燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及分布式能源系統(tǒng)、燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)領域，具體而言，涉及利用燃氣輪機尾氣余熱燃料的燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]燃氣輪機(Gas Turbine)是一種以連續(xù)流動的氣體作為工質(zhì)、把熱能轉換為機械功的旋轉式動力機械。在空氣和燃氣的主要流程中，只有壓氣機(Compressor)、燃燒室(Combustor)和燃氣透平(Turbine)這三大部件組成的燃氣輪機循環(huán)，通稱為簡單循環(huán)。
[0003]大多數(shù)燃氣輪機均采用簡單循環(huán)方案。壓氣機從外界大氣環(huán)境吸入空氣，并經(jīng)過軸流式壓氣機逐級壓縮使之增壓，同時空氣溫度也相應提高；壓縮空氣被壓送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒生成高溫高壓的燃氣；然后再進入到透平中膨脹做功，推動透平帶動壓氣機和外負荷轉子一起高速旋轉，實現(xiàn)了氣體或液體燃料的化學能部分轉化為機械功，并輸出電功。從透平中排出的廢氣排至大氣自然放熱。
[0004]提高綜合熱效率是分布式能源系統(tǒng)設計中不斷追求的目標，以符合現(xiàn)代動力系統(tǒng)設計對高能效、低排放、節(jié)約型經(jīng)濟等指標的要求。傳統(tǒng)燃氣輪機分布式能源系統(tǒng)中，高溫燃氣經(jīng)聯(lián)合循環(huán)各環(huán)節(jié)后，尾氣直接排入大氣環(huán)境，而此時尾氣中仍蘊含較為豐富的低品位熱能，沒有得到有效利用，不但浪費能源，而且影響環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)，以解決目前燃氣輪機低品位熱能尾氣直接排放于大氣中導致的能源浪費問題。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)，如下:
[0007]一種燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)，包括儲氣裝置、燃燒室、排氣裝置，其中，還包括:預熱室，位于所述儲氣裝置、燃燒室之間的氣體通道上；所述排氣裝置和所述預熱室之間設有尾氣通道，以將所述排氣裝置中的燃氣輪機尾氣輸送至所述預熱室，所述預熱室用于使燃氣輪機尾氣、進入所述燃燒室之前的燃氣發(fā)生熱交換，以預熱燃氣。
[0008]優(yōu)選地，在上述燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)中，還包括:狀態(tài)監(jiān)測裝置，設于所述預熱室、燃燒室之間的氣體通道上，以監(jiān)測經(jīng)過預熱的燃氣的狀態(tài)。
[0009]優(yōu)選地，在上述燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)中，所述狀態(tài)監(jiān)測裝置為至少設有溫度計、氣壓計的氣體狀態(tài)監(jiān)測閥門，以至少監(jiān)測經(jīng)過預熱的燃氣的溫度、壓力。
[0010]優(yōu)選地，在上述燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)中，還包括:控制裝置，與所述狀態(tài)監(jiān)測裝置連接，位于所述尾氣通道上，用于根據(jù)所述狀態(tài)監(jiān)測裝置監(jiān)測的燃氣狀態(tài)數(shù)據(jù)，控制所述尾氣通道中通過的尾氣流量。
[0011 ] 優(yōu)選地，在上述燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)中，所述儲氣裝置為儲氣罐。
[0012]分析可知，為利用燃氣輪機余熱，提高綜合熱效率，本發(fā)明提出一種利用尾氣預熱燃料，降低點火能量消耗的方式，除了進一步提高綜合熱效率，還具有結構簡單、改造成本低、適合工程應用等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例的原理結構示意圖。
[0014]圖中，1-儲氣罐；2_預熱室；3_燃燒室；4_聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)；5_排氣裝置；6_控制裝置；7_狀態(tài)監(jiān)測裝置；8_尾氣通道。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明實施例包括作為燃氣輪機儲氣裝置的儲氣罐1、燃燒室3、聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)4、排氣裝置5，以及預熱室2、狀態(tài)監(jiān)測裝置7、控制裝置6。
[0017]為了實現(xiàn)尾氣余熱再利用，本發(fā)明實施例在燃氣輪機的具體應用中設置了預熱室2，由圖1可知，其位于儲氣罐1、燃燒室3之間的氣體通道上。排氣裝置5和預熱室2之間設有尾氣通道8，以將排氣裝置5中的部分或全部燃氣輪機尾氣輸送至預熱室2，預熱室2使燃氣輪機尾氣、進入燃燒室3之前的燃氣發(fā)生熱交換，以預熱燃氣。具體地，設置預熱室2可以使燃料受熱后可燃質(zhì)體更為均勻或更易均勻化，利于燃燒過程的組織；同時可降低對點火系統(tǒng)的要求和成本。換言之，預熱室2為一熱交換裝置，其原理在于引入尾氣，對內(nèi)部通過的燃料體(來自儲氣罐I的燃氣)進行加熱。具體實現(xiàn)結構較為多樣，不再具體限定，例如，現(xiàn)有工程中的換熱器、冷卻裝置等的結構均可。距離上，預熱室2和燃燒室3最好更近一些，其與儲氣罐I沒有直接或間接的關聯(lián)，因為作為熱源物體的預熱室2距離儲氣罐I越遠越好。。
[0018]具體而言，本發(fā)明將燃燒室3產(chǎn)生的燃氣送至聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)4，由聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)4做功后形成的尾氣進入到排氣裝置5，然后再通過尾氣通道8回引至預熱室2，這樣對尾氣進行充分再次使用。
