一种发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及发电技术领域，特别涉及一种发电系统。


背景技术：

2.随着电力技术的发展，人们正在探索更多类型的发电方式。如可以采用火力发电、核能发电以及风力发电等，具体可以采用燃气轮机发电组件来进行发电。但是在实现本实用新型的过程中，实用新型人发现现有技术中存在以下技术问题：当前对燃气轮机发电组件发电产生的尾气的利用率较低。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例的目的在于提供一种发电系统，解决了当前对燃气轮机发电组件发电产生的尾气的利用率较低的问题。
4.为了达到上述目的，本实用新型实施例提供一种发电系统，包括：燃烧室、燃气轮机发电组件、锅炉、蒸汽轮机发电组件和燃料电池发电组件，所述燃气轮机发电组件的第一进气口与所述燃烧室连接，所述燃气轮机发电组件的第一出气口与所述锅炉的第二进气口连接，所述锅炉的第二出气口与所述燃料电池发电组件连接，所述锅炉的第三出气口与外界环境连通，所述锅炉内设置有第一换热器，所述第一换热器与所述蒸汽轮机发电组件构成循环回路。
5.可选地，所述燃料电池发电组件与所述燃烧室连接。
6.可选地，所述燃料电池发电组件为氢燃料电池发电组件，所述氢燃料电池发电组件包括储氢装置和氢燃料电池发电装置，所述储氢装置的第一端口与所述第二出气口连接，所述储氢装置的第二端口与所述氢燃料电池发电装置连接。
7.可选地，所述储氢装置内设置有第二换热器，所述储氢装置的第一端口与所述第二换热器连接。
8.可选地，所述储氢装置的第三端口与所述外界环境连通。
9.可选地，所述氢燃料电池发电组件为固定式发电组件或者固定式热电联产组件。
10.可选地，所述氢燃料电池发电装置包括燃料电池，所述燃料电池为固定氧化物燃料电池或者熔融碳酸盐燃料电池。
11.可选地，所述循环回路中设置有给水泵和凝汽器。
12.可选地，所述燃气轮机发电组件包括燃气轮机和燃气轮机发电机，所述燃气轮机的第一进气口与所述燃烧室连接，所述燃气轮机的第一出气口与所述锅炉的第二进气口连接，所述燃气轮机发电机与所述燃气轮机连接。
13.可选地，所述蒸汽轮机发电组件包括蒸汽轮机和蒸汽轮机发电机，所述第一换热器与所述蒸汽轮机构成所述循环回路，所述蒸汽轮机发电机与所述蒸汽轮机连接。
14.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
15.本实用新型实施例中，发电系统包括：燃烧室、燃气轮机发电组件、锅炉、蒸汽轮机
发电组件和燃料电池发电组件，所述燃气轮机发电组件的第一进气口与所述燃烧室连接，所述燃气轮机发电组件的第一出气口与所述锅炉的第二进气口连接，所述锅炉的第二出气口与所述燃料电池发电组件连接，所述锅炉的第三出气口与外界环境连通，所述锅炉内设置有第一换热器，所述第一换热器与所述蒸汽轮机发电组件构成循环回路。这样，由于燃气轮机发电组件的尾气可以通过锅炉的第二出气口进入燃料电池发电组件，在尾气的作用下，可以使得燃料电池组件发生电化学反应，从而实现电力输出，通过上述方式实现了提高了对燃气轮机发电组件发电产生的尾气的利用率。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例提供的一种发电系统的结构示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种发电系统的结构示意图，如图1所示，发电系统包括：燃烧室10、燃气轮机发电组件20、锅炉30、蒸汽轮机发电组件40和燃料电池发电组件50，所述燃气轮机发电组件20的第一进气口与所述燃烧室10连接，所述燃气轮机发电组件20的第一出气口与所述锅炉30的第二进气口连接，所述锅炉30的第二出气口与所述燃料电池发电组件50连接，所述锅炉30的第三出气口与外界环境连通，所述锅炉30内设置有第一换热器31，所述第一换热器31与所述蒸汽轮机发电组件40构成循环回路。
19.其中，本实用新型实施例的工作原理可以参见以下表述：
