利用燃氣輪機余熱的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供利用燃氣輪機余熱的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，將導熱油循環(huán)系統(tǒng)和以高溫有機介質(zhì)為工質(zhì)的有機朗肯循環(huán)進行組合。由于采用上述技術(shù)方案，先利用具有特定的高溫導熱油循環(huán)系統(tǒng)回收燃氣輪機余熱，再通過在蒸發(fā)器里的熱交換，將熱量傳遞給高溫有機介質(zhì)，有機介質(zhì)蒸氣在透平機內(nèi)的膨脹過程中，從高壓到低壓始終保持干的狀態(tài)，消除了形成濕氣的可能性以及高速液滴沖擊汽輪機葉片時將會產(chǎn)生嚴重的腐蝕損壞。它具有系統(tǒng)相對簡單、結(jié)構(gòu)簡單、部分負荷運行、占地空間較小，而且便于操作和維護等特點。
【專利說明】利用燃氣輪機余熱的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及余熱發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種利用燃氣輪機余熱的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置.[0002]【背景技術(shù)】:
簡單循環(huán)燃氣輪機是由壓氣機、燃燒室和渦輪三大部件組成，它可以看成是能夠連續(xù)不斷地產(chǎn)生具有一定壓力和溫度燃氣的單元。通常，簡單循環(huán)燃氣輪機裝置的排氣溫度較高，而且燃氣工質(zhì)的流量又非常大，這股排氣蘊儲的能量是很大的。于是，又開始把注意力轉(zhuǎn)到復雜循環(huán)燃氣輪機的發(fā)展上，將以水為工質(zhì)的朗肯循環(huán)(蒸汽輪機循環(huán))與燃氣輪機循環(huán)結(jié)合在一起，組成一個燃-蒸聯(lián)合循環(huán)裝置，使燃氣輪機的排氣余熱在余熱鍋爐中被充分地利用，鍋爐水在余熱鍋爐中吸收了大量熱量而轉(zhuǎn)變成過熱蒸汽，具有較高溫度和壓力的過熱蒸汽進入蒸汽輪機內(nèi)膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機進行發(fā)電。但是水蒸汽在膨脹過程中是由過熱蒸汽狀態(tài)向飽和蒸汽狀態(tài)的過渡，濕度是逐漸增大，當水蒸汽中的高速液滴沖擊汽輪機的葉片時將會產(chǎn)生嚴重的腐蝕性損壞，所以蒸汽輪機要求水蒸汽必須具有較高的過熱度。這就使得燃-蒸聯(lián)合循環(huán)電站具有系統(tǒng)較為復雜、結(jié)構(gòu)龐大、操作復雜、占地面積大等不足。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明專利的任務(wù)是提供一種利用燃氣輪機余熱的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，它是由導熱油循環(huán)系統(tǒng)和有機朗肯循環(huán)組合的發(fā)電裝置，它不僅系統(tǒng)相對簡單、結(jié)構(gòu)簡單、占地空間較小，而且便于操作和維護。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:利用燃氣輪機余熱的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，包括由壓氣機、燃燒室和渦輪組成的燃氣輪機，燃氣輪機的排氣管上安裝有余熱換熱器，余熱換熱器的另一組換熱流道串接導熱油循環(huán)系統(tǒng)；
導熱油循環(huán)系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、余熱換熱器、油泵和導熱油管路，通過導熱油管路組成了閉式的導熱油循環(huán)系統(tǒng)，導熱油循環(huán)系統(tǒng)中的工質(zhì)為高溫導熱油，蒸發(fā)器的另一組換熱流道串接有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)；
有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括透平機、回熱器、冷凝器、流體泵、發(fā)電機和管路，蒸發(fā)器的工質(zhì)出口管連接透平機的工質(zhì)進口，透平機的工質(zhì)出口連接回熱器的一組換熱流道，其出口管路連接冷凝器和流體泵，流體泵的出口管路連接回熱器的另一組換熱流道，其出口管路與蒸發(fā)器的工質(zhì)進口管路連接構(gòu)成閉式的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的工質(zhì)為高溫有機介質(zhì)，透平機連接到發(fā)電機。
[0005]本發(fā)明具有如下有益效果:由于采用上述技術(shù)方案，將導熱油循環(huán)系統(tǒng)和有機朗肯循環(huán)組合在一起，實現(xiàn)了利用燃氣輪機余熱的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，有機介質(zhì)蒸氣在透平機內(nèi)的膨脹過程中，從高壓到低壓始終保持干的狀態(tài)，消除了形成濕氣的可能性以及高速液滴沖擊汽輪機葉片時將會產(chǎn)生嚴重的腐蝕損壞。它具有系統(tǒng)相對簡單、結(jié)構(gòu)簡單、部分負荷運行、占地空間較小，而且便于操作和維護等特點。
