[發明專利]一種微型燃氣輪機聯合循環系統

在審

• 申請號: 202011263685.0
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112502836A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 靳普
• 申請（專利權）人: 至玥騰風科技集團有限公司;靳普
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F02C6/08;F02C7/268;F02C7/08;F01K23/00;F01K25/00;F01K27/00;F22D1/00;F24S20/30;F28D21/00;H01M8/04014;H01M8/04225;F01B17/04;F01B1/08
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產權代理事務所(普通合伙) 11793
• 代理人: 李鵬

一種微型燃氣輪機聯合循環系統，包括微型燃氣輪機，所述聯合循環系統還包括燃料電池系統，蒸汽發電系統，太陽能接收器中的至少一個；該循環系統能夠更進一步地回收利用換熱器排氣中攜帶的能量，進而提高整個微型燃氣輪機的效率，同時，該循環系統可同時解決SOFC發電余熱和換熱器排氣余熱的回收問題，將系統中各環節產出的熱量循環利用，可提高整個系統的發電和回收效率，同時可集成設置，占用空間小，此外，該循環系統通過對太陽能的追蹤，做到太陽能的高效利用，以提高系統發電效率，另外，解決現有換熱器溫度梯度大、易脹裂的問題。

技術領域

本發明屬于燃氣輪機技術及能量回收和利用技術領域，具體涉及一種具有多級特斯拉渦輪機的微型燃氣輪機聯合循環系統。

背景技術

微型燃氣輪機是一類新近發展起來的小型熱力發動機，其單機功率范圍為25～300kW，基本技術特征是采用徑流式葉輪機械以及回熱循環。現有技術中通常采用換熱器對微型燃氣輪機排氣的熱量進行回收利用，然后將經過換熱器的尾氣排向大氣；然而通過換熱器的尾氣依舊具有一定的余熱，現有技術中，也有對于換熱器排出的尾氣能量進行回收利用的，通常采用的都是旋轉機械，例如渦輪等，以對尾氣能量進行回收利用。但是對于小功率的微型燃氣輪機，由于換熱器排出的尾氣溫度相對較低，同時尾氣量又少，旋轉機械無法有效回收這部分能量。

同時，太陽能熱發電主要有槽式熱發電、線性菲涅爾熱發電、塔式熱發電和碟式熱發電技術。原理主要是利用聚光拋物面反射鏡將太陽光聚集起來,通過光熱轉換及換熱裝置產生蒸汽或加熱流體驅動熱機進行發電：其優點在于該技術可吸收全波段的太陽光、可通過蓄熱以及燃料補充實現晝夜連續發電。但是目前的太陽能發電系統中的反射鏡大多是固定安裝，通過固定在某一固定角度的反射鏡來吸收太陽光，該角度是經過計算的最優角度。但是，由于反射鏡固定，而太陽是轉動的，就會存在太陽并不總是直射反射鏡的問題，在太陽斜射反射鏡時，其反射的太陽光較少，使太陽能不能被充分利用，造成能源浪費。現有技術中，燃氣輪機是固定在地面上，無法進行追蹤太陽光，難以做到太陽能的高效利用。

此外，現有換熱器為平行的面積較大的兩片板，換熱板因與燃燒室換熱導致入口端至出口端溫度梯度大；由于換熱板面積大，板的外圍沒有約束力，板內空氣壓力大容易使板從中部脹裂。傳統換熱器的換熱板上下兩板的兩側通過焊接或鉚接，由于板過長導致焊縫長容易漏氣，對工藝要求高。因此，現有換熱器的使用壽命有限，難以在野外等工況條件下長期、穩定運行，制造和維護成本高。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種微型燃氣輪機聯合循環系統，該循環系統能夠更進一步地回收利用換熱器排氣中攜帶的能量，進而提高整個微型燃氣輪機的效率，同時，該循環系統可同時解決SOFC發電余熱和換熱器排氣余熱的回收問題，將系統中各環節產出的熱量循環利用，可提高整個系統的發電和回收效率，同時可集成設置，占用空間小，此外，該循環系統通過對太陽能的追蹤，做到太陽能的高效利用，以提高系統發電效率，另外，解決現有換熱器溫度梯度大、易脹裂的問題。

本發明的技術解決方案是：一種微型燃氣輪機聯合循環系統，包括微型燃氣輪機，所述聯合循環系統還包括燃料電池系統，蒸汽發電系統，太陽能接收器中的至少一個；

所述微型燃氣輪機，包括燃燒室105，換熱器101、空壓機102、特斯拉渦輪機100、啟發一體式電機103，所述換熱器101為多腔體式換熱裝置。

進一步的，所述多腔體式換熱裝置包括燃燒室105，換熱器101、空壓機102、特斯拉渦輪機100、啟發一體式電機103，所述換熱器為多腔體式換熱裝置，其包括至少兩個換熱單元，所述換熱單元包括輸入板和輸出板，所述輸入板和輸出板的側面通過扣合裝置密封連接，所述一對相鄰的輸入板和輸出板之間圍成換熱腔體。

進一步的，所述燃料電池系統，包括燃料電池，所述換熱器的出口連接燃料電池進口用于為燃料電池提供燃燒氣體，所述燃料電池尾氣出口連接多級特斯拉渦輪機進口用于為多級特斯拉渦輪機提供做功氣體。