回热循环燃气轮机系统及冷热电联供系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种回热循环燃气轮机系统及冷热电联供系统。回热循环燃气轮机系统包括压气机、空气回热器、燃烧室、透平、蒸汽回热器、蒸汽通道。压气机具有一压缩空气出口。空气回热器用以对所述压气机的压缩空气出口的压缩空气进行预热。燃烧室接收所述被预热的压缩空气并在参与燃烧后排出燃烧产物。透平接收所述燃烧产物并在所述燃烧产物做工后排出废气，所述废气被引入所述空气回热器以与所述压缩空气进行热交换。蒸汽回热器与空气回热器连接以接收流过所述空气回热器的废气。蒸汽通道通过所述蒸汽回热器，使得所述蒸汽通道内的水吸收所述废气的热量而变成蒸汽。蒸汽通道与透平或燃烧室连接，使得所述蒸汽被注入透平或燃烧室。
【专利说明】
回热循环燃气轮机系统及冷热电联供系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种燃气轮机系统，特别是涉及带回热循环的燃气轮机系统及冷热电联供系统。
【背景技术】
[0002]带回热循环的燃气轮机系统是已知的。在这种系统中，透平排出的废气通入回热器中，同时压气机提供的压缩空气先通入回热器中利用透平废气先进行预热，然后通入燃烧室参与燃烧以形成燃烧产物，即燃气工质。由于压缩空气先进行了预热，对于提供相同温度和压力的燃烧产物，投入燃烧室内的燃料相对减少，从而提高了系统的热效率。在冷热电联产系统中，通常在回热器后面连接一溴化锂机组满足制冷的需求。如果暂时没有制冷的需求，那么这种系统就会浪费较多的废气余热。而且，制冷的需求量有时也会变化，系统需要采用一些机制能适应这种变化。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本文提出一种回热循环燃气轮机系统，其能根据冷热电的需求，采取灵活的运行方式以适应冷热电的需求变化。
[0004]本文提出一种冷热电联供系统，其能根据冷热电的需求，采取灵活的运行方式以适应冷热电的需求变化。
[0005]本文提出的回热循环燃气轮机系统包括压气机、空气回热器、燃烧室、透平、蒸汽回热器、蒸汽通道。压气机具有一压缩空气出口。空气回热器用以对所述压气机的压缩空气出口的压缩空气进行预热。燃烧室接收所述被预热的压缩空气并在参与燃烧后排出燃烧产物。透平接收所述燃烧产物并在所述燃烧产物做工后排出废气，所述废气被引入所述空气回热器以与所述压缩空气进行热交换。蒸汽回热器与空气回热器连接以接收流过所述空气回热器的废气。蒸汽通道通过所述蒸汽回热器，使得所述蒸汽通道内的水吸收所述废气的热量而变成蒸汽，所述蒸汽通道与所述透平或燃烧室连接，使得所述蒸汽被注入所述透平或所述燃烧室。
[0006]在一实施例中，回热循环燃气轮机系统包括溴化锂机组，溴化锂机组与回热循环燃气轮机系统的连接点位于所述空气回热器和所述蒸汽回热器之间。所述连接点设有废气流量控制装置，所述废气流量控制装置构造成用以控制所述废气流过所述空气回热器后向所述蒸汽回热器和所述溴化锂机组的各自流量。
[0007]在一实施例中，所述压气机的压缩空气出口通过第一压缩空气通道与所述空气回热器连通，所述压气机的压缩空气出口还通过第二压缩空气通道与所述燃烧室连通，且所述第一压缩空气通道和第二压缩空气通道之间设置压缩空气流量控制装置，所述压缩气孔流量控制装置构造成用以控制所述第一压缩空气通道和第二压缩空气通道内的各自压缩空气流量。
[0008]在一实施例中，该系统还包括气液分离器。该气液分离器包括接收流过所述蒸汽回热器的废气的废气入口、与所述压气机的入口连通的气体出口和与所述蒸汽通道的入口连通的液体出口。
[0009]在一实施例中，所述透平具有燃气入口和蒸汽入口，所述燃气入口和蒸汽入口分别用以接收所述燃烧产物和所述蒸汽。所述透平包括沿圆周方向划分的燃气做工部和蒸汽做工部，从所述燃气入口注入的燃烧产物实质上仅在所述燃气做工部上做工，从所述蒸汽入口注入的蒸汽实质上仅在所述蒸汽做工部上做工。
