[發明專利]一種應用于海洋平臺燃機發電與溫差發電的聯合系統

有效

• 申請號: 202011154687.6
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112523868B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 龍顏長;李國敏;劉珊伯
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F02C3/04;F02C6/18;H02N11/00
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

本發明公開了一種應用于海洋平臺燃機發電與溫差發電的聯合系統，屬于海洋平臺的燃機發電技術領域，包括燃氣渦輪發電系統和海水冷卻系統，以燃機尾部排氣為熱源，以海水為冷源，把半導體溫差發電機的兩端面分別與燃機排氣熱源和海水冷源緊密接觸制成半導體溫差發電機，讓航改燃機排氣和海水分別通過半導體溫差發電機的兩端，航改燃機排氣的熱量通過半導體溫差發電機后傳給海水吸熱，在半導體溫差發電機金屬面板兩側產生溫差，半導體溫差發電機的兩端由溫差產生電勢差而發電。通過熱能的多階梯利用，燃機聯合發電效率提高10%左右，實現熱能轉換成電能的最大有效輸出。

技術領域

本發明屬于海洋平臺的燃機發電技術領域，特別是涉及燃機排氣煙氣熱能的回收利用、半導體溫差發電結合的交叉技術領域。

背景技術

自1954年在委內瑞拉馬拉開波湖建立的第一座采用燃氣輪機驅動壓縮機的氣體回注平臺到現在，燃氣輪機由于其自身特有的優點，如旋轉運動不存在往復式運動的振動問題，功率/重量(功率/體積)比大，安裝及維護工作量少等，己使它廣泛用于海洋平臺。以歐洲北海汕田的85座平臺為例，燃氣輪機發出的功率己占平臺總功率的98%，燃氣輪機在平臺上應用廣泛，但是由于海洋平臺的特殊環境，海洋平臺的燃機發電主要是采用簡單循環，無聯合循環，燃機驅動交、直流發電機組，主要照明及日常動力發電，燃機排出的熱量很少，一部分可用于海水脫鹽、船員工作/生活區取暖(或降溫)、局部加熱。燃機效率普遍在23%左右，甚至更低，而海洋平臺特別是離陸地遠平臺，燃料輸送十分困難成本高昂，如何提高燃機效率降低燃料消耗，提高海洋平臺燃料利用率是我們不得不思考問題。

自1821年，德國物理學家賽貝克發現熱電現象，根據塞貝克原理，當P型和N型半導體接觸的兩端存在溫差時其回路會產生電動勢，也叫熱電勢，回路的開路兩端產生電勢差。熱電轉換效率熱電優值ZT與熱電轉換效率的關系，定性來看，ZT值越高，熱電轉換效率就越高，因為熱電轉換效率表示的含義是熱能和電能之間相互轉換成對方的程度，從Z與熱電參數‘’三劍客‘’之間的關系(Z=S2α/κ)可以得知，要想Z越大，塞貝克系數S應變大，電導率α應越大，熱導率κ應越小，近年來，隨著高性能熱電材料的熱電優值ZT達到1.81（SPS工藝）甚至更高，120℃時材料的有效負載輸出效率≥16%；生產的半導體熱電轉換芯片，半導體溫差發電技術已經應用的越來越成熟。國內國際的半導體發電機產品越來越適合密集的燃機單循環廢熱發電，通過熱能的多階梯利用，實現熱能轉換成電能的最大有效輸出。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種結構設計合理的應用于海洋平臺燃機發電與溫差發電的聯合系統。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：一種應用于海洋平臺燃機發電與溫差發電的聯合系統，其特征是，包括燃氣渦輪發電系統和海水冷卻系統；

所述燃氣渦輪發電系統包括用于接收環境空氣的入口殼體，所述入口殼體連接壓氣機，所述壓氣機連接燃氣透平，所述燃氣透平連接燃機發電機，所述燃氣透平通過高溫煙氣入口管線連接余熱溫差發電機組的熱端入口，所述余熱溫差發電機組的煙氣出口通過煙氣排出管線連通至煙囪；

所述海水冷卻系統包括用于過濾海水的入口濾網，所述入口濾網安裝在冷卻水進口管線的進水端，且在冷卻水進口管線上還依次安裝有冷卻水泵、出口逆止門和出口電動門，所述冷卻水進口管線的出水端連接余熱溫差發電機組的冷端入口，所述余熱溫差發電機組的出水口連接冷卻水排水管線，所述冷卻水排水管線上安裝有排水電動門。

進一步的，所述冷卻水進口管線的底部設有與大氣接通的冷卻水進口管線排污閥，用于管線排污。

進一步的，所述余熱溫差發電機組的冷端入口集箱頂部設有與大氣接通的冷端入口集箱排空閥，用于管線及設備的排空。

進一步的，所述余熱溫差發電機組的冷端出口集箱底部設有與大氣接通的冷端出口集箱排污閥，用于設備的排污。

進一步的，所述冷卻水排水管線的底部設有與大氣接通的冷卻水出口管線排污閥，用于管線排污。