[发明专利]一种风能、燃气及超临界二氧化碳能源梯级利用联合发电系统

摘要

本发明公开了一种风能、燃气及超临界二氧化碳能源梯级利用联合发电系统，用于风能能源的利用以及超临界二氧化碳再压缩布雷顿动力循环的应用。该系统包括风能采集系统、燃气轮机发电系统、中低温余热利用系统和超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环发电系统。该系统工作时，采用风能驱动空气压缩装置，被压缩的空气用于燃气轮机系统，回收利用燃气轮机排出的废气及中低温余热作为换热器热量来源，实现能源的梯级利用；超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环采用二氧化碳为工质，其动力机械结构紧凑，经济性能好。结合燃气轮机发电系统及超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环系统实现稳定的联合发电，所产生的电能最终输入电网。

主权项

一种风能、燃气及超临界二氧化碳能源梯级利用联合发电系统，其特征在于：包括风能采集系统、燃气轮机发电系统、中低温余热利用系统和超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环发电系统，其中，所述的风能采集系统包括风力机组(1)和变速传动装置(2)，该风力机组(1)与变速传动装置(2)相连；所述的燃气轮机发电系统包括第一压缩机(3)、燃烧器(4)、燃气透平(5)和燃气轮机发电机(6)；所述的中低温余热利用系统包括中低温余热热源(8)、储热罐(9)和第一换热器(10)；所述的超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环发电系统包括第二换热器(7)、超临界二氧化碳透平(11)、高温回热器(12)、低温回热器(13)、冷却器(14)、主压缩机(15)、再压缩机(16)和发电机(17)；第一压缩机(3)通过轴系与变速传动装置(2)相连，第一压缩机(3)上设有空气入口，第一压缩机(3)的出口与燃烧器(4)的气体入口相连，燃烧器(4)上设有燃料入口，燃烧器(4)的出口与燃气透平(5)的入口相连，燃气透平(5)的出口与第二换热器(7)的气体入口相连，燃气透平(5)通过轴系与燃气轮机发电机(6)相连，带动燃气轮机发电机(6)发电；中低温余热热源(8)的出口与储热罐(9)的入口相连，储热罐(9)的出口与第一换热器(10)的余热入口相连；第一换热器(10)的循环工质入口与高温回热器(12)的低温侧流体出口相连，第一换热器(10)的循环工质出口与第二换热器(7)的循环工质入口相连，第二换热器(7)的循环工质出口与超临界二氧化碳透平(11)的入口相连；超临界二氧化碳透平(11)的出口与高温回热器(12)的高温侧流体入口相连，超临界二氧化碳透平(11)通过轴系与发电机(17)相连，带动发电机(17)发电；高温回热器(12)的高温侧流体出口与低温回热器(13)的高温侧流体入口相连，低温回热器(13)的高温侧流体出口处工质分流，一路从冷却器(14)的入口进入，冷却器(14)的出口与主压缩机(15)的入口相连，主压缩机(15)的出口与低温回热器(13)的低温侧流体入口相连，低温回热器(13)的低温侧流体出口与高温回热器(12)的低温侧流体入口相连；另一路从再压缩机(16)的入口进入，再压缩机(16)的出口与高温回热器(12)的低温侧流体入口相连。