[发明专利]微型混合富氧燃烧的燃气轮发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃气轮发电机，特别是一种微型混合富氧燃烧的燃气轮发电机，主要适用于小型燃气轮发电机。

背景技术

电能因其传输和转化的方便性成为一种应用最广泛的能源形式。作为一种二次能源，电能具有多元化的获取方式。其中，从化学能获取电能是目前应用最广泛的电能获取方式。然而化学能发电的过程中排放的废气造成了大气污染和生态破坏。另一方面，从化学能到电能的转换效率一直得不到大幅度提高，尤其在小型发电机中，受发动机效率的制约，电能的转化效率通常只有30％左右，而且不可避免地产生未燃尽气体HC、CO和有害气体NOx等，污染环境。另外，传统的燃气轮机由于离心压气轮的存在，额外增加了增压的功率消耗，导致燃气轮的能量转换效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种能够减少污染、提高燃气尾气热功回收品位，并且热效率高于传统燃气轮机的微型混合富氧燃烧的燃气轮发电机。

本发明所采用的技术方案是：微型混合富氧燃烧的燃气轮发电机，其特征在于所述发电机包括燃料供给系统、富氧空气供给系统、燃烧做功系统、控制系统、发电系统和能量回收系统，其中：

燃料供给系统，包括沿燃料输送方向依次连通的燃料箱、燃料输送泵和可控流量阀，所述可控流量阀的输出端接燃烧做功系统中燃烧室的进料口；

富氧空气供给系统，包括沿空气输送方向依次连通的空气过滤器、尾气涡轮增压器、高频发电机导风壳、导风壳、空气预热器、可控比例阀和纯氧发生器，所述空气过滤器与外部大气连通，纯氧发生器的纯氧输出口和可控比例阀的另一个输出端分别与燃烧室进气口连通；

燃烧做功系统，包括沿燃烧后气体走向依次连通的燃烧室和微型燃气轮，以及与该微型燃气轮动力输出端连接的传动轴，其中微型燃气轮通过传动轴带动发电系统中的高频发电机旋转并发电；

控制系统，包括氧燃比控制器、启动控制器、启动电机、电磁离合器、可控比例阀、空气流量计、温度传感器和氧浓度传感器，所述氧燃比控制器的一个输入口分别连接温度传感器和启动控制器，其余两个输入口分别连接空气流量计和氧浓度传感器，氧燃比控制器的两个输出口分别连接可控流量阀和可控比例阀，启动控制器的输出端分别连接启动电机和电磁离合器，启动电机通过电磁离合器与尾气涡轮增压器的转轴耦合，所述氧浓度传感器安装在纯氧发生器的富氮气输出口处，温度传感器安装在燃烧室的排气流道上，空气流量计装在高频发电机导风壳的进气管路上；

发电系统，包括高频发电机和电力变换器，高频发电机转轴接传动轴，电力变换器的一端与高频发电机连接，另一端与用电网连接；

能量回收系统，包括沿空气走向依次连通的高频发电机导风壳、导风壳、空气预热器和尾气涡轮增压器；所述尾气涡轮增压器的涡轮膨胀部分的入口端分别与纯氧发生器的富氮气输出口和空气预热器输出口接通，而出口端与大气接通；尾气涡轮增压器的压气部分的入口端与大气接通，而出口端与高频发电机导风壳接通。

所述可控流量阀输出端与燃烧室进料口之间设置射流阀，纯氧发生器的纯氧输出口通过该射流阀与燃烧室连通。

所述纯氧发生器的氧分离膜是ITM离子传输膜，纯氧发生器和燃烧室相互紧贴一体成型，并置于导风壳内部，一体设计的纯氧发生器和燃烧室与导风壳之间形成空气预热流道。

所述燃烧室的进口处制有同时与燃烧室进气口和纯氧发生器的纯氧输出口连通的预混室，可控比例阀的一个输出端通过该预混室与燃烧室连通。

所述纯氧发生器的氧分离膜是ITM离子传输膜，纯氧发生器、燃烧室和预混室相互紧贴一体成型，并置于导风壳内部，一体设计的纯氧发生器、燃烧室和预混室与导风壳之间形成空气预热流道。

所述燃烧室内、对燃料进行助燃的气体是由纯氧发生器产生纯氧与普通空气混合后所获得的富氧空气，该富氧空气的氧气体积含量大于21％。

所述发电机还包括润滑油系统，润滑油系统由润滑油箱，润滑油泵以及油路构成，所述润滑油箱的两个入口端分别接涡轮增压器轴承和燃气轮轴承的回油口，润滑油箱的出口端连接润滑油泵，润滑油泵的输出端接至涡轮增压器轴承和燃气轮轴承的进油口。

所述燃料输送泵并联设置回流旁路，并在该回流旁路上串接溢流阀。

所述导风壳与高频发电机导风壳串接为一个整体外壳。

所述可控流量阀为分级流量控制阀、无级流量控制阀或脉冲式流量控制阀。