[实用新型]可用于分布式的空气及燃料湿化燃气轮机联合循环装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，具体地说是一种燃气轮机的循环装置。 

背景技术

在工业过程中，存在大量的难以高效利用的中低低温热，这些热或者直接排放，或者被冷却水带走，造成了大量的能源浪费。有效的利用这些工业过程中的低温废热，可节约能源，减少排放。 

燃气轮机是利用清洁能源的新一代动力装置，可以高效清洁的将天然气、煤气(如整体煤气化联合循环)或油高效的转化为电力。为提高燃气轮机效率一方面可提高燃气轮机本身的性能，如提高燃烧室出口温度、提高燃气轮机压比以及提高压气机、透平等部件效率等。目前，H级燃气轮机的燃烧室出口温度已达1400℃以上，而大型轴流压气机的效率可达92％以上，进一步提高初温或者部件性能，所需要付出的代价越来越大。除燃气轮机本身的性能提高，另外一条重要的途径是进行系统集成，用合理的系统安排来推动燃气轮机性能的改善。目前使用最广泛、发电效率最高的燃气-蒸汽联合循环就是对燃气轮机单循环有效的发展，采用H级燃气轮机的联合循环发电效率可以达到60％。 

为了更好地达到高效、低排放、低成本、灵活性高的目标，人们不断提出和开发各种基于燃气轮机的新型循环。利用水加湿燃气轮机工质的燃气轮机循环就是其中最具代表性的一种。其中最具有代表性的是湿空气透平循环，它通过空气湿化器充分回收燃气轮机排气中的中低温余热，并通过燃气轮机排气对湿空气进行回热，获得了与联合循环相当的系统效率，并简化了系统结构。空气湿化，是燃气轮机循环利用热水对空气加湿，与联合循环余热锅炉蒸发器相比，火用损失低，利用中低温热源对工质进行加湿是中低品位热利用的有效方式之一。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可用于分布式的空气及燃料湿化燃气轮机联合循环装置，可以充分利用外部中低品位热提高燃气轮机循环效率。 

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是： 

一种可用于分布式的空气及燃料湿化燃气轮机联合循环装置，包括压气机、燃烧室、透平、余热锅炉、汽轮机；其中，余热锅炉与汽轮机相连接；其还包括回热器、空气湿化装置、燃料湿化装置、燃料预热器、中低温热源；其中，在压气机与燃烧室之间设有回热器，在燃烧室燃料入口上游设有燃料预热器； 

中低温热源的输出端分别与空气湿化装置、燃料湿化装置的输入端相通联，空气湿化装置、燃料湿化装置的输出端分别与中低温热源的输入端相通联，形成回路； 

空气湿化装置的另一输入端与回热器的输出端连接，空气湿化装置的输出端与回热器的另一输入端连接，再经回热器的另一输出端与燃烧室连接； 

燃料湿化装置的燃料输入端与燃料存储设备相通连接；回热器的一输入端与压气机的一输出端连接，燃料预热器的一输入端与余热锅炉的一输出端连接，燃料预热器的一输出端与燃烧室连接。 

所述的燃气轮机联合循环装置，其所述空气湿化装置、燃料湿化装置的输出端分别与中低温热源的输入端连接的管道上，设有补水管。 

所述的燃气轮机联合循环装置，其所述中低温热源，为太阳能集热器。 

本实用新型属于复杂燃气轮机循环，现有的复杂燃气轮机循环机组和技术方案尽管已有较高的热效率，但本实用新型的技术方案是一个效率更高、技术更先进的燃气轮机复杂循环。本实用新型将目前最为高效成熟的燃气轮机联合循环和可充分利用中低品位热的湿化过程集成，形成空气及燃料湿化联合循环装置，效果大幅超越了原有技术。 

本实用新型的空气及燃料湿化联合循环装置优点在于： 

(1)与常规燃天然气轮机联合循环系统相比，本实用新型的一种可用于分布式的空气及燃料湿化燃气轮机循环装置，在涡轮前温度、燃气轮机压比和部件效率相同的条件下，通过利用外部低品位余热，可在系统热效率指标方面提高10％-15％，在输出功率指标方面提高20％-30％。 

(2)与烧中低热值富氢燃料气的联合循环系统相比，本实用新型的一种可用于分布式的空气及燃料湿化燃气轮机循环在方法热效率指标方面提高10％-15％，在输出功率指标方面提高20％-30％，同时NOx排放可降低50％以上。 

(3)将本实用新型的一种可用于分布式的空气及燃料湿化燃气轮机循环装置与中低温太阳能热集成，利用太阳能产中低温热水，热水用于本实用新型的一种可用于分布式的空气及燃料湿化燃气轮机循环的空气及燃料加湿，可显著提高太阳能转化为电的效率，等效太阳能热发电效率可达到21％，远高于目前独立太阳能热发电约14％的效率，而且只需利用太阳能集热器产生中低温热水，有望大幅降低太阳能利用成本。