[0010]本文提出的另一种冷热电联供系统包括压气机、空气回热器、燃烧室、透平、发电机、溴化锂机组、蒸汽回热器、蒸汽通道、废气流量控制装置。压气机具有一压缩空气出口。空气回热器用以对所述压气机的压缩空气出口的压缩空气进行预热。所述燃烧室接收所述被预热的压缩空气并在所述压缩空气参与燃烧后排出燃烧产物。透平接收所述燃烧产物并在所述燃烧产物做工后排出废气，所述废气被引入所述空气回热器以与所述压缩空气进行热交换。所述发电机与所述透平驱动连接以被所述透平驱动发电。所述溴化锂机组与所述空气回热器连接以接收流过所述空气回热器的废气。所述蒸汽回热器与所述空气回热器连接以接收流过所述空气回热器的废气。所述蒸汽通道通过所述蒸汽回热器，使得所述蒸汽通道内的水吸收所述废气的热量而形成在所述透平上做工的蒸汽工质。所述废气流量控制装置构造成用以控制所述废气流过所述空气回热器后流向所述蒸汽回热器和溴化锂机组的各自流量。
[0011]在一实施例中，所述废气流量控制装置为三通阀，所述三通阀包括一个入口和两个出口，所述一个入口与所述空气回热器连通，所述两个出口分别与所述溴化锂机组和所述蒸汽回热器连通。
[0012]在一实施例中，所述冷热电联供系统包括第一压缩空气通道、第二压缩空气通道、三通阀。所述第一压缩空气通道连通于所述压气机的压缩空气出口与所述空气回热器之间。所述第二压缩空气通道连通于所述压气机的压缩空气出口与所述燃烧室之间。所述三通阀包括一个入口和两个出口，所述入口与所述压气机的压缩空气出口连通，所述两个出口分别与所述第一压缩空气通道和所述第二压缩空气通道连通。
[0013]本文还提出一种回热循环燃气轮机系统，包括透平、空气回热器、燃气工质通道、蒸汽工质通道、蒸汽回热器。所述空气回热器用以接收所述透平排出的废气。所述燃气工质通道用以提供在所述透平上做工的燃气工质，所述燃气工质通道通过所述空气回热器以吸收所述空气回热器中的废气的一部分热量。所述蒸汽工质通道用以提供在所述透平上做工的蒸汽工质。所述蒸汽回热器设置在所述空气回热器下游以接收所述空气回热器排出的废气，所述蒸汽工质通道通过所述蒸汽回热器以吸收所述蒸汽回热器中的废气的另一部分热量从而将所述蒸汽工质通道中的水变成所述蒸汽工质。而且，该系统可视情况包括气液分离器。所述气液分离器包括接收流过所述蒸汽回热器的废气的废气入口、与压气机的入口连通的气体出口和与所述蒸汽工质通道的入口连通的液体出口。
[0014]综上所述，上述实施例通过多级吸收透平排气的热量，可以更大程度的回收透平尾气的余热，提高系统的效率。另外，通过加入溴化锂机组和废气流量控制装置，可以实现一种冷热电联产系统，而且可以根据热或冷的需求变化改变系统运行方式以适应这种热或冷的变化。
【附图说明】
[0015]图1是回热循环燃气轮机系统的一个实施例的简化示意图。
[0016]图2是图1的透平简化示意图。
[0017]图3是回热循环燃气轮机系统的另一个实施例的简化示意图。
[0018]图4是回热循环燃气轮机系统的另一个实施例的简化示意图。
[0019]图5是回热循环燃气轮机系统的另一个实施例的简化示意图。
[0020]图6是回热循环燃气轮机系统的又一个实施例的简化示意图。
【具体实施方式】
[0021]在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。
[0022]图1是回热循环燃气轮机系统一实施例的简化示意图。本实施例中，回热燃气轮机系统包括压气机10、燃烧室12、透平14、发电机16、空气回热器18、蒸汽回热器20和蒸汽通道22。
[0023]压气机10用以压缩空气。压气机10可以为任何适当类型的压气机，比如轴流式或离心式压气机，可以为一级或多级，在此不加以限制。压气机10具有一压缩空气出口 11，用以排出压缩空气，参与燃烧室12内的燃烧过程。
