[发明专利]一种联合发电系统及方法

说明书

本发明公开一种联合发电系统及方法，所述联合发电系统包括：透平冷却系统、涡轮发电机、回热器和压缩机；所述透平冷却系统以超临界CO₂为冷却剂；所述透平冷却系统的出口与所述涡轮发电机的入口通过管路连接，所述涡轮发电机的出口通过管路与所述回热器的低压侧入口连接，所述回热器的低压侧出口通过管路与所述压缩机的入口连接，所述压缩机的出口通过管路与所述回热器的高压侧入口连接，所述回热器的高压侧出口通过管路与所述透平冷却系统的入口连接。本发明提供的联合发电系统及方法能够在提高冷却效率的同时简化冷却系统的结构。

技术领域

本发明涉及发电领域，特别是涉及一种联合发电系统及方法。

背景技术

随着燃气轮机效率的升高，透平进口温度不断提升，有效的主动冷却技术对其安全性和可靠性具有重要意义。目前以空气为冷却剂，综合再生、冲击、气膜冷却等技术的混合冷却是应用最广泛的透平冷却方法，设计与制造研究也较为深入。当下透平向H级突破，进口温度超过1700℃，冷却技术进而向着更高冷却效率、更低造价的方向发展。但以空气为冷却剂的透平冷却方法存在一些问题：冷却剂从压气机中段抽取，降低了燃气轮机整体运行效率；空气密度低，冷却效率受限；受冷却剂效率限制，必须采用更严格的冷却结构，导致透平叶片内部结构复杂，造价高；开放式的气膜冷却会影响主流流场和透平效率等。故有研究提出以水蒸气代替空气的蒸汽冷却，利用水蒸气较高的导热性能和比热容提高冷却效率。但由于水蒸气中的氢元素，冷却系统必须采用闭式结构，且叶片驻点和尾缘位置难以通过简单的再生冷却结构达到温度要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种联合发电系统及方法，用来提高冷却效率的同时简化冷却系统的结构。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种联合发电系统，所述发电系统包括：透平冷却系统、涡轮发电机、回热器和压缩机；所述透平冷却系统以超临界CO₂为冷却剂；

所述透平冷却系统的出口与所述涡轮发电机的入口通过管路连接，所述涡轮发电机的出口通过管路与所述回热器的低压侧入口连接，所述回热器的低压侧出口通过管路与所述压缩机的入口连接，所述压缩机的出口通过管路与所述回热器的高压侧入口连接，所述回热器的高压侧出口通过管路与所述透平冷却系统的入口连接。

可选的，所述透平冷却系统为闭式再生冷却系统。

可选的，所述冷却剂从所述透平冷却系统的吸力面通道进入叶片，从压力面通道流出叶片。

可选的，所述透平冷却系统为透平静叶冷却系统，静叶内部靠近壁面分布有圆形冷却通道，叶尖侧端壁内布置所述冷却剂流出的主\支通道和总入口\出口管道，叶根侧端壁内布置冷却剂的导流通道，将流过吸力面通道的冷却剂导向压力面通道。

可选的，所述透平冷却系统为透平动叶冷却系统，动叶内分布有蛇形冷却通道，所述冷却剂的出口和所述冷却剂的入口均位于所述动叶的叶根侧。

可选的，所述透平冷却系统为单通道冷却系统。

可选的，所述透平冷却系统为双通道冷却系统。

一种联合发电方法，采用超临界CO₂为冷却剂，所述联合发电方法包括：

超临界CO₂由透平冷却系统的吸力面通道进入叶片冷却通道进行冷却，超临界CO₂吸热温度升高；

升温后的超临界CO₂由所述透平冷却系统的压力面通道流出，得到高温超临界CO₂；

所述高温超临界CO₂进入涡轮发电机做功发电；

由所述涡轮发电机的汽缸排出的CO₂进入回热器进行放热，得到低温超临界CO₂；