利用燃氣輪機排氣餘熱的有機朗肯循環發電裝置製造方法
2023-05-15 21:14:56
利用燃氣輪機排氣餘熱的有機朗肯循環發電裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供利用燃氣輪機排氣餘熱的有機朗肯循環發電裝置，在燃氣輪機排氣管上安裝有蒸發器，蒸發器的工質出口管連接到透平機進口法蘭，透平機的工質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，其出口管路與蒸發器的工質進口管路連接構成循環迴路，循環迴路的工質為高溫有機介質，透平機連接到發電機。高溫有機介質在蒸發器被加熱成蒸氣，該蒸氣在透平機內的膨脹過程中，從高壓到低壓始終保持幹的狀態，消除了形成溼氣的可能性以及高速液滴衝擊汽輪機葉片時將會產生嚴重的腐蝕損壞。該裝置具有系統相對簡單、結構簡單、部分負荷運行、佔地空間較小，而且便於操作和維護等特點。
【專利說明】利用燃氣輪機排氣餘熱的有機朗肯循環發電裝置
[0001]【技術領域】:
本發明涉及餘熱發電設備領域，具體涉及一種利用燃氣輪機排氣餘熱的有機朗肯循環發電裝置。
[0002]【背景技術】:
簡單循環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不斷地產生具有一定壓力和溫度燃氣的單元。通常，簡單循環燃氣輪機裝置的排氣溫度較高，而且燃氣工質的流量又非常大，這股排氣蘊儲的能量是很大的。於是，又開始把注意力轉到複雜循環燃氣輪機的發展上，將以水為工質的朗肯循環(蒸汽輪機循環)與燃氣輪機循環結合在一起，組成一個燃-蒸聯合循環裝置，使燃氣輪機的排氣餘熱在餘熱鍋爐中被充分地利用，鍋爐水在餘熱鍋爐中吸收了大量熱量而轉變成過熱蒸汽，具有較高溫度和壓力的過熱蒸汽進入蒸汽輪機內膨脹做功，驅動發電機進行發電。但是水蒸汽在膨脹過程中是由過熱蒸汽狀態向飽和蒸汽狀態的過渡，溼度是逐漸增大，當水蒸汽中的高速液滴衝擊蒸汽輪機的葉片時將會產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-蒸聯合循環電站具有系統較為複雜、結構龐大、操作複雜、佔地面積大等不足。
[0003]
【發明內容】
:
本發明專利的任務是提供一種利用燃氣輪機餘熱的有機朗肯循環發電裝置，它是利用有機朗肯循環回收燃氣輪機排氣餘熱的發電裝置，它不僅系統相對簡單、結構簡單、佔地空間較小，而且便於操作和維護。
[0004]本發明為解決上述技術問題採取的技術方案是:利用燃氣輪機排氣餘熱的有機朗肯循環發電裝置，包括由壓氣機、燃燒室和渦輪組成的燃氣輪機，在燃氣輪機排氣管上安裝有蒸發器，蒸發器的工質出口管連接透平機的工質進口，透平機的工質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，其出口管路與蒸發器的工質進口管路連接構成循環迴路，循環迴路內的工質為高溫有機介質，透平機連接到發電機。
[0005]本發明具有如下有益效果:由於採用上述技術方案，實現了利用燃氣輪機餘熱的有機朗肯循環發電裝置，高溫有機介質在蒸發器中被加熱成蒸氣，該蒸氣在透平機內的膨脹過程中，從高壓到低壓始終保持幹的狀態，消除了形成溼氣的可能性以及高速液滴衝擊汽輪機葉片時將會產生嚴重的腐蝕損壞。該裝置具有系統相對簡單、結構簡單、部分負荷運行、佔地空間較小，而且便於操作和維護等特點。
[0006]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1是現有燃-蒸聯合循環裝置的工作原理圖；
圖2是利用燃氣輪機排氣餘熱的有機朗肯循環發電裝置的工作原理圖。
箭頭表示流動方向
圖中1-壓氣機，2-燃燒室，3-渦輪，4-發電機，5-餘熱鍋爐，6-蒸汽輪機，7-循環水泵，8-冷凝器，9-蒸發器，10-透平機，11-回熱器，12-流體泵。[0007]【具體實施方式】:
下面結合附圖對本發明作進一步說明:
由圖1結合圖2所示，利用燃氣輪機排氣餘熱的機有機朗肯循環發電裝置，包括由壓氣機1、燃燒室2和渦輪3組成的燃氣輪機，其特徵在於:在燃氣輪機排氣管上安裝有蒸發器9，蒸發器9的工質出口管連接透平機10的工質進口，透平機10的工質出口連接回熱器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8的另一組換熱流道，其出口管路與蒸發器9的工質進口管路連接構成循環迴路，循環迴路內的工質為高溫有機介質，透平機10連接到發電機4。
