[发明专利]一种中冷回热燃气轮机与制冷剂复合底循环的联合系统

说明书

本发明公开了一种中冷回热燃气轮机与制冷剂复合底循环的联合系统，中冷回热燃气轮机内具有进气冷却器、主回热器和多个中冷器；制冷剂复合底循环包括烟气换热器、第一制冷剂涡轮、冷凝器、加压泵、第一温降装置、第一压缩机和换热器；所述烟气换热器包括入气端、出气端、入制冷剂端和出制冷剂端，入气端与主回热器连通，出制冷剂端与第一制冷剂涡轮连通，第一制冷剂涡轮与冷凝器连通，冷凝器与加压泵连通，加压泵与多个中冷器均连通，中冷器与入制冷剂端连通；本装置可以解决一级中冷回热燃气轮机与卡琳娜/亚临界有机朗肯底循环联合系统存在全负荷下的循环总效率低，顶循环余热利用率低的问题。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种中冷回热燃气轮机与制冷剂复合底循环的联合系统。

背景技术

在1950年代，中冷回热燃气轮机在陆上电厂甚至船用推进装置中较为普遍，但是自1960年代以来燃气-蒸汽联合循环发展以来，由于中冷器和回热器体积庞大且循环总效率较低，中冷回热燃气轮机迅速消失了，原因在于受管式热交换技术的限制以及缺乏适当的底部循环。

尽管近年来劳斯莱斯WR-21发动机已经证明了板翅式换热器的紧凑性，但中冷回热燃气轮机仍然缺乏强大的底部循环功能，无法充分利用顶循环的余热进而与三压再热燃气-蒸汽联合循环在设计点(即全负荷)效率方面展开竞争。

此外，随着间断性可再生能源发挥着越来越重要的作用，火力发电厂的部分负荷效率，启动时间和变负荷速率已成为关键指标，而燃气-蒸汽联合循环遭受严重的部分负荷效率下降和负荷变化期间响应缓慢的困扰。

在炎热天气中，当社会用电功率需求达到峰值时，传统的简单循环和燃气-蒸汽联合循环的功率输出却大大降低。劳斯莱斯WR-21舰用中冷回热燃其轮机在热带海洋上的功率输出也会急剧下降。

目前，业界中有人使用亚临界有机朗肯循环作为一级中冷回热燃气轮机的底循环组成联合系统，也有使用卡琳娜循环(氨水)作为一级中冷回热燃气轮机的底循环组成联合系统，以提升联合系统的总效率；然而使用亚临界有机朗肯循环和卡琳娜循环(氨水)作为一级中冷回热燃气轮机的底循环时由于无法促成顶循环的高效率而且对顶循环的余热利用率偏低，总效率还是不够高，且在炎热潮湿的夏季会出现动力输出明显降低的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种中冷回热燃气轮机与制冷剂复合底循环的联合系统，本装置可以解决一级中冷回热燃气轮机与卡琳娜/亚临界有机朗肯底循环联合系统存在全负荷下的循环总效率低，顶循环余热利用率低的问题；也可以解决常规燃气-蒸汽联合循环在部分负荷下效率衰减严重以及在高温气候条件下动力输出明显降低的技术问题，本装置可能成为继蒸汽朗肯循环、燃气-蒸汽联合循环之后的第三种陆上主力热力发电技术，也有潜力成为效率最高的燃机船舶推进方案。

一种中冷回热燃气轮机与制冷剂复合底循环的联合系统，包括中冷回热燃气轮机和制冷剂复合底循环；

所述中冷回热燃气轮机内具有进气冷却器、主回热器和多个中冷器；

所述制冷剂复合底循环包括烟气换热器、第一制冷剂涡轮、冷凝器、加压泵、第一温降装置、第一压缩机和换热器；

所述烟气换热器包括入气端、出气端、入制冷剂端和出制冷剂端，

所述入气端与主回热器连通，出制冷剂端与第一制冷剂涡轮连通，第一制冷剂涡轮与冷凝器连通，冷凝器与加压泵连通，加压泵与多个中冷器均连通，中冷器与入制冷剂端连通；冷凝器用于冷却制冷剂并输送至加压泵；加压泵用于将制冷剂加压到超过临界压力并输送至中冷器，中冷器用于将制冷剂预热或加热并输送到烟气换热器，烟气换热器用于将制冷剂和回热器输入的气体进行换热，烟气换热器将制冷剂加热到超过临界温度并输送至第一制冷剂涡轮，第一制冷剂涡轮利用制冷剂做功并输送至冷凝器，烟气换热器将主回热器输入的烟气进行降温；