[实用新型]具有多级特斯拉涡轮机的微型燃气轮机联合循环系统

说明书

具有多级特斯拉涡轮机的微型燃气轮机联合循环系统，包括具有多级特斯拉涡轮机的微型燃气轮机，所述具有多级特斯拉涡轮机的微型燃气轮机联合循环系统还包括燃料电池系统，蒸汽发电系统，太阳能接收器中的至少一个；该循环系统能够更进一步地回收利用回热器排气中携带的能量，进而提高整个微型燃气轮机的效率，可同时解决SOFC发电余热和回热器排气余热的回收问题，将系统中各环节产出的热量循环利用，可提高整个系统的发电和回收效率，同时可集成设置，占用空间小，此外，通过对太阳能的追踪，做到太阳能的高效利用，以提高系统发电效率，另外该循环系统可解决现有特斯拉涡轮落压比低，易造成压力损失、系统效率低的问题。

技术领域

本实用新型属于燃气轮机及能量回收和利用技术领域，具体涉及一种具有多级特斯拉涡轮机的微型燃气轮机联合循环系统。

背景技术

微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机，其单机功率范围为25～300kW，基本技术特征是采用径流式叶轮机械以及回热循环。现有技术中通常采用回热器对微型燃气轮机排气的热量进行回收利用，然后将经过回热器的尾气排向大气；然而通过回热器的尾气依旧具有一定的余热，现有技术中，也有对于回热器排出的尾气能量进行回收利用的，通常采用的都是旋转机械，例如涡轮等，以对尾气能量进行回收利用。但是对于小功率的微型燃气轮机，由于回热器排出的尾气温度相对较低，同时尾气量又少，旋转机械无法有效回收这部分能量。

同时，太阳能热发电主要有槽式热发电、线性菲涅尔热发电、塔式热发电和碟式热发电技术。原理主要是利用聚光抛物面反射镜将太阳光聚集起来,通过光热转换及换热装置产生蒸汽或加热流体驱动热机进行发电：其优点在于该技术可吸收全波段的太阳光、可通过蓄热以及燃料补充实现昼夜连续发电。但是目前的太阳能发电系统中的反射镜大多是固定安装，通过固定在某一固定角度的反射镜来吸收太阳光，该角度是经过计算的最优角度。但是，由于反射镜固定，而太阳是转动的，就会存在太阳并不总是直射反射镜的问题，在太阳斜射反射镜时，其反射的太阳光较少，使太阳能不能被充分利用，造成能源浪费。现有技术中，燃气轮机是固定在地面上，无法进行追踪太阳光，难以做到太阳能的高效利用。

此外，特斯拉涡轮机是一种无叶片的，由流体剪切力驱动的涡轮机，它被称为无叶片涡轮。特斯拉涡轮机应用了边界层效应，流体受黏滞力影响，会在管壁或者其它物体边缘形成一层很薄的边界层，在边界层内，固定表面的流速为0，离表面越远速度越大。利用这个效应就可以让高速运动的流体带动一组转盘转动。特斯拉涡轮机的机械效率可达95％，比普通的叶片涡轮机高得多。然而目前特斯拉涡轮的落压比很难突破2，即压气机将气体增压，高压气体对涡轮做功后会存在较大的压力损失，因此当其用于发电或发热等系统中时，热效率并不高，造成能源浪费。

另外，在发电系统中，可通过固体氧化物燃料电池进行发电、通过回热器进行热量回收。固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)在高温下(800-1000℃)运行，具有以下特点:不需要使用贵金属催化剂；对燃料的适应性强，能在各种燃料情况下运行；使用全固态组件，不存在漏液、腐蚀问题；可以随意搭建，规模和安装地点灵活等。这些特点使燃料发电效率大大提高。由于反应时含有部分未完全反应的气相燃料，该部分气体本可继续燃烧产生热量，但却经常被当做废气进行排空或者燃烧处理，从而导致能源的浪费，也不利于环境保护。

在微型燃气轮机技术领域，现有技术中通常采用回热器对微型燃气轮机排气的热量进行回收利用，然后将经过回热器的尾气排向大气；然而通过回热器的尾气依旧具有一定的余热，现有技术中，也有对于回热器排出的尾气能量进行回收利用的，通常采用的都是旋转机械，例如涡轮等，以对尾气能量进行回收利用。但是对于小功率的微型燃气轮机，由于回热器排出的尾气温度相对较低，同时尾气量又少，旋转机械无法有效回收这部分能量。

因此，如何提高发电系统中热量循环利用和回收效率以提高发电系统的产电量是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。

发明内容