[0008]將現有以水為工質的朗肯循環改成以高溫有機介質為工質的有機朗肯循環，它是由蒸發器9、透平機10、回熱器11、冷凝器8、發電機4和流體泵12組成的發電裝置。由流體泵12抽取冷凝器中的液態有機介質進行加壓並送到回熱器11中，在此與透平機10中流出的有機介質進行熱交換，回收有機介質中的部分熱能，加熱後的液態有機介質被送到蒸發器14中，與燃氣輪機排氣進行熱交換，將液態有機介質轉變成具有一定溫度和壓力的有機介質蒸氣，該蒸氣進入透平機10中進行膨脹做功，驅動發電機4進行發電，從透平機10中排出的熱有機介質流入回熱器11中，被流體泵12泵出的液態有機介質冷卻後流回到冷凝器8裡，在此有機介質被水或環境空氣進行再次冷卻，最後變成液態的有機介質。
[0009]圖1是現有燃-蒸聯合循環裝置的工作原理示意圖，它是由以水為工質的朗肯循環(蒸汽輪機循環)和燃氣輪機循環組成的發電裝置，燃氣輪機循環是由壓氣機1、燃燒室2和渦輪3三大部件組成，以空氣為工質，空氣進入壓氣機I中經過壓縮，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內與燃料混合後燃燒，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，驅動發電機發電；以水為工質的朗肯循環則是由余熱鍋爐5、蒸汽輪機6、冷凝器8、發電機4和循環水泵7組成，由循環水泵7抽冷凝器8中的水加壓送到餘熱鍋爐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，在膨脹過程中過熱蒸汽從高壓到低壓逐漸變成溼的蒸汽，驅動發電機4進行發電，從蒸汽輪機6中排出的蒸汽流入冷凝器8中，在冷凝器8中與水或環境空氣進行熱交換，最後又變成冷凝水。
[0010]圖2是利用燃氣輪機排氣餘熱的有機朗肯循環發電裝置的工作原理圖，它是由以高溫有機介質為工質的朗肯循環(有機朗肯循環)和燃氣輪機循環組成發電裝置，燃氣輪機循環是由壓氣機1、燃燒室2和渦輪3三大部件組成，以空氣為工質，空氣進入壓氣機I中經過壓縮，具有一定的壓力和溫度的空氣流入燃燒室2中，並與燃料混合後燃燒，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，驅動發電機進行發電；以高溫有機介質為工質的有機朗肯循環則是由蒸發器9、透平機10、回熱器11、冷凝器8、發電機4和流體泵12組成，由流體泵12抽取冷凝器8中的液態有機介質進行加壓並送到回熱器11中，與透平機10中流出的熱有機介質進行熱交換，回收熱有機介質中的部分熱能，力口熱後的液態有機介質被送到蒸發器9中，吸收燃氣輪機排氣的餘熱,將液態有機介質轉變成具有一定溫度和壓力的有機介質蒸氣，該蒸氣進入透平機10中進行膨脹做功，在膨脹過程中有機介質蒸氣從高壓到低壓始終保持幹的狀態，驅動發電機4進行發電，從透平機10中排出的有機介質流入回熱器11中，被流體泵12泵出的液態有機介質冷卻後流回到冷凝器8裡，在此有機介質被水或環境空氣進行再次冷卻，最後變成液態的有機介質。
【權利要求】
1.一種利用燃氣輪機排氣餘熱的有機朗肯循環發電裝置，包括由壓氣機(I)、燃燒室(2)和渦輪(3)組成的燃氣輪機，其特徵在於:在燃氣輪機排氣管上安裝有蒸發器(9)，蒸發器(9)的工質出口管連接透平機(10)的工質進口，透平機(10)的工質出口連接回熱器(11)的一組換熱流道，其出口管路連接冷凝器⑶和流體泵(12)，流體泵(12)的出口管路連接回熱器(8)的另一組換熱流道，其出口管路與蒸發器(9)的工質進口管路連接構成循環迴路，循環迴路中的工質為高溫有機介質，透平機(10)連接到發電機(4)。
【文檔編號】F01K23/10GK103953404SQ201410204532
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】劉偉, 孫鵬, 彭濤, 肖蔚巖 申請人:中國船舶重工集團公司第七 三研究所