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双热源燃气轮机装置的制作方法

2022-11-30 08:28:29 来源:中国专利 TAG:

1.本发明属于热力学与热动技术领域。


背景技术:

2.冷需求、热需求和动力需求,为人类生活与生产当中所常见;其中,将高温热能通过热动装置转换为机械能,是人类获得动力或电力的重要手段。
3.燃料是提供高温热能的重要选项,比如天然气通过燃烧为燃气轮机装置提供高温驱动热能;在钢铁生产和焦化生产等装置中,高温余热是伴生的高温热资源,这些高温热资源同样能够通过蒸汽动力装置或其它热动装置部分地转化为机械能。不过,在燃料通过燃烧独立用作热动装置的驱动热能,以及高温余热独立用作热动装置的驱动热能这样的技术中,其热能转换为机械能的系统中常常存在着较大的温差不可逆损失,尤以燃料燃烧过程中存在的温差不可逆损失为重。
4.人们需要简单、主动、安全、高效地利用能源来获得动力。为此,本发明给出了将热源介质(高温余热)与燃料合理搭配使用,实现取长补短和优势互补,大幅度提升高温余热的热变功效率,减少温室气体排放,并能够显著降低燃料成本的双热源燃气轮机装置。


技术实现要素:

5.本发明主要目的是要提供双热源燃气轮机装置,具体

技术实现要素:
分项阐述如下:
6.1.双热源燃气轮机装置,主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器和燃烧室所组成;外部有空气通道与压缩机连通,压缩机还有空气通道经热源热交换器与燃烧室连通,外部还有燃料通道与燃烧室连通,燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通,燃气轮机还有燃气通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机连接压缩机并传输动力,形成双热源燃气轮机装置。
7.2.双热源燃气轮机装置,主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机连通,压缩机还有空气通道经回热器和热源热交换器与燃烧室连通,外部还有燃料通道与燃烧室连通,燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通,燃气轮机还有燃气通道经回热器与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机连接压缩机并传输动力,形成双热源燃气轮机装置。
8.3.双热源燃气轮机装置,主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机连通,压缩机还有空气通道经热源热交换器和回热器与燃烧室连通,外部还有燃料通道与燃烧室连通,燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通,燃气轮机还有燃气通道经回热器与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机连接压缩机并传输动力,形成双热源燃气轮机装置。
9.4.双热源燃气轮机装置,主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机连通,压缩机还有空气通道经回热器和热源热交换器与燃烧室连通,外部还有燃料通道与燃烧室连通,燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通,燃
气轮机还有燃气通道经回热器与自身连通之后燃气轮机再有燃气通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机连接压缩机并传输动力,形成双热源燃气轮机装置。
10.5.双热源燃气轮机装置,主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机连通,压缩机还有空气通道经热源热交换器和回热器与燃烧室连通,外部还有燃料通道与燃烧室连通,燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通,燃气轮机还有燃气通道经回热器与自身连通之后燃气轮机再有燃气通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机连接压缩机并传输动力,形成双热源燃气轮机装置。
11.6.双热源燃气轮机装置,主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机连通,压缩机还有空气通道经回热器与自身连通之后压缩机再有空气通道经热源热交换器与燃烧室连通,外部还有燃料通道与燃烧室连通,燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通,燃气轮机还有燃气通道经回热器与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机连接压缩机并传输动力,形成双热源燃气轮机装置。
