[实用新型]一种采用级间换热预热燃料的燃气轮机装置

说明书

一种采用级间换热预热燃料的燃气轮机装置，通过布置于两级压气机之间的换热器将压缩空气的部分热量交换给燃料，再由燃料将这部分热量带回燃烧室，低压压缩空气在换热器内被冷却，降低了高压压气机的压缩耗功，提高了压气机的总效率和总压缩比，最终可以提升燃气轮机效率，本实用新型还可以进一步扩展成为采用级间换热预热燃料的燃气蒸汽联合循环装置，达到提升燃气轮机效率，节约能源的目的。

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种采用级间换热预热燃料的燃气轮机装置。

背景技术

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动透平叶片高速旋转，将燃料的化学能转变为透平叶片机械能的一种设备。燃气轮机通常由压气机、燃烧室、透平以及连接压气机及透平的轴组成，用于发电的燃气轮机还配备有发电机，也与连接压气机和透平的轴相连。燃气轮机的工作流程为，压气机从外界吸入空气，逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高，压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体，该高温高压气体再进入透平膨胀做功，驱动透平叶片高速旋转，经连接压气机、透平和发电机的轴输出机械功，发电机再将机械功转变为电能。进入透平的燃气(燃烧后气体)初始温度以及压气机的压缩比(出口压力与进口压力之比)，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。要提高燃气轮机效率，可以采用提高燃气初温，或者增大压气机压缩比的方式进行。在实际运行过程中，提高压气机压缩比，会提升压气机出口压缩空气温度，大大增加压缩耗功，因此，压气机压缩比有一个最佳值，对应于压气机效率最大点。可以通过在压气机级间增加冷却器的办法降低压气机出口压缩空气温度，减少压气机耗功，提升压气机最佳效率对应的压缩比。对于电厂配置的重型燃气轮机，可以采用电厂循环水作为冷源，然而这部分循环水带走的热量品位较低，通常无法直接用于发电。另一方面，从主管网来的天然气等燃料通常需要经过露点加热器和性能加热器进行加热才被送入燃气轮机燃烧，这部分需要的热源通常来自额外的锅炉或者其他热源。

发明内容

针对上述压气机级间冷却器由循环水带出的热量品位低，燃料加热又需要消耗额外热量，本实用新型提供一种采用级间换热预热燃料的燃气轮机装置，提出在燃气轮机低压压气机和高压压气机之间增加换热器来冷却压缩空气并预热燃料，达到提升燃气轮机效率，节约能源的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种采用级间换热预热燃料的燃气轮机装置，包括轴6以及在轴6上依次设置的低压压气机1、高压压气机2、透平4和发电机5，所述的低压压气机1与高压压气机2之间设置有换热器7，高压压气机2与透平4之间设置有燃烧室3，所述的换热器7内部分为独立的燃料管路和空气管路，换热器7燃料管路入口连接燃料21，换热器7燃料管路出口与燃烧室3入口相连，换热器7空气管路入口连接低压压气机1出口，换热器7空气管路出口连接高压压气机2入口，所述的燃烧室3出口连接在透平4入口上，所述的透平4输出端为排气口或与余热锅炉31气侧通道入口相连。

所述的余热锅炉31内部分为独立的水侧通道和气侧通道，其水侧通道出口连接汽轮机32入口，汽轮机32通过联轴器34驱动发电机33，所述的汽轮机32乏汽输出端连接凝汽器35，凝汽器35通过给水泵36连接至余热锅炉31水侧通道入口，所述的余热锅炉31气侧通道出口设置有排气装置。

所述的换热器7将低压压缩空气12的部分热量交换给燃料21，再由预热的燃料22将这部分热量带回燃烧室3，同时，降低了高压压气机2进口压缩空气的温度，有助于减少高压压气机2耗功。