[发明专利]一种新型中间回热燃气轮机联合循环系统

说明书

技术领域

本发明属于电站节能领域，特别涉及一种新型中间回热燃气轮机循环系统。

背景技术

燃气轮机联合循环系统是利用天然气或油等为燃料，通过压缩空气后燃烧产生高温高压烟气，进而利用燃气轮机和余热锅炉进行热功转换的一种高效循环方式。

燃气轮机联合循环系统具有启动快、热效率高、调峰能力强、污染小等优点，近几十年来发展迅速，以GE公司的9H型燃气轮机为例，其透平转子入口燃气总温和设计空气流量分别达到1430°C与685kg/s，设计压比提升至23。燃气轮机循环效率高达41.8%，联合循环效率提升至61.8%，联合循环出力可达755MW。随着燃气轮机循环参数提高，余热锅炉主蒸汽压力不断增加，目前重型燃机匹配的较先进余热锅炉形式为三压再热余热锅炉。

回热技术运用在燃气轮机联合循环中以提高其循环效率，因为可以获得更高的燃烧室入口温度和更少的燃料消耗量。联合循环中加热燃料可以在燃机相同工况下减少总燃料消耗量，其中底循环给水是燃料加热的典型热源。但是回热器的布置会吸收燃气轮机排汽高温段能量，导致联合循环系统的发电能力下降严重。

燃气轮机联合循环是全球近几十年来大力发展的工业发电形式。为适应电力市场的快速发展和在电网安全与清洁环保之间协调发展，我们迫切需要寻找新的途径来提高燃气轮机联合循环的效率，这已成为我国发电行业日益重视的课题。

本发明提出了一种一种新型中间回热燃气轮机循环系统，它是一种新的适用于燃气轮机联合循环电站，其核心设计思想在于：通过在经典三压再热余热锅炉内部的位置布置回热器，从而改善了传统回热器改造引起的燃气轮机联合循环机组出功降低的影响，减少了回热器全工况换热温差；提高了气利用性能。整个新型中间回热燃气轮机循环系统不仅设计出功与不带回热循环的联合循环机组相当，而且变工况下回热器运行性能得到提高，进而提高了整体系统运行特性，在工程上有较好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提出了一种新型中间回热燃气轮机循环系统，该系统主要包括燃气透平、燃烧室、压气机、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、发电机、凝汽器、高压过热器1、再热器2、再热器1、高压过热器1、高压蒸发器、高压省煤器、中压过热器、低压过热器、高压省煤器2、中压蒸发器、中压省煤器、高压省煤器1、低压蒸发器、低压省煤器、回热器等装置；其特征在于：空气由压气机（3）压缩后进入回热器（23）吸热，之后进入燃烧室（2）与燃料混合燃烧，生成的高温烟气进入燃气轮机（1）做功，燃气轮机（1）排气流经高压过热器2（9）、再热器2（10）、再热器1（11）、高压过热器1（12）后，流入回热器（23）与压气机（3）出口空气换热，换热后烟气流经高压蒸发器（13）、高压省煤器3（14）、中压过热器（15）、低压过热器（16）、高压省煤器2（17）、中压蒸发器（18）、中压省煤器（19）、高压省煤器1（20）、低压蒸发器（21）和低压省煤器（22）并排向大气。蒸气循环中的水从凝汽器（8）出来后，流入低压省煤器（22）、低压蒸发器（21）后分成三股流体，第一股流过高压省煤器1（20）、高压省煤器2（17）、高压省煤器3（14）、高压蒸发器（13）、高压过热器1（12）、高压过热器2（9）后进入汽轮机高压缸（4）做功，排汽与中压过热器（15）出口蒸气混合后流经再热器1（11）、再热器2（10），然后流入汽轮机中压缸（5）做功，汽轮机中压缸（5）排汽与低压过热器（16）出口蒸气混合后进入汽轮机低压缸（6）做功，汽轮机低压缸（6）排汽流入凝汽器（8）后冷凝成水。低压蒸发器（21）出口第二股流过中压省煤器（19）、中压蒸发器（18）、中压过热器（15）后汇入汽轮机高压缸（4）排汽，一同流入再热器1（11）。低压蒸发器（21）出口第三股流过低压过热器（16）后汇入汽轮机中压缸（5）排汽，一同流入汽轮机低压缸（6）。压气机（3）与燃气轮机（1）同轴并连接发电机（7），汽轮机高压缸（4）、汽轮机中压缸（5）、汽轮机低压缸（6）同轴并连接发电机（7）。

所述的系统中，回热器（23）创新布置在了高压过热器1（12）和高压蒸发器（13）之间，从而合理利用了烟气分布，减少了传统回热器布置方案导致的系统出功降低，且变工况性能同样较好。回热器具体布置位置受余热锅炉的设计结构与烟气温度分布变化影响，因此根据不同余热锅炉结构，回热器的对应改装位置可进行调整以达到最优效果。

所述的系统将压气机（3）出口空气流过回热器（23）后再流入燃烧室（2），从而提高了燃烧室（2）入口空气温度，在系统出功相近的情况下节约了消耗燃料量，提高了系统效率。