12.7.双热源燃气轮机装置,主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机连通,压缩机还有空气通道经回热器与自身连通之后压缩机再有空气通道经热源热交换器与燃烧室连通,外部还有燃料通道与燃烧室连通,燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通,燃气轮机还有燃气通道经回热器与自身连通之后燃气轮机再有燃气通道与外部连通,热源热交换器还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机连接压缩机并传输动力,形成双热源燃气轮机装置。
附图说明:
13.图1是依据本发明所提供的双热源燃气轮机装置第1种原则性热力系统图。
14.图2是依据本发明所提供的双热源燃气轮机装置第2种原则性热力系统图。
15.图3是依据本发明所提供的双热源燃气轮机装置第3种原则性热力系统图。
16.图4是依据本发明所提供的双热源燃气轮机装置第4种原则性热力系统图。
17.图5是依据本发明所提供的双热源燃气轮机装置第5种原则性热力系统图。
18.图6是依据本发明所提供的双热源燃气轮机装置第6种原则性热力系统图。
19.图7是依据本发明所提供的双热源燃气轮机装置第7种原则性热力系统图。
20.图中,1-压缩机,2-燃气轮机,3-热源热交换器,4-燃烧室,5
‑‑
回热器。
具体实施方式:
21.首先要说明的是,在结构和流程的表述上,非必要情况下不重复进行;对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
22.图1所示的双热源燃气轮机装置是这样实现的:
23.(1)结构上,它主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器和燃烧室所组成;外部有空气通道与压缩机1连通,压缩机1还有空气通道经热源热交换器3与燃烧室4连通,外部还有燃料通道与燃烧室4连通,燃烧室4还有燃气通道与燃气轮机2连通,燃气轮机2还有燃气通
道与外部连通,热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
24.(2)流程上,外部空气流经压缩机1升压升温,流经热源热交换器3吸热升温,之后进入燃烧室5;外部燃料进入燃烧室5,与来自热源热交换器3的压缩空气混合并燃烧成高温高压燃气,燃烧室5排放的燃气流经燃气轮机2降压作功,之后对外排放;热源介质通过热源热交换器3提供驱动热负荷,燃料通过燃烧室5提供驱动热负荷,空气与燃气通过进出流程带走低温热负荷,燃气轮机2输出的功提供给压缩机1和外部作动力,形成双热源燃气轮机装置。
25.图2所示的双热源燃气轮机装置是这样实现的:
26.(1)结构上,它主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机1连通,压缩机1还有空气通道经回热器5和热源热交换器3与燃烧室4连通,外部还有燃料通道与燃烧室4连通,燃烧室4还有燃气通道与燃气轮机2连通,燃气轮机2还有燃气通道经回热器5与外部连通,热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
27.(2)流程上,外部空气流经压缩机1升压升温,流经回热器5和热源热交换器3逐步吸热升温,之后进入燃烧室5;外部燃料进入燃烧室5,与来自热源热交换器3的压缩空气混合并燃烧成高温高压燃气,燃烧室5排放的燃气流经燃气轮机2降压作功,流经回热器5放热降温,之后对外排放;热源介质通过热源热交换器3提供驱动热负荷,燃料通过燃烧室5提供驱动热负荷,空气与燃气通过进出流程带走低温热负荷,燃气轮机2输出的功提供给压缩机1和外部作动力,形成双热源燃气轮机装置。
28.图3所示的双热源燃气轮机装置是这样实现的:
29.(1)结构上,它主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机1连通,压缩机1还有空气通道经热源热交换器3和回热器5与燃烧室4连通,外部还有燃料通道与燃烧室4连通,燃烧室4还有燃气通道与燃气轮机2连通,燃气轮机2还有燃气通道经回热器5与外部连通,热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
30.(2)流程上,外部空气流经压缩机1升压升温,流经热源热交换器3和回热器5逐步吸热升温,之后进入燃烧室5;外部燃料进入燃烧室5,与来自回热器5的压缩空气混合并燃烧成高温高压燃气,燃烧室5排放的燃气流经燃气轮机2降压作功,流经回热器5放热降温,之后对外排放;热源介质通过热源热交换器3提供驱动热负荷,燃料通过燃烧室5提供驱动热负荷,空气与燃气通过进出流程带走低温热负荷,燃气轮机2输出的功提供给压缩机1和外部作动力,形成双热源燃气轮机装置。
31.图4所示的双热源燃气轮机装置是这样实现的:
32.(1)结构上,它主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机1连通,压缩机1还有空气通道经回热器5和热源热交换器3与燃烧室4连通,外部还有燃料通道与燃烧室4连通,燃烧室4还有燃气通道与燃气轮机2连通,燃气轮机2还有燃气通道经回热器5与自身连通之后燃气轮机2再有燃气通道与外部连通,热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
33.(2)流程上,外部空气流经压缩机1升压升温,流经回热器5和热源热交换器3逐步
