[发明专利]一种利用LNG冷能的燃气轮机余热利用系统及其方法

权利要求书

1.一种利用LNG冷能的燃气轮机余热利用系统，其特征在于，包括燃气轮机子系统、超临界CO₂再压缩动力循环子系统和跨临界CO₂动力循环子系统；

所述燃气轮机子系统通过分流阀与超临界CO₂再压缩动力循环子系统和跨临界CO₂动力循环子系统分别连通，所述超临界CO₂再压缩动力循环子系统和跨临界CO₂动力循环子系统串联连接；所述分流阀用于根据燃气轮机子系统的负荷值来控制切换燃气轮机子系统的排烟通路；以LNG冷能作为跨临界CO₂动力循环子系统的冷源；

当燃气轮机子系统的负荷小于预设负荷阈值时，分流阀控制燃气轮机子系统的排烟直接进入跨临界CO₂动力循环子系统中进行回收；当燃气轮机子系统的负荷大于或等于预设负荷阈值时，分流阀控制燃气轮机子系统的排烟进入超临界CO₂再压缩动力循环子系统中进行一级回收，然后再进入跨临界CO₂动力循环子系统进行二级回收；

LNG经第二泵加压到适于燃气轮机燃烧的压力状态，先流经冷凝器作为跨临界CO₂动力循环子系统的冷源，然后经过换热器释放冷能给常温水转变为适于燃气轮机燃烧的温度状态，同时为用户提供冷量；

所述换热器出口的天然气分为两股：一股进入燃气轮机燃烧室满足燃烧需求；一股通入其他天然气接收终端；

所述超临界CO₂再压缩动力循环子系统，包括第一透平、高温回热器、低温回热器和第一加热器；

第一透平乏汽依次流经高温回热器和低温回热器释热后分为两股并进行预处理：一股先冷却为低温状态，然后压缩到预设高压状态，之后流经低温回热器吸收热量；另一股直接压缩；两股预处理后的流体混合，再通过高温回热器进一步吸收热量；高温回热器出口的高温CO₂经过第一加热器吸收所述燃气轮机子系统排出的烟气余热后进一步升温，然后进入第一透平膨胀做功，产生电力；

所述超临界CO₂再压缩动力循环子系统，还包括冷却器、主压缩机和再压缩机；

所述冷却器用于冷却所述第一透平乏汽依次流经高温回热器和低温回热器释热后的一股流体；

所述主压缩机，用于将冷却器冷却成低温状态的流体压缩到预设高压状态；

所述再压缩机，用于直接压缩所述第一透平乏汽依次流经高温回热器和低温回热器释热后的另一股流体。

2.如权利要求1所述的利用LNG冷能的燃气轮机余热利用系统，其特征在于，所述燃气轮机子系统，包括空气压缩机、燃烧室、燃气透平和发电机；

所述空气压缩机，用于将空气压缩至预设压力状态并传送至燃烧室；

所述燃烧室内通入有天然气并与压缩后的空气混合后燃烧释放热量，产生高温烟气；

所述燃气透平，用于在高温烟气的驱动作用下高速旋转并带动发电机发电。

3.如权利要求1所述的利用LNG冷能的燃气轮机余热利用系统，其特征在于，所述跨临界CO₂动力循环子系统，包括回热器、第二透平、第二加热器和冷凝器；

饱和液态CO₂压缩到高压状态，然后流经回热器吸收第二透平乏汽中的热量，之后进入第二加热器中回收所述燃气轮机子系统的烟气余热转变为高温高压状态，高温高压的CO₂推动第二透平叶轮旋转，产生电力；第二透平乏汽经回热器流入冷凝器，释放热量给LNG后转变为饱和液态完成循环。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的利用LNG冷能的燃气轮机余热利用系统的工作方法，其特征在于，包括：

将燃气轮机子系统的负荷与预设负荷阈值比较，进而控制切换燃气轮机子系统的排烟通路：

当燃气轮机子系统的负荷小于预设负荷阈值时，燃气轮机子系统的排烟直接进入跨临界CO₂动力循环子系统中进行回收；

当燃气轮机子系统的负荷大于或等于预设负荷阈值时，燃气轮机子系统的排烟进入超临界CO₂再压缩动力循环子系统中进行一级回收，然后再进入跨临界CO₂动力循环子系统进行二级回收。