20.天然气和高压空气可以在燃烧室10中充分燃烧，从而产生高温高压烟气，而上述高温高压烟气进入至燃气轮机发电组件20中，可以驱动燃气轮机发电组件20做功发电，同时，燃气轮机发电组件20中排出的尾气的温度较高(温度通常为500
‑
600℃)，而上述尾气可以进入锅炉30中，可以与第一换热器31中的水进行换热，而进行换热之后的水(温度也较高)可以进入蒸汽轮机发电组件40中驱动蒸汽轮机发电组件40做功发电，同时，与第一换热器31中的水进行换热后的至少一部分尾气(该部分尾气的温度同样可以较高，例如：温度可以为100℃)可以进入燃料电池发电组件50中，以使燃料电池发电组件50进行发电，也就是说：由于燃气轮机发电组件20的尾气可以通过锅炉30的第二出气口进入燃料电池发电组件50，在尾气的作用下，可以使得燃料电池组件发生电化学反应，从而实现电力输出，通过上述方式实现了提高了对燃气轮机发电组件20发电产生的尾气的利用率。
21.另外，作为一种可选的实施方式，锅炉30中还可以包括温度传感器和控制器，通过检测尾气的温度，在温度大于或等于预设阈值的情况下，控制器打开第二出气口，使得尾气进入燃料电池发电组件50中，在温度小于预设阈值的情况下，控制器打开第三出气口，使得锅炉30中温度较低的尾气可以通过第三出气口直接排放至外界环境中，这样，通过上述方式可以降低高温尾气对外界环境的污染，同时还进一步提高了对高温尾气的利用率。
22.需要说明的是，本实用新型实施例中的锅炉30也可以被称作为余热锅炉，余热锅
炉可以为卧式锅炉或者立式锅炉(具体可以根据场地条件或者发电系统的各部件的大小所选用)，从而增加了锅炉30的多样性；而上述第一换热器31中的水也可以被称作为水工质，另外，发电系统还可以包括烟囱60，且第三出气口可以与烟囱60连接，这样，使得尾气可以通过烟囱60排出至外界环境中，且可以根据烟囱60的出口朝向从而调整尾气的排出方向。
23.当然，燃料电池发电组件50的具体发电原理在此不做限定，例如：作为一种可选的实施方式，燃料电池发电组件50可以采用甲醇燃料电池(dmfc)或者固体氧化物燃料电池(sofc)。
24.作为另一种可选的实施方式，参见图1，所述燃料电池发电组件50为氢燃料电池发电组件，所述氢燃料电池发电组件包括储氢装置51和氢燃料电池发电装置52，所述储氢装置51的第一端口与所述第二出气口连接，所述储氢装置51的第二端口与所述氢燃料电池发电装置52连接。
25.需要说明的是，储氢装置51的第一端口与第二出气口之间可以设置有控制阀门，用于控制第一端口与第二出气口之间的关闭与打开。同时，储氢装置51和氢燃料电池发电装置52之间也可以设置有控制阀门，用于控制储氢装置51和氢燃料电池发电装置52之间的关闭与打开。
26.其中，储氢装置51的第一端口可以被称作为高温烟气(也可以被称作为烟气的尾气或者尾气)入口，第二端口可以被称作为氢气出口，后文中的第三端口可以被称作为低温烟气出口。
27.其中，当温度较高的尾气进入储氢装置51，可以将热量传递至储氢装置51内部，从而使得储氢装置51可以以一定速率析出氢气，而氢气可以进入氢燃料电池发电装置52中，在高温高压下发生电化学反应，实现化学能到电能的转化，实现电力的输出。需要说明的是，储氢装置51析出氢气的速率与氢气在储氢装置51的存储形式以及氢燃料电池发电装置52中氢燃料电池的容量相关，例如：氢气可以通过固态或者有机液态的形式储存在储氢装置51中。
28.这样，通过尾气可以促进氢气在储氢装置51和氢燃料电池发电装置52之间的传递，从而实现发电，进而进一步提高了发电系统的发电量，以及提高了对尾气的利用率。
29.需要说明的是，在氢燃料电池发电组件中未被利用的尾气和氢燃料电池发电组件发电产生的尾部烟气也可以进行回收利用，例如：作为一种可选的实施方式，所述燃料电池发电组件50与所述燃烧室10连接。这样，可以将上述未被利用的尾气和氢燃料电池发电组件发电产生的尾部烟气回收至燃烧室10中进行再次燃烧，从而实现了尾气的温度的梯级利用，提高了能量利用效率，同时还提高了发电系统的发电效率。