[0006]【專利附圖】

【附圖說明】: 圖1是現(xiàn)有燃-蒸聯(lián)合循環(huán)裝置的工作原理圖；
圖2利用燃氣輪機余熱的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置的工作原理圖。
[0007]箭頭表示流動方向
圖中1-壓氣機，2-燃燒室，3-渦輪，4-發(fā)電機，5-余熱鍋爐，6-蒸汽輪機，7-循環(huán)水泵，8-冷凝器，9-余熱換熱器，10-透平機，11-回熱器，12-流體泵，13-油泵，14-蒸發(fā)器，15-導熱油循環(huán)系統(tǒng)，16-有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)。
【具體實施方式】:
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
由圖1結(jié)合圖2所示，利用燃氣輪機余熱的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，包括由壓氣機1、燃燒室2和渦輪3組成的燃氣輪機，燃氣輪機的排氣管連接余熱換熱器9的進氣管，余熱換熱器9的另一組換熱管路串接導熱油循環(huán)系統(tǒng)15 ；
導熱油循環(huán)系統(tǒng)15包括蒸發(fā)器14、余熱換熱器9、油泵13和導熱油管路，通過導熱油管路組成了閉式的導熱油循環(huán)系統(tǒng)15，導熱油循環(huán)系統(tǒng)15中的工質(zhì)為特定的高溫導熱油，其受到工作溫度的限制，蒸發(fā)器14的另一組換熱流道串接有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)16 ；
蒸發(fā)器14的工質(zhì)出口管連接透平機10的工質(zhì)進口，透平機10的工質(zhì)出口連接回熱器11的一組換熱流道，其出口管路連接冷凝器8和流體泵12，流體泵12的出口管路連接回熱器11的另一組換熱流道，其出口管路與蒸發(fā)器14的工質(zhì)進口管路連接構(gòu)成了閉式的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)16，有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)16中的工質(zhì)為高溫有機介質(zhì)，透平機10連接到發(fā)電機4。
[0008]將導熱油循環(huán)系統(tǒng)15和以有機介質(zhì)為工質(zhì)的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)16進行組合,導熱油循環(huán)系統(tǒng)15是由油泵13、余熱換熱器9和蒸發(fā)器14組成，以高溫導熱油為工質(zhì)，由油泵13將導熱油送入余熱換熱器9中，吸收燃氣輪機排氣的余熱，導熱油帶走大量的熱量流入蒸發(fā)器14中，在此高溫的導熱油與有機介質(zhì)進行換熱，有機介質(zhì)吸收大量的熱能由液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，被冷卻的導熱油流入油泵13進行循環(huán)；以高溫有機介質(zhì)為工質(zhì)的有機朗肯循環(huán)是由透平機10、回熱器11、冷凝器8、發(fā)電機4和流體泵12組成，由流體12泵抽取冷凝器8中的液態(tài)有機介質(zhì)經(jīng)過加壓送到回熱器11中，與透平機10中流出的有機介質(zhì)進行熱交換，回收有機介質(zhì)中的部分熱能，加熱后的液態(tài)有機介質(zhì)被送到蒸發(fā)器14中，與加熱后的導熱油進行熱交換，將液態(tài)有機介質(zhì)轉(zhuǎn)變成具有一定溫度和壓力的有機介質(zhì)蒸氣，該蒸氣被進入透平機中進行膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機進行發(fā)電，從透平機中10排出的有機介質(zhì)流入回熱器11中，被流體泵12泵出的液態(tài)有機介質(zhì)冷卻后流回到冷凝器8里，在此有機介質(zhì)被水或環(huán)境空氣進行再次冷卻，最后變成液態(tài)的有機介質(zhì)。
[0009]圖1是現(xiàn)有燃-蒸聯(lián)合循環(huán)裝置的工作原理示意圖，它是由以水為工質(zhì)的朗肯循環(huán)(蒸汽輪機循環(huán))和燃氣輪機循環(huán)組成的發(fā)電裝置，燃氣輪機循環(huán)是由壓氣機1、燃燒室2和渦輪3三大部件組成，以空氣為工質(zhì)，空氣進入壓氣機I中經(jīng)過壓縮，具有一定的壓力和溫度的空氣流入燃燒室2中，在燃燒室2內(nèi)與燃料混合后燃燒，從燃燒室2中流出的高溫燃氣是以一定的速度流入渦輪3中進行膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；以水為工質(zhì)的朗肯循環(huán)則是由余熱鍋爐5、蒸汽輪機6、冷凝器8、發(fā)電機4和循環(huán)水泵7組成，由循環(huán)水泵7抽冷凝器8中的水加壓送到余熱鍋爐5中，在此水與燃氣輪機的排氣進行熱交換，將水變成具有一定溫度和壓力的過熱蒸汽，該過熱蒸汽進入蒸汽輪機6中進行膨脹做功，在膨脹過程中過熱質(zhì)蒸汽從高壓到低壓逐漸變成濕的蒸汽，驅(qū)動發(fā)電機4進行發(fā)電，從蒸汽輪機6中排出的蒸汽流入冷凝器8中，在冷凝器8中與水或環(huán)境空氣進行熱交換，最后又變成冷凝水。
