[实用新型]超临界流体与燃气轮机联合循环系统

说明书

本实用新型公开了一种超临界流体与燃气轮机联合循环系统，包括燃气轮机子系统和超临界流体循环子系统，燃气轮机子系统和超临界流体循环子系统相互独立，所述燃气轮机子系统包括第一压气机、燃烧室、第一涡轮和第一发电机，所述超临界流体循环子系统包括转子系统、第一换热器和第二换热器。本实用新型可利用燃气轮机子系统的尾气余热给超临界流体加热，用以提高其膨胀做功效能，进而实现燃气轮机与超临界流体联合循环，提升燃气轮机系统热效率。从涡轮排出的高温超临界流体，通过导流罩引流至第二换热器换热，从而给超临界流体在进入压气机前降温，提高压气机的压气效果，提升系统整体的效率。

技术领域

本实用新型涉及一种超临界流体与燃气轮机联合循环系统，属于超临界流体技术领域。

背景技术

超临界流体(例如超临界二氧化碳SCCO₂)具有特殊的理化特性，适用于多种技术领域，例如，可作为制备微米或纳米级粒子的干洗溶剂；另外，基于超临界流体非常高的热效率(约45％)，还可用于蒸汽轮机联合循环，或用于封闭式燃气轮机(例如布雷顿能量循环)，这种高效率不仅可以将每个发电单元的燃料利用率提高至40％或更高，而且相较于常规的兰金蒸汽循环，还可以将发电厂的成本降低约18％。

现有技术中已有文献披露了燃气轮机联合超临界流体循环的方案，例如：US9540999B2公开了一种超临界流体的双循环发电系统的方案，具体地，系统中包括两个循环系统，其中第一个循环系统属于基于燃气轮机的循环系统，第二个循环系统属于基于超临界流体的循环系统，两个系统通过换热器实现热交换，然后利用第二循环系统中的超临界流体作为工质推动涡轮旋转，进而带动同轴设置的发电机发电。但是现有技术的联合循环方案中，没有对燃气轮机的尾气进行利用和处理，而是直接排放到大气环境中，造成热量浪费。因此，如何在超临界流体与燃气轮机联合循环的方案中减少或避免燃机尾气热量浪费成为当前亟需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术，本实用新型提供了一种超临界流体与燃气轮机联合循环系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种超临界流体与燃气轮机联合循环系统，包括燃气轮机子系统和超临界流体循环子系统，燃气轮机子系统和超临界流体循环子系统相互独立，所述燃气轮机子系统包括第一压气机、燃烧室、第一涡轮和第一发电机，所述超临界流体循环子系统包括转子系统、第一换热器和第二换热器；其中，

所述燃气轮机子系统中的第一压气机、第一涡轮和第一发电机同轴设置，第一压气机的排气端与燃烧室的进气端连通，燃烧室的出气端与第一涡轮的进气端连通，第一涡轮的出气端与第一换热器的第一通路的进口端连通(换热器具有两个通路，第一通路与第二通路中的流体可以换热，例如通过翅片换热，此为公知常识，不再赘述)；

所述超临界流体循环子系统中的转子系统包括同轴设置的第二压气机、第二涡轮和第二发电机，第二压气机的出口端与第一换热器的第二通路的进口端连通，第一换热器的第二通路的出口端与第二涡轮的进口端连通，第二涡轮的出口端与第二换热器的进口端连通。

进一步地，所述超临界流体循环子系统还包括超临界流体存储罐，用于初始阶段或需要增压时，提供超临界流体，超临界流体存储罐的出口端与第二压气机的进口端连通。

进一步地，所述超临界流体存储罐的出口端设置有电磁阀，以控制超临界流体存储罐的开闭。

进一步地，所述超临界流体循环子系统设置在密封箱体内，该密封箱体内充有超临界流体并具有7～10Mpa的压力；所述第二换热器的第二通路的出口端与第二压气机的进口端连通，或第二换热器的出口端直接与密封箱体内部连通(循环管路的超临界流体可直接排入到密封箱体内)；第二压气机的进口端同时也直接与密封箱体内部连通(即进入第二压气机的超临界流体，一部分来自于循环管路，一部分来自于密封箱体内部)。