[发明专利]用于燃气轮机余热回收的三透平同轴布置超临界二氧化碳循环发电系统

说明书

用于燃气轮机余热回收的三透平同轴布置超临界二氧化碳循环发电系统，属于能源利用技术领域。本发明的目的是采用新型循环工质替代目前工业上水‑蒸汽、有机物等工质，达到或超越现有余热回收水平，在系统体积上显著缩小；技术要点：压缩机与分流器相连，分流器与余热锅炉及低温回热器相连，余热锅炉与高温透平相连，高温回热器与汇流器、中温透平相连，中温透平与汇流器相连，中温回热器与汇流器、低温回热器相连，中温回热器与分流器相连，分流器与高温回热器、低温透平相连，低温回热器与冷却器相连，冷却器与压缩机相连，三透平与发电机同轴布置并与减速器高速端相连，减速器低速端与压缩机相连。本发明用于燃气轮机余热回收利用。

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机余热回收利用二氧化碳循环发电系统，具体涉及一种用于燃气轮机余热回收的三透平同轴布置超临界二氧化碳循环发电系统，属于能源利用技术领域。

背景技术

燃气轮机的热功转换效率高、污染物排放较燃煤机组少，适用于经济发达、人口密集的地区，包括工业园区、高新技术开发区、大学城等。燃气轮机由于工作特性的原因，出口烟气的温度可达450～550℃甚至更高。因此，为了提高燃气轮机机组的能量利用率，在燃机排烟处需要设置余热利用装置，目前普遍采用水-蒸汽或有机工质的朗肯循环方式回收余热，余热系统回收能力利用占到联合循环整体效率(重燃机组中效率最高约为60％)的三分之一。

超临界二氧化碳布雷顿循环发电被认为是最有潜力替代水-蒸汽朗肯循环的新型发电循环模式。主要特点是以二氧化碳为工质并在循环中始终处于超临界状态，工质能流密度大、携热能力强使得主设备体积较水-蒸汽循环有显著的缩小，同时还能节水或在水资源缺乏的地区使用。

现有超临界二氧化碳布雷顿循环通常采用简单回热、分流再压缩等布置形式，由于工质进入余热锅炉前需经过回热器加热，虽然热力系统的效率有显著提高，但烟气排烟温度偏高(超过100℃)，系统净功率也偏低。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明的目的是采用新型循环工质替代目前工业上使用的水-蒸汽、有机物等工质，达到或超越现有余热回收水平，并且在系统体积上有显著的缩小，进而提供一种用于燃气轮机余热回收的三透平同轴布置超临界二氧化碳循环发电系统。

本发明所采取的方案为：用于燃气轮机余热回收的三透平同轴布置超临界二氧化碳循环发电系统，包括高温透平、发电机、高温回热器、中温透平、中温回热器、低温透平、低温回热器、压缩机、减速器、冷却器、余热锅炉、一级分流器、二级分流器、一级汇流器和二级汇流器；

所述压缩机出口与一级分流器入口相连，一级分流器的A出口与余热锅炉入口相连，一级分流器的B出口与低温回热器的冷端入口相连，余热锅炉出口与高温透平入口相连，高温透平出口与高温回热器的热端入口相连，高温回热器的热端出口与一级汇流器的B入口相连，高温回热器冷端出口与中温透平相连，中温透平出口与一级汇流器的A入口相连，一级汇流器出口与中温回热器的热端入口相连，中温回热器热端出口与二级汇流器的B入口相连，中温回热器的冷端入口与低温回热器的冷端出口相连，中温回热器冷端出口与二级分流器入口相连，二级分流器的B出口与高温回热器的冷端入口相连，二级分流器的A出口与低温透平相连，低温透平出口与二级汇流器的A入口相连，二级汇流器出口与低温回热器的热端入口相连，低温回热器的热端出口与冷却器相连，冷却器出口与压缩机入口相连，高温透平、中温透平、低温透平与发电机同轴布置并与减速器高速端相连，减速器低速端与压缩机输入端相连。

其中，一级分流器对经过压缩机升压的工质进行分流，部分工质直接进入余热锅炉，可以实现锅炉排烟温度接近80℃，比简单回热布置的超临界二氧化碳循环系统理论排烟温度下降了20℃。