[0010]圖2是利用燃氣輪機余熱的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置的工作原理圖，它是由以高溫有機介質(zhì)為工質(zhì)的有機朗肯循環(huán)和導熱油循環(huán)系統(tǒng)組合的發(fā)電裝置，燃氣輪機循環(huán)是由壓氣機1、燃燒室2和渦輪3三大部件組成，以空氣為工質(zhì)，空氣進入壓氣機I中經(jīng)過壓縮，具有一定的壓力和溫度的空氣流入燃燒室2中，在燃燒室2內(nèi)與燃料混合后燃燒，從燃燒室2中流出的高溫燃氣是以一定的速度流入渦輪3中進行膨脹，這時單位質(zhì)量的燃氣對渦輪轉(zhuǎn)子產(chǎn)生動量矩，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；導熱油循環(huán)系統(tǒng)是由油泵13、余熱換熱器9和蒸發(fā)器14組成，以高溫導熱油為工質(zhì)，由油泵13將導熱油送入余熱換熱器9中，與燃氣輪機排氣進行熱交換，導熱油帶走大量的熱量流入蒸發(fā)器14中，在此高溫的導熱油與有機介質(zhì)進行換熱，有機介質(zhì)吸收大量的熱能由液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，被冷卻的導熱油流入油泵13進行循環(huán)；以高溫有機介質(zhì)為工質(zhì)的有機朗肯循環(huán)是由透平機10、回熱器11、冷凝器8、發(fā)電機4和流體泵12組成。由流體泵12抽取冷凝器8中的液態(tài)有機介質(zhì)進行加壓，送到回熱器(11)中，與透平機(10)中流出的熱有機介質(zhì)進行熱交換，回收熱有機介質(zhì)中的部分熱能,加熱后的液態(tài)有機介質(zhì)被送到蒸發(fā)器14中，與加熱后的導熱油進行熱交換，將液態(tài)有機介質(zhì)轉(zhuǎn)變成具有一定溫度和壓力的有機介質(zhì)蒸氣，該蒸氣進入透平機10中進行膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機4進行發(fā)電，從透平機10中排出的有機介質(zhì)流入回熱器11中，被流體泵12泵出的液態(tài)有機介質(zhì)冷卻后流回到冷凝器8里，在此有機介質(zhì)被水或環(huán)境空氣進行再次冷卻，最后變成液態(tài)的有機介質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用燃氣輪機余熱的有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置，包括由壓氣機(I)、燃燒室⑵和渦輪(3)組成的燃氣輪機，其特征在于:在燃氣輪機的排氣管上安裝有余熱換熱器(9)，余熱換熱器(9)的另一組換熱流道串接導熱油循環(huán)系統(tǒng)(15)； 導熱油循環(huán)系統(tǒng)(15)包括蒸發(fā)器(14)、余熱換熱器(9)、油泵(13)和導熱油管路，通過導熱油管路組成了閉式的導熱油循環(huán)系統(tǒng)(15)，導熱油循環(huán)系統(tǒng)(15)中的工質(zhì)為高溫導熱油，蒸發(fā)器(14)的另一組換熱流道串接有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)(16); 有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)(16)包括透平機(10)、回熱器(11)、冷凝器(8)、流體泵(12)、發(fā)電機(4)和管路，蒸發(fā)器(14)的工質(zhì)出口管連接透平機(10)的工質(zhì)進口，透平機(10)的工質(zhì)出口連接回熱器(11)的一組換熱流道，其出口管路連接冷凝器(8)和流體泵(12)，流體泵(12)的出口管路連接回熱器(11)的另一組換熱流道，其出口管路與蒸發(fā)器(14)的工質(zhì)進口管路連接構(gòu)成閉式的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)(16)，有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)(16)中的工質(zhì)為高溫有機介質(zhì)，透平機(10)連接到發(fā)電機(4)。
【文檔編號】F01K23/10GK103939215SQ201410204992
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】劉偉, 肖蔚巖, 劉晗 申請人:中國船舶重工集團公司第七 三研究所