[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

说明书

本发明属于燃气轮机余热利用领域，提供了一种利用LNG冷能的燃气轮机余热利用系统及其方法，它解决了燃气轮机余热利用率低的问题，具有燃气轮机发电功率高，充分回收燃气轮机排烟余热，保证系统经济高效运行的效果。其中，利用LNG冷能的燃气轮机余热利用系统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。

技术领域

本发明属于燃气轮机余热利用领域，尤其涉及一种利用LNG冷能的燃气轮机余热利用系统及其方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，化石能源的过度开采和不合理使用造成了世界范围内的能源危机，并严重危害自然环境。构建分布式能源系统是实现资源就近高效利用是缓解能源危机的一种行之有效的方案。其中燃气轮机作为分布式能源中的重要的动力系统之一，已经被广泛推广使用。对于无回热的发电用燃气轮机而言，排烟温度一般在500℃左右，效率一般不超过40％，因此对排烟余热的高效利用成为提高燃料利用率的关键。

目前，以利用余热增加发电功率为目的的底循环主要有朗肯循环，有机工质朗肯循环，卡琳娜循环等。其中朗肯循环受限于热源温度及余热利用规模，并不能在燃机余热利用中发挥优势；有机朗肯循环受限于工质自身热物理性质，通常适用的热源温度在400℃以下；而卡琳娜循环的系统结构比较复杂且维护困难，且氨水工质具有剧毒性。

CO₂作为一种稳定环保，来源广泛，廉价易得的工质，其两种动力循环—超临界CO₂再压缩动力循环(Supercritical CO₂ Recompression Power Cycle，SCRPC)以及跨临界CO₂动力循环(Transcritical CO₂ Power Cycle，TCPC)受到了世界范围内的广泛关注。对于500℃的烟气，SCRPC的循环效率能达到35％左右，但发明人发现，当燃气轮机在较低负荷运行时，其排烟温度的降低会使得SCRPC的效率大大降低，而且烟气跟CO₂工质换热后的温度仍然很高，单纯靠SCRPC并不能达到对燃气轮机排烟余热的充分利用。相比SCRPC，TCPC对于较低温度的烟气利用具有效率上的优越性，但是TCPC的冷凝温度要低于CO₂临界点温度(30.98℃)，所以很难在常温下进行冷却。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一个方面提供一种利用LNG冷能的燃气轮机余热利用系统，其通过耦合超临界CO₂再压缩动力循环和跨临界CO₂动力循环提高燃气轮机发电功率，并可根据燃气轮机负荷改变余热利用方式，使燃气轮机排烟余热得到充分回收的同时，又可以保证系统经济高效运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用LNG冷能的燃气轮机余热利用系统，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；