[发明专利]两级有机朗肯循环利用燃气轮机排烟余热的发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种两级有机朗肯循环利用燃气轮机排烟余热的发电系统，属于发电设备领域。

背景技术

目前，我国仍以燃煤发电为主，带来了严重的污染问题；燃煤电厂远离中心城市，通过电网输配，存在一定的能量损失，总的能源利用效率较低。而分布式能源系统符合总能系统的“梯级利用”的准则，具有能源利用效率高、供能方式多样、环保等优点，并且近距离供能，减少了电能、热能在输送过程中的能量损失。近年来，以小型燃气轮机为核心的分布式能源系统在我国得到了较快发展，小型燃气轮机的容量一般在1～20MW，配置灵活。小型燃气轮机的排烟温度在400～550℃，若采用汽轮机来回收排烟余热，由于烟气流量较小，导致汽轮机的容量小热效率较低，设备投资大，占地面积大，变负荷能力较差，收益率较小，因此工程中往往将小型燃气轮机的排烟余热直接用于供热或者供溴化锂吸收式制冷。直接热利用，能量品质因子低，且受季节因素等限制，未必能完全利用排烟余热，进而不能充分发挥能量梯级利用的优势。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种两级有机朗肯循环利用燃气轮机排烟余热的发电系统，高温有机朗肯循环利用高温烟气的热量，驱动高温气轮机发电，而低温烟气则供给低温有机朗肯循环系统进行发电；通过参数匹配，实现燃气轮机烟气余热的梯级利用。

本发明的技术方案：一种两级有机朗肯循环利用燃气轮机排烟余热的发电系统，包括同轴设置的压气机、燃气轮机、高温汽轮机、低温汽轮机和发电机，压气机通过管道与燃烧室连接，燃烧室通过管道与燃气轮机连接，燃气轮机通过烟气管道与余热锅炉连接，余热锅炉通过高温有机朗肯循环系统与高温汽轮机连接，余热锅炉通过低温有机朗肯循环系统与低温汽轮机连接。两级有机朗肯循环串联布置，高温有机朗肯循环的高温凝汽器作为低温有机朗肯循环的蒸发器，即只有低温有机朗肯循环存在冷源损失。高温有机朗肯循环利用高温烟气的热量，而低温有机朗肯循环利用低温烟气的热量，且高温有机工质冷凝放热量被低温有机朗肯循环吸收，实现了能量的梯级利用。

前述的两级有机朗肯循环利用燃气轮机排烟余热的发电系统中，所述高温有机朗肯循环系统包括通过导热油传输管路顺次连接的导热油换热器、高温蒸发器和高温预热器；还包括回热器、高温凝汽器和高温工质泵，高温预热器通过工质传输管道与高温蒸发器连接，高温蒸发器通过工质传输管道与高温汽轮机连接，高温汽轮机通过工质传输管道依次与回热器、高温凝汽器和高温工质泵连接，高温工质泵通过工质传输管道再次与回热器连接后最终与高温预热器连接，所述导热油换热器设于余热锅炉内。

前述的两级有机朗肯循环利用燃气轮机排烟余热的发电系统中，所述低温有机朗肯循环系统包括空冷凝汽器和低温预热器，低温预热器通过工质传输管道与高温凝汽器连接，高温凝汽器通过工质传输管道与低温汽轮机的进气管道连接，低温汽轮机的出气管道通过工质传输管道与空冷凝汽器连接，空冷凝汽器通过工质传输管道与低温预热器连接，所述低温预热器设于余热锅炉内。。

前述的两级有机朗肯循环利用燃气轮机排烟余热的发电系统中，高温预热器与导热油换热器连接的导热油传输管路上设有导热油泵；空冷凝汽器与低温预热器连接的工质传输管道上设有低温工质泵。

前述的两级有机朗肯循环利用燃气轮机排烟余热的发电系统中，所述导热油传输管路内填充有导热油；高温有机朗肯循环系统的工质传输管道内填充的工质为MDM；低温有机朗肯循环系统的工质传输管道内填充的工质为R123。所述MDM为八甲基三硅氧烷，R123为三氟二氯乙烷，均为本领域的公知材料。

前述的两级有机朗肯循环利用燃气轮机排烟余热的发电系统中，高温汽轮机和低温汽轮机反向布置。高温气轮机和低温气轮机反向布置，以消除轴向推力。

前述的两级有机朗肯循环利用燃气轮机排烟余热的发电系统中，余热锅炉内还设有中温烟气换热器。中温烟气换热器利用200℃左右的烟气热量，供溴化锂吸收式制冷机或直接提供高于100℃的水蒸汽。

与现有技术相比，本发明实现了燃气轮机烟气余热的梯级利用，高温有机朗肯循环利用高温烟气的热量驱动气轮机发电，中温烟气供溴化锂吸收式制冷或供热，而低温烟气则供给低温有机朗肯循环进行发电；并能根据用户实际需求，供应电、热、冷等多种能量；有机朗肯循环运行温度较低，体积小，减少占地面积及设备投资。