30.当然，作为另一种可选的实施方式，所述燃料电池发电组件50与储气装置连接，这样，通过储气装置可以对未被利用的尾气和氢燃料电池发电组件发电产生的尾部烟气进行收集，以方便后续利用。而储气装置可以为储气室或者储气罐等，具体形式在此不做限定。
31.作为另一种可选的实施方式，所述储氢装置51的第三端口与所述外界环境连通。这样，储氢装置51可以将已经进行热交换之后的尾气(即该尾气的温度已经降低)直接排放至外界环境中，从而在提高了尾气的利用率的同时，还方便了对利用过后的尾气的排放，降低了对外界环境的污染。
32.需要说明的是，储氢装置51的第三端口可以直接与上述的烟囱60连接，从而通过
烟囱60实现了与外界环境的连通。当然，储氢装置51的第三端口与烟囱60之间也可以设置有控制阀门，用于控制第三端口与烟囱60之间的关闭与打开。
33.作为一种可选的实施方式，所述储氢装置51内设置有第二换热器，所述储氢装置51的第一端口与所述第二换热器连接。同时，储氢装置51内还可以设置有用于储存氢的储能器件，而上述储能器件中的氢可以以有机液态或者固态的形式存储。而第二换热器中换得的热量可以传递给储能器件，以供储能器件析出氢气。
34.这样，通过第二换热器从而可以方便尾气与储氢装置51之间的热交换，提高了热交换的效率，从而方便储氢装置51析出氢气。
35.作为一种可选的实施方式，所述氢燃料电池发电组件为固定式发电组件或者固定式热电联产组件。这样，进一步增强了氢燃料电池发电组件的种类的多样性。
36.另外，当氢燃料电池发电组件为固定式发电组件时，可以将氢燃料电池发电组件产生的尾气全部输送至燃烧室10中，以实现尾气的循环利用；当氢燃料电池发电组件为固定式热电联产组件时，可以将氢燃料电池发电组件产生的一部分尾气输送至燃烧室10中，以实现尾气的循环利用，同时还可以将将氢燃料电池发电组件产生的另一部分尾气输送至供热器件中，以实现供热。
37.作为一种可选的实施方式，所述氢燃料电池发电装置52包括燃料电池，所述燃料电池为固定氧化物燃料电池或者熔融碳酸盐燃料电池。这样，增强了燃料电池的多样性，且使得燃料电池的储存更加方便。
38.另外，氢燃料电池发电装置52还可以包括发电机，这样，通过燃料电池和发电机可以将化学能转化为电能，从而实现发电，进而进一步提高了发电系统的发电量。
39.作为一种可选的实施方式，所述循环回路中设置有给水泵70和凝汽器71。这样，通过给水泵70可以为水在循环回路中的流动提供动力，而凝汽器71可以实现水蒸气在气态和液态之间的切换，从而方便水在循环回路中的循环使用。
40.作为一种可选的实施方式，参见图1，所述燃气轮机发电组件20包括燃气轮机21和燃气轮机发电机22，所述燃气轮机21的第一进气口与所述燃烧室10连接，所述燃气轮机21的第一出气口与所述锅炉30的第二进气口连接，所述燃气轮机发电机22与所述燃气轮机21连接。
41.其中，燃气轮机21可以重型燃气轮机，等级可以大于或等于50mv。
42.这样，烟气可以在燃气轮机21中燃烧，同时驱动燃气轮机发电机22进行发电，从而提升了发电系统的发电量。
43.作为一种可选的实施方式，参见图1，所述蒸汽轮机发电组件40包括蒸汽轮机41和蒸汽轮机发电机42，所述第一换热器31与所述蒸汽轮机41构成所述循环回路，所述蒸汽轮机发电机42与所述蒸汽轮机41连接。
44.这样，与尾气进行换热之后的水工质可以进入蒸汽轮机41中，同时驱动蒸汽轮机发电机42发电，从而进一步提升了发电系统的发电量。
45.需要说明的是，上述燃气轮机发电组件20、蒸汽轮机发电组件40和燃料电池发电组件50发出的电可以直接通过线路并入电网，从而实现并网发电，同时，上述发出的电还可以实现对厂区或者工业区等一部分区域的供电，即实现自主供电。具体供电方式(即并网发电还是自主供电)可以根据发出的电量大小来决定。
46.另外，在燃气轮机发电组件20、蒸汽轮机发电组件40和燃料电池发电组件50其中一个检修或者故障时，可以通过其余正常工作的部件来进行发电，这样，通过燃气轮机发电组件20、蒸汽轮机发电组件40和燃料电池发电组件50发电从而提高了发电系统的可靠性和输出电量。
47.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。