[发明专利]一种蓄热式燃气轮机发电装置

说明书

技术领域

本发明属于能源动力设备技术领域，涉及蓄热式燃气轮机，具体涉及一种蓄热式燃气轮机发电装置。 

背景技术

早在1939年，瑞士BBC公司就试制成功世界上第一台燃气轮机，燃气轮机是以燃烧某种燃料产生连续流动的高温气体为工质来带动叶轮高速旋转的高温透平装置，，经过70多年的发展，燃气轮机在发电、航空、舰船、军用以及机械驱动等各领域获得广泛应用。 

现代利用燃气轮机发电技术已经进入高速发展阶段，燃气-蒸汽联合循环技术从热力学上可实现布雷顿循环和朗肯循环的联合，装置整体效率高达55％～60％，比目前先进的超临界、超超临界火电机组的效率40％～45％高出了一个数量级。现代燃气轮机更具有排放污染少，有利于环保的优点，但这个技术也具有缺点，由于燃气轮机排气温度较高，通常在600℃以上，大量的热能会以废气的形式排放掉，因此必须和蒸汽透平进行联合，回收排气中的余热，但蒸汽系统与燃气轮机设备相比占用更大的空间，技术要求高，维护复杂，设备发生故障的几率较高，消耗水资源的同时热回收效率低，如果有一种低温废气排放燃气轮机设备发电机组，便可以以很小的占地空间，紧凑的设备进行独立运行，并且具有比燃气-蒸汽联合发电更高的效率和可靠性，显著提高燃气轮机发电的水平。 

发明内容

本发明的目的是提供一种蓄热式燃气轮机发电装置，利用燃气轮机和蓄热技术结合，以降低电力生产成本，提高燃气轮机发电效率和电力企业经济效益。 

本发明一种蓄热式燃气轮机发电装置，包括两台燃气轮机、两台蓄热室、高温阀门、高压空气储气罐、高压空气风机、排烟引风机、管路系统等，每台燃气轮机由1～10级加压风扇，燃烧器，1～6级透平风，连接轴组成，每台燃气轮机配置有一台蓄热室，蓄热室的低温集气口分别通过三通阀与排烟引风机和高压空气储气罐连接，蓄热式的高温集气室具有两个集气口，一个通过三通阀连接至两台燃气轮机的进气口，一个通过三通阀连接至两台燃气轮机的排气口。 

蓄热室内选用金属蓄热材料或陶瓷蓄热材料或多种蓄热材料组成的复合型材料。 

燃气轮机可使用气体燃料、液体燃料、固体燃料或者它们的混合。 

燃气轮机加压风扇，燃烧器，透平风扇共轴连接，每个燃气轮机连接轴通过齿轮组，离合器与发电机连接。 

装置不仅可以应用在发电领域，也可以用在如船舶，车辆，工程机械等可以燃气轮机为动力的设备中。 

本发明通过给每个燃气轮机配置一个蓄热室，通过蓄热室中的蓄热体回收燃气轮机排除废气中的余热，再通过高压空气将蓄热体中的热量带回至燃气轮机中，提高了燃气轮机燃烧室内的空气温度，通过高压储气罐保证燃气轮机的高温进风量，降低了燃料消耗量，通过两台或多台燃气轮机交替工作蓄热，实现不间断的动力输出，由于燃气轮机具有设备小，可靠性高，功率大的特点，通过这种方式用在发电领域，可以大大降低燃气轮机的排烟温度，提高燃气轮机发电效率，提高电力企业的经济效益。 

附图说明

图1为本发明蓄热式燃气轮机发电装置结构示意图； 

其中： 

1-燃气轮机、2-高温端集气室、3-蓄热室、4-低温端集气室、5-排烟风机、6-高压空气储罐、7-高压风机、8-加压风扇、9-燃烧室、10-透平风扇、11-连接轴、12-三通阀、13-齿轮组、14-离合器、15-发电机。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。 

本发明蓄热式燃气轮机发电装置如图1所示，包括两台燃气轮机(1)、两台蓄热室(3)、三通阀门(12)、高压空气储气罐(6)、高压空气风机(7)、排烟引风机(5)、管路系统，每台燃气轮机由4级加压风扇(8)，燃烧器(9)，2级透平风扇(10)，连接轴(11)组成，每台燃气轮机配置有一台蓄热室(3)，蓄热室的低温集气室(4)分别通过三通阀与排烟引风机(5)和高压空气储气罐(6)的出气口连接，蓄热室的高温集气室(2)具有两个接口，一个通过空气三通阀连接至两台燃气轮机的进气口，一个通过烟气三通阀连接至两台燃气轮机的排气口，蓄热室(3)内选用与透平风扇(10)相同材料的金属作为蓄热材料。燃气轮机加压风扇(8)，燃烧器(9)，透平风扇(10)共轴连接，每个燃气轮机连接轴(11)通过齿轮组(13)，离合器(14)与发电机(15)连接，燃烧室选用天然气作为燃料。 

本发明蓄热式燃气轮机发电装置的运行过程为：一台燃气轮机先启动工作，燃烧室产生的高温气体对透平风扇做工，带动主轴转动，经过透平风扇排出的高温气体通过三通阀进入对应的一个蓄热室高温集气室中，通过集气室的均布作用，高温气体均匀通过蓄热材料，将热量蓄在蓄热体后，温度降低至100℃左右的低温，低温气体再通过蓄热室的低温集气室，经过三通阀，由排烟风机抽 出排放。运行一段时间后，蓄热室温度逐渐上升，当废气达到规定温度，整个设备通过三通阀的换向交替工作，原来运行的燃气轮机燃烧室停止供入燃料，与发电机连接的离合器断开。高压风机始终将冷空气供入高压空气储气罐，储气罐中的高压空气经过三通阀，进入被加热的蓄热室，空气均匀经过蓄热室中的蓄热体，变为高温空气，再通过管路和三通阀进入另外一个燃气轮机进气口，高温高压空气由4级压缩风扇压缩后进入燃烧室，燃烧室喷入燃料进行燃烧，燃烧产生的高温流动气体对2级透平进行做工，带动主轴转动，主轴通过齿轮、离合器带动发电机转动发电，经透平排出的高温废气进入与之对应的蓄热室进行蓄热，然后排放，而上一个过程中蓄好热的蓄热室不间断为运行状态的燃气轮机提供高温高压空气，等工作一段时间后，通过三通阀的交替动作，整个设备交替运行，最终实现两台燃气轮机交替进行不间断的动力输出，同时烟气的排放温度不超过100℃。