[实用新型]一种高压再热燃气-蒸汽联合循环发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃气-蒸汽联合循环发电装置，特别涉及一种高压再热燃气-蒸汽联合循环发电系统。

背景技术

传统的火力发电最常用的蒸汽循环方式是朗肯循环(Rankine Cycle)，但是基于朗肯循环的发电技术存在发电效率低，燃煤消耗量大，污染严重等问题。传统的蒸汽循环发电方式已无法满足社会经济持续发展需要，作为化石能源，煤炭和石油资源的不可再生性以及环境问题的日益严峻使研究人员将越来越多的目光投向节能、清洁的发电技术上。燃气轮机是一种采用布雷顿循环(Brayton Cycle)，以空气和燃气为工质的热动力设备，燃气轮机及其联合循环具有污染低、供电效率高和负荷调整范围宽等特点，天然气可以直接应用在燃气轮机装置上，而不需要单独的工质发生设备。世界天然气资源充足、价格低廉，在国家经济发展战略和国际竞争的需求推动下，许多国家都把先进的燃气轮机技术作为本国科技优先发展领域和关键技术研究开发的重点。

世界上著名的一些燃气轮机制造商已研制成功一系列性能先进的机组。如GE公司9FA，ABB公司的GT26等。这些机组单机功率在200MW以上，燃气初温达到1260-1300℃以上，压比10-30，简单循环效率为40%左右。为了进一步提高发电设备的效率，使用一种新的发电技术——燃气-蒸汽联合循环(GTCC:Gas Turbine Combined Cycle)，将蒸汽轮机朗肯循环与燃气轮机的布雷顿循环循环结合起来，同时利用了燃气轮机循环平均吸热温度高和蒸汽轮机循环平均放热温度低的优点，又克服了两者的缺点，所以循环效率大大高于单独的燃气轮机或蒸汽轮机发电机组。目前，燃气轮机组成联合循环后效率超过55%，如9FA组成的联合循环系统效率可达56.7%，而GT26组成的KA26联合循环系统效率超过58%。

在F级燃气轮机为代表的燃气-蒸汽联合循环的基础上，联合循环效率还有较大幅度提升的空间。而对于GT26系统，其采用了顺序燃烧装置(Sequential Combustion Systems)，利用了再热循环，实现了较高压比，由一组22级高效亚音速压气机将空气以两倍于常规燃机压比的高压压入环形环保燃烧室，对燃机设备的工艺要求极高，造价昂贵。

实用新型内容

本实用新型针对现有的以9FA级燃机联合循环系统为代表的联合循环发电系统进行改进，在燃气循环中加入高压再热和中间冷却过程，并针对间冷热量的利用在蒸汽循环方式上进行了改进，使得该发电系统联合循环效率比以F级燃气轮机为主的联合循环提高3到5个百分点，单机输出功率提高70%以上，达到800MW级；

为实现以上实用新型目的，本实用新型改造现有的9FA燃机联合循环，在燃气轮机原有的简单布雷顿循环中加入高压再热和中间冷却两项过程，形成进行复杂布雷顿循环的燃气轮机系统；将蒸汽循环部分汽水系统进行改进，将间冷器冷却水热能在蒸汽循环中回收利用；本实用新型热力循环和现有的9FA和GT26联合循环系统对比见图2，相比现有的系统，本实用新型比功明显增加，整体循环效率也可获得一定提升。

本实用新型的技术方案具体为：

（1）本实用新型方法的发电系统，由燃气轮机子系统和蒸汽轮机子系统组成，燃气轮机子系统包括中压系统和高压系统，中压系统包括一级压气机、中压燃烧室和中压燃气透平，高压系统包括二级压气机、高压燃烧室和高压燃气透平，一级和二级压气机之间设有至少一级间冷器；空气顺序通过所述一、二级压气机两级压缩后，进入高压燃烧室燃烧加热，高温燃气高压透平后进入中压燃烧室，再热后中压透平做功；中压系统排气口连通蒸汽轮机子系统，排气在蒸汽轮机子系统回收热量。

（2）根据（1）所述的发电系统，运行系统时设置空气一级压力为1.5-2.4MPa，二级压力为6-20MPa；设置一级间冷过程，间冷温度为100-200℃。

（3）根据（2）所述的发电系统，运行时，参数进一步设置为，所述高压燃气透平进气温度为1000-1500℃，中压燃气透平进气温度为1200-1500℃。

（4）根据（1）至（3）任一项所述的发电系统，为进一步提高联合循环效率，将所述间冷器的冷却水连通蒸汽轮机子系统，在蒸汽循环中回收利用冷却水冷却压缩空气时交换的热量。

（5）根据（1）至（4）任一项所述的发电系统，发电过程中进行蒸汽循环的蒸汽轮机子系统使用余热锅炉型，包括余热锅炉和蒸汽轮机；余热锅炉用来回收、转换和利用燃气轮机的排气余热，通常是汽包、省煤器、蒸发器、过热器以及集箱等换热管簇和容器等组成的。