[實用新型]中間噴水冷卻與蒸汽回注燃氣輪機循環裝置

有效

• 申請號: 201220441860.5
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN202707249U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 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: F02C6/18
• 分類號: F02C6/18;F02C7/143;F02C3/30
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務所 23208
• 代理人: 朱士文;楊曉梅

技術領域：

本實用新型涉及一種燃氣輪機間冷回熱裝置，特別是涉及一種中間噴水冷卻與蒸汽回注燃氣輪機循環裝置，采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體積龐大的間冷器，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體積非常龐大、復雜，應用較少。

發明內容：

為了在不増加燃氣初溫、不改變通流部分的情況下，利用有限空間以簡捷的措施有效地提高燃氣輪機的功率和熱效率，同時降低Nox排放，本實用新型提供了一種中間噴水冷卻與蒸汽回注燃氣輪機循環裝置。

本實用新型采用的技術方案為：一種中間噴水冷卻與蒸汽回注燃氣輪機循環裝置，設置在燃氣輪機上，包括高壓壓氣機、低壓壓氣機、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪、動力渦輪、負荷、余熱回收蒸汽發生器、煙囪；其特征在于設有中間冷卻的噴水霧化系統和蒸汽回注系統，所述用于中間冷卻的噴水霧化系統包括設置在高壓壓氣機和低壓壓氣機之間的過渡段，過渡段內設有霧化噴嘴，與噴嘴依次連接有除鹽水泵、除鹽水箱和供水系統，噴嘴與高壓壓氣機出口相連；所述蒸汽回注系統包括與余熱回收蒸汽發生器相接的汽包，汽包通過蒸汽減溫減壓裝置與燃燒室相接。

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

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。

所述低壓壓氣機、高壓壓氣機和低壓渦輪、高壓渦輪在同一根軸而與動力渦輪分軸。

所述噴嘴霧化液滴直徑為25?-150μm。

所述噴嘴噴出的霧化液滴量為空氣流量的0.2％—2％。

所述蒸汽回注系統回注蒸汽量為空氣流量的0.5％—10％。

所述過渡段和除鹽水泵之間、過渡段噴嘴和高壓壓氣機出口之間、汽包和蒸汽減溫減壓裝置之間可同時或者分別設置調節閥，調節閥電氣連接有信號發生器；負荷與信號發生器電氣連接，負荷功率、載荷采樣信號輸入到信號發生器，信號發生器控制調整調節閥流量。

所述的燃氣輪機壓比應為15-50。

本實用新型工作時來自于除鹽水箱的除鹽水通過除鹽水泵進行加壓供入過渡段內設置的空氣霧化噴嘴上，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，從而降低高壓壓氣機的入口空氣溫度，未完全蒸發的除鹽水進入高壓壓氣機，形成濕壓縮效應，減少壓氣機的耗功。

使用向壓氣機中間級噴水的方法降低壓氣機中空氣溫度，達到事實上的中冷效果，無需龐大的間冷器，噴注除鹽水用到的壓力氣體入可以通過引自壓氣機出口處的高壓空氣，無需額外的壓縮空氣源，壓縮空氣可以將水霧化為索特平均直徑為25?-150μm液滴。

除鹽水在余熱回收蒸汽發生器中吸收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，蒸汽與燃燒室的燃氣混合氣體進入高、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。

利用燃燒室蒸汽回注技術替代回熱，可以省略龐大的回熱器。水蒸汽的比熱高于空氣，水蒸汽回注到燃燒室中，與空氣直接混合，換熱效率高，同時把燃氣輪機排氣中回收的熱量返回燃燒室，這樣可以節約燃料，提高整個裝置的熱效率。

中間噴水冷卻與蒸汽回注燃氣輪機循環裝置與本實用新型的原型機相比，在額定工況功率和效率得到提高，在部分負荷下的經濟性提高，且占地少省卻大量空間，尤其適合于艦船等狹小的空間。

附圖說明：

圖1本實用新型中間噴水冷卻與蒸汽回注燃氣輪機循環裝置原理圖；

圖2?本實用新型的中間噴水冷卻與蒸汽回注燃氣輪機循環裝置焓熵圖；