吸热升温,之后进入燃烧室5;外部燃料进入燃烧室5,与来自热源热交换器3的压缩空气混合并燃烧成高温高压燃气,燃烧室5排放的燃气提供给燃气轮机2;燃气进入燃气轮机2降压作功至一定程度之后流经回热器5放热降温,之后进入燃气轮机2继续降压作功和对外排放;热源介质通过热源热交换器3提供驱动热负荷,燃料通过燃烧室5提供驱动热负荷,空气与燃气通过进出流程带走低温热负荷,燃气轮机2输出的功提供给压缩机1和外部作动力,形成双热源燃气轮机装置。
34.图5所示的双热源燃气轮机装置是这样实现的:
35.(1)结构上,它主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机1连通,压缩机1还有空气通道经热源热交换器3和回热器5与燃烧室4连通,外部还有燃料通道与燃烧室4连通,燃烧室4还有燃气通道与燃气轮机2连通,燃气轮机2还有燃气通道经回热器5与自身连通之后燃气轮机2再有燃气通道与外部连通,热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
36.(2)流程上,外部空气流经压缩机1升压升温,流经热源热交换器3和回热器5逐步吸热升温,之后进入燃烧室5;外部燃料进入燃烧室5,与来自回热器5的压缩空气混合并燃烧成高温高压燃气,燃烧室5排放的燃气提供给燃气轮机2;燃气进入燃气轮机2降压作功至一定程度之后流经回热器5放热降温,之后进入燃气轮机2继续降压作功和对外排放;热源介质通过热源热交换器3提供驱动热负荷,燃料通过燃烧室5提供驱动热负荷,空气与燃气通过进出流程带走低温热负荷,燃气轮机2输出的功提供给压缩机1和外部作动力,形成双热源燃气轮机装置。
37.图6所示的双热源燃气轮机装置是这样实现的:
38.(1)结构上,它主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机1连通,压缩机1还有空气通道经回热器5与自身连通之后压缩机1再有空气通道经热源热交换器3与燃烧室4连通,外部还有燃料通道与燃烧室4连通,燃烧室4还有燃气通道与燃气轮机2连通,燃气轮机2还有燃气通道经回热器5与外部连通,热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
39.(2)流程上,外部空气进入压缩机1升压升温至一定程度之后流经回热器5吸热升温,之后进入压缩机1继续升压升温;压缩机1排放的空气流经热源热交换器3吸热升温,之后进入燃烧室5;外部燃料进入燃烧室5,与来自热源热交换器3的压缩空气混合并燃烧成高温高压燃气,燃烧室5排放的燃气流经燃气轮机2降压作功,流经回热器5放热降温,之后对外排放;热源介质通过热源热交换器3提供驱动热负荷,燃料通过燃烧室5提供驱动热负荷,空气与燃气通过进出流程带走低温热负荷,燃气轮机2输出的功提供给压缩机1和外部作动力,形成双热源燃气轮机装置。
40.图7所示的双热源燃气轮机装置是这样实现的:
41.(1)结构上,它主要由压缩机、燃气轮机、热源热交换器、燃烧室和回热器所组成;外部有空气通道与压缩机1连通,压缩机1还有空气通道经回热器5与自身连通之后压缩机1再有空气通道经热源热交换器3与燃烧室4连通,外部还有燃料通道与燃烧室4连通,燃烧室4还有燃气通道与燃气轮机2连通,燃气轮机2还有燃气通道经回热器5与自身连通之后燃气轮机2再有燃气通道与外部连通,热源热交换器3还有热源介质通道与外部连通,燃气轮机2连接压缩机1并传输动力。
42.(2)流程上,外部空气进入压缩机1升压升温至一定程度之后流经回热器5吸热升温,之后进入压缩机1继续升压升温;压缩机1排放的空气流经热源热交换器3吸热升温,之后进入燃烧室5;外部燃料进入燃烧室5,与来自热源热交换器3的压缩空气混合并燃烧成高温高压燃气,燃烧室5排放的燃气提供给燃气轮机2;燃气进入燃气轮机2降压作功至一定程度之后流经回热器5放热降温,之后进入燃气轮机2继续降压作功和对外排放;热源介质通过热源热交换器3提供驱动热负荷,燃料通过燃烧室5提供驱动热负荷,空气与燃气通过进出流程带走低温热负荷,燃气轮机2输出的功提供给压缩机1和外部作动力,形成双热源燃气轮机装置。
43.本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的双热源燃气轮机装置,具有如下效果和优势:
44.(1)热源介质与燃料合理搭配,合建驱动热源,提高热力学完善度。
45.(2)热源介质发挥出燃料效果,大幅度提升热源介质转换为机械能的利用价值。
46.(3)高温驱动热负荷实现分级利用,显著降低温差不可逆损失,有效提升热变功效率。
47.(4)热源介质用于压缩空气参数提升,有效降低燃料燃烧过程中的温差不可逆损失。
48.(5)热源介质实现深度利用,有效提高能源/余热利用效率。
49.(6)热源介质可用于/有助于降低顶部燃气轮机循环系统压缩比,提升循环工质流量,增大动力装置负荷。
50.(7)有效扩展联合循环动力装置使用驱动能源的范围,降低装置能耗成本。
51.(8)提升燃料利用价值,减少温室气体排放,减少污染物排放,节能减排效益突出。
52.(9)结构简单,流程合理,方案丰富,有利于降低装置的制造成本和扩展技术应用范围。
再多了解一些

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