[發明專利]中間噴水冷卻與蒸汽回注燃氣輪機循環裝置

無效

• 申請號: 201110437736.1
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102434282A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 聞雪友;林楓;董斌;李東明;馬正軍;俞世康;常春輝;孫鵬;劉偉;李卓;劉雪彬;劉文文;欒永軍;肖東明;荀柏秋;何彬;崔寶
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七○三研究所
• 主分類號: F02C3/30
• 分類號: F02C3/30;F02C7/141;F02C9/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及采用中間噴水冷卻技術和蒸汽回注技術的燃氣輪機裝置，特別是使用壓氣機級中間噴水冷卻技術、燃燒室蒸汽回注技術的燃氣輪機循環裝置。

背景技術：

在現有技術中，燃氣輪機循環裝置通常包括：壓氣機，燃燒室，渦輪，動力輸出。

現有的燃氣輪機使用間冷回熱循環可以具有更大的功率和更好的效率特性。

然而理論上已經證明，理想燃氣輪機間冷循環可以提高裝置的功率，但是不改善效率，另外采用間冷循環需要配置龐大的間冷器，這樣使壓氣機的結構變得復雜，總體尺寸需要加長，流動阻力加大，會降低燃氣輪機的功率和效率，因此間冷方案在實際工程中應用較少。

同樣的，燃氣輪機回熱，可以提高裝置的熱效率，但是需要配置龐大的回熱器，回熱器的設計制造復雜，而且回熱器換熱效率較低，冷熱流體流動阻力加大，因此回熱方案在實際工程中也不易實現。

雖然間冷和回熱共同使用既可提高裝置的功率，又可提高裝置的熱效率。但是機械結構尺寸與原型機相比非常龐大、復雜，迄今為止僅有一型船用燃氣輪機成功實現間冷回熱。

蒸汽回注技術起源于上世紀七十年代，主要應用于地面電站。在燃氣輪機后安裝一臺余熱鍋爐，余熱鍋爐產生的過熱蒸汽供到燃氣輪機燃燒室中去，與壓氣機供來的空氣一起被加熱到渦輪前的初溫，然后共同進入燃氣渦輪中膨脹做功，也可以把一部分低壓蒸汽不經燃燒室加熱而直接供入燃氣渦輪低壓部分膨脹做功。該項技術在電站上已被聯合循環取代，目前應用較少。

發明內容：

本發明的目的是研制一種中間噴水冷卻與蒸汽回注燃氣輪機循環裝置，在高壓比燃氣輪機上同時采用中間噴水霧化冷卻技術和蒸汽回注技術、不増加燃氣初溫不改變通流部分的情況下，以簡捷的措施有效地提高燃氣輪機功率及熱效率，同時降低Nox排放。

為了達到本發明的上述目的，本發明提供了一種燃氣輪機循環裝置，通過在現有技術的燃氣輪機循環裝置的基礎上增加一套用于中間冷卻的噴水霧化系統和一套蒸汽回注系統實現。

本發明所采用的技術方案如下：

一種中間噴水冷卻與蒸汽回注燃氣輪機循環裝置，包括：高壓壓氣機、低壓壓氣機，高壓渦輪、低壓渦輪，燃燒室，動力渦輪，余熱回收蒸汽發生器，煙囪，還包括用于中間冷卻的噴水霧化系統、蒸汽回注系統和信號發生器，所述用于中間冷卻的噴水霧化系統包括：高低壓壓氣機之間的過渡段、空氣霧化噴嘴、抽氣量調節閥、除鹽水泵、除鹽水箱、供水系統，高低壓壓氣機之間的過渡段安裝在低壓壓氣機和高壓壓氣機之間，高低壓壓氣機之間的過渡段內部上方設置有空氣霧化噴嘴，供水系統通過管道與除鹽水箱連接，除鹽水箱通過管道與除鹽水泵連接，除鹽水泵通過管道與噴水量調節閥連接，噴水量調節閥通過管道與空氣霧化噴嘴連接；來自于除鹽水箱的除鹽水通過除鹽水泵進行加壓，供到過渡段上的空氣霧化噴嘴上，同時從高壓壓氣機出口處引空氣至空氣霧化噴嘴，從高壓壓氣機出口引入的高溫空氣將除鹽水霧化后由空氣霧化噴嘴噴入過渡段；霧化后的除鹽水噴入后開始在過渡段蒸發，通過除鹽水的蒸發吸收空氣熱量，降低高壓壓氣機入口空氣溫度，未完全蒸發的水進入高壓壓氣機，形成濕壓縮效應，減少高壓壓氣機的耗功；所述蒸汽回注系統包括：供蒸汽量調節閥、汽包和蒸汽減溫減壓裝置，余熱回收蒸汽發生器安裝有汽包，汽包通過管道與供蒸汽量調節閥連接，供蒸汽量調節閥通過管道與蒸汽減溫減壓裝置連接，蒸汽減溫減壓裝置通過管道與燃燒室連接；除鹽水在余熱回收蒸汽發生器中吸收動力渦輪排氣余熱變為過熱蒸汽，過熱蒸汽由汽包通過蒸汽減溫減壓裝置后回注到燃氣輪機燃燒室中，所述蒸汽與燃燒室的燃氣混合氣體進入高壓渦輪、低壓渦輪、動力渦輪膨脹作功后經余熱回收蒸汽發生器排入大氣；信號發生器通過電纜分別與供蒸汽量調節閥、噴水量調節閥、抽氣量調節閥電氣連接，信號發生器發出打開或關閉蒸汽量調節閥、噴水量調節閥和抽氣量調節閥的信號。

本發明還有其他技術特征：

1、所述低壓壓氣機、高壓壓氣機、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪、動力渦輪與負荷是三軸形式。

2、所述低壓壓氣機、高壓壓氣機、高壓渦輪、低壓渦輪、動力渦輪和負荷在一根共同的軸上連接。

3、所述低壓壓氣機1、高壓壓氣機2和低壓渦輪4、高壓渦輪5在同一根軸而與動力渦輪6分軸。

4、所述的空氣霧化噴嘴的霧化液滴平均直徑為25?-150μm。

5、所述噴水量調節閥的液滴量為空氣流量的0.2％—2％；蒸汽量調節閥控制蒸汽量為空氣流量的0.5％—10％，以上為質量分數。