功，在低压压气机和高压压气机之间增加中间冷却器，即对低压压气机出口的压缩工质进行冷却，降低高压压气机进口的工质温度，从而减少高压压气机的压缩功，由此得到了一种间冷循环燃气轮机。在现有的间冷循环燃气轮机中，根据压气机的不同压比，从低压压气机流出的工质温度也是不同，通常是在150℃～220℃温度范围内，冷却压缩工质的冷却介质通常有水、乙二醇水溶液，冷却介质是靠流体泵进行加压循环，有一个间冷***来保持冷却介质的正常循环。间冷***是由流体泵、储液容器及机外冷却器组成。在间冷***正常运行过程中，由流体泵从储液容器中抽吸并将冷却介质加压送到中间冷却器中，从低压压气机中压缩流出的工质与冷却介质进行热交换，压缩后的工质被冷却，接着流入高压压气机中继续压缩；而冷却介质的温度升高后流到机外冷却器中，被空气或冷却水进行再次冷却，随后冷却介质又流回储液容器中。在这个过程中，从低压压气机流出的压缩工质所具有的热能被白白地浪费掉。
实用新型内容： 
本实用新型专利的任务是提供一种利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机，它是将间冷循环燃气轮机与有机朗肯循环发电装置组合在一起，利用有机朗肯循环回收低压压气机的余热进行发电，这样不仅降低高压压气机的进口工质温度，减少了工质在压缩过程时所消耗的压缩功，而且还提高了整个间冷循环燃气轮机的有用功率。
本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机，包括间冷循环燃气轮机，间冷循环燃气轮机的中间冷却器与有机朗肯循环发电装置相连接，有机朗肯循环发电装置是由透平发电机、机外换热器、储液容器、流体泵、有机介质及管路串联组成闭合的循环管路，中间冷却器的冷却介质出口管连接在透平发电机进口，透平发电机的出口管路连接机外换热器的冷却液进口。
进一步的，间冷循环燃气轮机的排气管上串接回热换热器的一路换热流道，回热换热器的另一换热流道串接在中间冷却器和透平发电机之间的管路上。
本实用新型具有如下有益效果：由于采用上述技术方案，实现了利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机，它不仅降低高压压气机的进口工质温度，减少了工质在压缩过程时所消耗的压缩功，而且还利用低压压气机余热进行发电，从而提高整个间冷循环燃气轮机装置的有用功率。
附图说明：
图1是现有间冷循环燃气轮机的工作原理图；
图2是利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机的工作原理图；
图3是另一种利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机的工作原理图。
箭头   表示流动方向
图中  1-间冷循环燃气轮机，2-中间冷却器，3-机外换热器，4-储液容器，5-有机介质，6-流体泵，7-透平发电机，8-回热换热器，9-排气管。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
由图1结合图2、图3所示，利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机，包括间冷循环燃气轮机1，间冷循环燃气轮机的中间冷却器与有机朗肯循环发电装置相连接，有机朗肯循环发电装置是由透平发电机7、机外换热器3、储液容器4、流体泵6、有机介质5及管路串联组成闭合的循环管路，中间冷却器2的冷却介质出口管连接在透平发电机7进口，透平发电机7的出口管路连接机外换热器3的冷却液进口。
进一步的，在间冷循环燃气轮机1的排气管9上串接回热换热器8，燃气轮机的排气为回热换热器8内的一路换热流道，回热换热器8的另一换热流道串接在中间冷却器2和透平发电机7之间的管路上。
图1是现有间冷循环燃气轮机的工作原理图，间冷循环燃气轮机是由低压压气机、高压压气机、燃烧室、燃气涡轮、动力涡轮和中间冷却器2组成，同时配有一套间冷***。工质进入低压压气机内，经过压缩使得工质具有一定的压力和温度，随后流入中间冷却器2中，并与冷却介质5进行热交换，冷却后的工质流入高压压气机中，进行再次压缩；而间冷***是由储液容器 4、机外换热器3及流体泵6等组成，是以水、乙二醇水溶液为冷却介质，从储液容器 4流出的冷却介质，经过流体泵6加压送入中间冷却器2中，在此与压缩后的工质进行热交换，冷却介质被加热后流到机外冷却器 2中，被空气或水进行冷却，使冷却介质冷却成液态，最后流回储液容器 4里。
图2是利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机的工作原理图，在现有间冷循环燃气轮机的结构上，用有机朗肯循环发电装置代替间冷***。工质进入低压压气机内，经过压缩后工质具有一定的压力和温度，随后流入中间冷却器2中，在中间冷却器2里工质与有机介质进行热交换，被冷却后的工质流入高压压气机，进行再次压缩；有机朗肯循环发电装置是由储液容器 4、机外换热器3、流体泵6、透平发电机7、有机介质5及管路组成，从储液容器 4流出的液态有机介质5，经过流体泵6加压送入中间冷却器2中，在此与压缩后的工质进行热交换，使有机介质5由液态变成气态，直接进入透平机内膨胀做功，驱动发电机发电，从透平机排出的有机介质5流入机外换热器3中，被与空气或水进行再次冷却，使得有机介质5冷却后变成液态，再流回储液容器4里。
图3是另一种利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机装置的工作原理图，使有机介质5在经过中间冷却器换热后由液态变成气态，再进入回热换热器8中与燃气轮机排气进行热交换，使有机介质5再加热成高温干蒸气，直接进入透平机内膨胀做功，驱动发电机进行发电，从透平机流出的有机介质5流入机外换热器3中，被空气或水进行再次冷却，使得有机介质5冷却后变成液态，再流回储液容器4里。
 由于采用有机朗肯循环发电装置来代替现有的间冷***，这样不仅降低高压压气机进口工质的温度，减少工质在高压压气机中压缩时所消耗的压缩功，而且还利用低压压气机的余热进行发电，从而提高了整个间冷循环燃气轮机的有用功率。

Claims (2)

1.一种利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机，包括间冷循环燃气轮机(1)，其特征在于：间冷循环燃气轮机(1)的中间冷却器(2)与有机朗肯循环发电装置相连接，有机朗肯循环发电装置是由透平发电机(7)、机外换热器(3)、储液容器(4)、流体泵(6)、有机介质(5)及管路串联组成闭合的循环管路，中间冷却器(2)的冷却介质出口管连接在透平发电机(7)进口，透平发电机(7)的出口管路连接机外换热器(3)的冷却液进口。
2.根据权利要求1所述的利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机，其特征在于：在间冷循环燃气轮机(1)的排气管(9)上串接回热换热器(8)，燃气轮机的排气为回热换热器(8)内的一路换热流道，回热换热器(8)的另一换热流道串接在中间冷却器(2)和透平发电机(7)之间的管路上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103953447A (zh) * 2014-05-15 2014-07-30 中国船舶重工集团公司第七�三研究所 利用低压压气机余热发电的间冷循环燃气轮机
WO2017144761A1 (es) * 2016-02-26 2017-08-31 Desco Sanchez Alejandro Turbina de gas, y método de operación asociado, con dos etapas de compresión y enfriamiento intermedio mediante máquina frigorífica

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