[發明專利]一種中冷回熱燃氣輪機與制冷劑復合底循環的聯合系統

在審

• 申請號: 202110291368.8
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112796887A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 郭宣華
• 申請（專利權）人: 郭宣華
• 主分類號: F02C6/18
• 分類號: F02C6/18;F01K25/10;F01K7/32
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 袁克來

本發明公開了一種中冷回熱燃氣輪機與制冷劑復合底循環的聯合系統，中冷回熱燃氣輪機內具有進氣冷卻器、主回熱器和多個中冷器；制冷劑復合底循環包括煙氣換熱器、第一制冷劑渦輪、冷凝器、加壓泵、第一溫降裝置、第一壓縮機和換熱器；所述煙氣換熱器包括入氣端、出氣端、入制冷劑端和出制冷劑端，入氣端與主回熱器連通，出制冷劑端與第一制冷劑渦輪連通，第一制冷劑渦輪與冷凝器連通，冷凝器與加壓泵連通，加壓泵與多個中冷器均連通，中冷器與入制冷劑端連通；本裝置可以解決一級中冷回熱燃氣輪機與卡琳娜/亞臨界有機朗肯底循環聯合系統存在全負荷下的循環總效率低，頂循環余熱利用率低的問題。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機技術領域，具體涉及一種中冷回熱燃氣輪機與制冷劑復合底循環的聯合系統。

背景技術

在1950年代，中冷回熱燃氣輪機在陸上電廠甚至船用推進裝置中較為普遍，但是自1960年代以來燃氣-蒸汽聯合循環發展以來，由于中冷器和回熱器體積龐大且循環總效率較低，中冷回熱燃氣輪機迅速消失了，原因在于受管式熱交換技術的限制以及缺乏適當的底部循環。

盡管近年來勞斯萊斯WR-21發動機已經證明了板翅式換熱器的緊湊性，但中冷回熱燃氣輪機仍然缺乏強大的底部循環功能，無法充分利用頂循環的余熱進而與三壓再熱燃氣-蒸汽聯合循環在設計點(即全負荷)效率方面展開競爭。

此外，隨著間斷性可再生能源發揮著越來越重要的作用，火力發電廠的部分負荷效率，啟動時間和變負荷速率已成為關鍵指標，而燃氣-蒸汽聯合循環遭受嚴重的部分負荷效率下降和負荷變化期間響應緩慢的困擾。

在炎熱天氣中，當社會用電功率需求達到峰值時，傳統的簡單循環和燃氣-蒸汽聯合循環的功率輸出卻大大降低。勞斯萊斯WR-21艦用中冷回熱燃其輪機在熱帶海洋上的功率輸出也會急劇下降。

目前，業界中有人使用亞臨界有機朗肯循環作為一級中冷回熱燃氣輪機的底循環組成聯合系統，也有使用卡琳娜循環(氨水)作為一級中冷回熱燃氣輪機的底循環組成聯合系統，以提升聯合系統的總效率；然而使用亞臨界有機朗肯循環和卡琳娜循環(氨水)作為一級中冷回熱燃氣輪機的底循環時由于無法促成頂循環的高效率而且對頂循環的余熱利用率偏低，總效率還是不夠高，且在炎熱潮濕的夏季會出現動力輸出明顯降低的問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種中冷回熱燃氣輪機與制冷劑復合底循環的聯合系統，本裝置可以解決一級中冷回熱燃氣輪機與卡琳娜/亞臨界有機朗肯底循環聯合系統存在全負荷下的循環總效率低，頂循環余熱利用率低的問題；也可以解決常規燃氣-蒸汽聯合循環在部分負荷下效率衰減嚴重以及在高溫氣候條件下動力輸出明顯降低的技術問題，本裝置可能成為繼蒸汽朗肯循環、燃氣-蒸汽聯合循環之后的第三種陸上主力熱力發電技術，也有潛力成為效率最高的燃機船舶推進方案。

一種中冷回熱燃氣輪機與制冷劑復合底循環的聯合系統，包括中冷回熱燃氣輪機和制冷劑復合底循環；

所述中冷回熱燃氣輪機內具有進氣冷卻器、主回熱器和多個中冷器；

所述制冷劑復合底循環包括煙氣換熱器、第一制冷劑渦輪、冷凝器、加壓泵、第一溫降裝置、第一壓縮機和換熱器；

所述煙氣換熱器包括入氣端、出氣端、入制冷劑端和出制冷劑端，

所述入氣端與主回熱器連通，出制冷劑端與第一制冷劑渦輪連通，第一制冷劑渦輪與冷凝器連通，冷凝器與加壓泵連通，加壓泵與多個中冷器均連通，中冷器與入制冷劑端連通；冷凝器用于冷卻制冷劑并輸送至加壓泵；加壓泵用于將制冷劑加壓到超過臨界壓力并輸送至中冷器，中冷器用于將制冷劑預熱或加熱并輸送到煙氣換熱器，煙氣換熱器用于將制冷劑和回熱器輸入的氣體進行換熱，煙氣換熱器將制冷劑加熱到超過臨界溫度并輸送至第一制冷劑渦輪，第一制冷劑渦輪利用制冷劑做功并輸送至冷凝器，煙氣換熱器將主回熱器輸入的煙氣進行降溫；