[0019]為了及時獲取預熱后燃氣的溫度、壓力等氣體狀態(tài)數(shù)據(jù)，本實施例包括狀態(tài)監(jiān)測裝置7，可以為其上設有溫度計、壓力計的氣體狀態(tài)監(jiān)測閥門，并將其設于預熱室2、燃燒室3之間的氣體通道上，以監(jiān)測經(jīng)過預熱的燃氣的狀態(tài)，且易于更換、安裝。
[0020]在其他實施例中，在預熱室2的出口處設置檢測溫度、壓力等儀表即可，如此，通過實時檢測燃氣的狀態(tài)，可以防止燃氣過度受熱，根據(jù)設置的閾值，以及通過控制裝置6調(diào)節(jié)回流排氣的量，控制燃料加熱的區(qū)間，保證安全。同時，燃料不能過分加熱，以防進入燃燒室3前已自行引燃。
[0021]為了提高本實施例的運行安全水平，本實施例包括控制裝置6，其與狀態(tài)監(jiān)測裝置7通信連接，位于尾氣通道8上，用于根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測裝置7監(jiān)測的燃氣狀態(tài)數(shù)據(jù)，控制尾氣通道8中通過的尾氣流量?？刂蒲b置6可以包括閥門、閘板等本領域常用的氣體調(diào)節(jié)裝置；或者進一步地，為了提高自動化水平，控制裝置6還可以包括驅動機構等。
[0022]概況而言，控制裝置6的作用在于根據(jù)燃氣的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過調(diào)整排氣流通閥門開度，調(diào)整排氣通流量，從而在安全范圍內(nèi)，調(diào)整燃料加熱程度。控制裝置6的數(shù)據(jù)傳輸、比較等部分可集中安裝于燃汽輪機控制機柜，閥門等直接安裝在尾氣通道8上。
[0023]控制裝置6應用前，應預先設置燃料加熱后的狀態(tài)參數(shù)的安全范圍，當監(jiān)控數(shù)據(jù)超出安全范圍時，控制裝置6發(fā)出作動指令，使閥門關小甚至關閉，停止加熱。其中，關小或開大閥門的動作可根據(jù)參數(shù)變化的速率大小控制，應根據(jù)具體的控制邏輯如何設定。
[0024]本實施例運行時，燃氣從儲氣罐I流出進入預熱室2。氣體通道8將燃氣輪機尾氣自排氣裝置5引入預熱室2，對預熱室2中的氣體燃料加熱，使其增壓、升溫后，經(jīng)狀態(tài)監(jiān)控閥裝置7流入燃燒室3燃燒。根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測裝置7反饋的信息，控制裝置6調(diào)節(jié)尾氣流入預熱室2的流量，防止燃料過熱，保證系統(tǒng)安全運行。完成燃燒過程的熱流體自燃燒室3流出，經(jīng)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)4的聯(lián)合循環(huán)或做功，形成尾氣，并經(jīng)由排氣裝置5，流入預熱室2，進入下一個循環(huán)。
[0025]燃氣輪機的燃氣燃料經(jīng)預熱后，可降低對點火能量的消耗，從而節(jié)約點火系統(tǒng)自耗電，降低對點火系統(tǒng)額定工況的要求，相對的延長點火系統(tǒng)壽命，增加點火系統(tǒng)可靠性的冗余度?？梢姡景l(fā)明可以進一步提高綜合熱效率，并且結構簡單、實施成本低。
[0026]由技術常識可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。
【主權項】
1.一種燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)，包括儲氣裝置、燃燒室、排氣裝置，其特征在于，還包括: 預熱室，位于所述儲氣裝置、燃燒室之間的氣體通道上； 所述排氣裝置和所述預熱室之間設有尾氣通道，以將所述排氣裝置中的燃氣輪機尾氣輸送至所述預熱室，所述預熱室用于使燃氣輪機尾氣、進入所述燃燒室之前的燃氣發(fā)生熱交換，以預熱燃氣。2.根據(jù)權利要求1所述的燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 狀態(tài)監(jiān)測裝置，設于所述預熱室、燃燒室之間的氣體通道上，以監(jiān)測經(jīng)過預熱的燃氣的狀態(tài)。3.根據(jù)權利要求2所述的燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)監(jiān)測裝置為至少設有溫度計、氣壓計的氣體狀態(tài)監(jiān)測閥門，以至少監(jiān)測經(jīng)過預熱的燃氣的溫度、壓力。4.根據(jù)權利要求2所述的燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 控制裝置，與所述狀態(tài)監(jiān)測裝置連接，位于所述尾氣通道上，用于根據(jù)所述狀態(tài)監(jiān)測裝置監(jiān)測的燃氣狀態(tài)數(shù)據(jù)，控制所述尾氣通道中通過的尾氣流量。5.根據(jù)權利要求1所述的燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)，其特征在于，所述儲氣裝置為儲氣罐。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種燃氣輪機尾氣利用系統(tǒng)，其包括儲氣裝置、燃燒室、排氣裝置，其中，還包括：預熱室，位于所述儲氣裝置、燃燒室之間的氣體通道上；所述排氣裝置和所述預熱室之間設有尾氣通道，以將所述排氣裝置中的部分燃氣輪機尾氣輸送至所述預熱室，所述預熱室用于使燃氣輪機尾氣、進入所述燃燒室之前的燃氣發(fā)生熱交換，以預熱燃氣。本發(fā)明提出一種利用尾氣預熱燃料，降低點火能量消耗的方式，除了進一步提高綜合熱效率，還具有結構簡單、改造成本低、適合工程應用等優(yōu)點。
【IPC分類】F02C7/224, F02C9/00
【公開號】CN104929780
【申請?zhí)枴緾N201510353217
【發(fā)明人】陳巍
【申請人】中國能建集團裝備有限公司北京技術中心
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月24日