[0024]在本实施例中，压缩空气在注入燃烧室12之前，先在空气回热器18中进行预热。空气回热器18中对压缩空气进行加热的热量来自于透平14排出的废气。压缩空气预热后再注入燃烧室12，对于产生同样温度和压力的燃烧产物而言，燃烧室12的燃料投入可以减少，因此提高了系统的热效率。
[0025]压缩空气在空气回热器18中预热后，燃烧室12接收被预热的压缩空气。压缩空气在燃烧室12内参与燃烧后形成高温高压燃烧产物并被排出。
[0026]透平14接收燃烧产物，让燃烧产物在透平14上做工，并在燃烧产物做工后排出废气。透平14排出的废气中含有大量余热，因此废气被引入空气回热器18与压缩空气进行热交换，从而对压缩空气进行预热。发电机16与透平14驱动连接以被透平14驱动发电。在此实施例中，发电机16作为系统负载的一个举例，在其他实施例中，系统负载也可以是需要被驱动的其他机构。
[0027]从透平14排出的废气流向看，蒸汽回热器20设置在空气回热器18的下游。蒸汽回热器20与空气回热器18连接以接收流过所述空气回热器的废气。蒸汽通道22与透平14连接，用于向透平14提供蒸汽工质以在透平14上做工。蒸汽通道22通过蒸汽回热器20，使得蒸汽通道22内的水吸收废气的热量而形成蒸汽。蒸汽通道22的输入可以是常温下的水。空气回热器18在经过换热后，其排出的废气温度大概还有320度左右，经过逆流式换热后，常温下的水变成蒸汽，而高温废气理论上可降低至接近常温。从能量转换的角度上看，高温废气的绝大部分能量转移到了蒸汽工质上，因此显著提高了系统的热效率。
[0028]在上述实施例中，蒸汽回热器20的排气即为整个系统的排气。理论上整个系统的排气温度可以低至接近常温，但是在其它实施例中如此低温的排气可能并不是必须的。因此，可以根据实际情形设计不同的排气温度。
[0029]同时参考图2，在所示的实施例中，透平14设有单独的燃气入口24和蒸汽入口 26。燃气入口 24接收来自燃烧室12的燃烧产物或燃气工质，而蒸汽入口 26接收来自蒸汽通道22的蒸汽工质。透平14包括沿圆周方向划分的燃气做工部28和蒸汽做工部30。燃气做工部28与燃气入口 24对应，从燃气入口 24注入的燃气工质实质上仅在燃气做工部28上做工。蒸汽做工部30与蒸汽入口 26对应，从蒸汽入口 26注入的蒸汽工质实质上仅在蒸汽做工部30上做工。
[0030]也就是说，在本实施例中，该系统是将根据布雷顿循环的做工与根据朗肯循环的做工整合在同一个透平上进行做工。相对于现有的燃气-蒸汽联合循环而言，这样可以使燃气轮机机组的结构更加紧凑。通常而言，燃气进涡轮前的温度越高，其做工能力就越高，燃气轮机热效率也就越高。但随着燃气温度的提高，对透平部件如叶片的耐热能力也提出更大挑战。一般布雷顿循环的工质温度高达1000多摄氏度，而朗肯循环的工质温度相对要低很多，通常低于700摄氏度。在该燃气轮机系统中，燃气和蒸汽在透平的不同部位各自做工，因此在任一时刻，透平只有一部分接收高温燃气的高温，而另一部分接收蒸汽的相对低温，而随着透平不停地旋转，之前接收高温的那一部分燃气做工部会不断地旋转至接收蒸汽的部位而被蒸汽冷却。由于燃气和蒸汽在不同的透平部位单独做工，因此，虽然蒸汽不断地冷却之前接收燃气高温的那些透平部位，但不会降低燃气的高温，即燃气进涡轮前的温度。换句话说，高温燃气的做工能力没有因蒸汽的加入而被削弱。
[0031 ]当然，在其它实施例中，燃气和蒸汽也可以从同一个透平入口进入到透平做工，即燃气入口和蒸汽入口为同一入口。
[0032]图3是回热循环燃气轮机系统另一实施例的简化示意图。本实施例中，回热燃气轮机系统包括压气机210、燃烧室212、透平214、发电机216、空气回热器218、蒸汽回热器220和蒸汽通道222。
[0033]压气机210用以压缩空气。压气机210可以为任何适当类型的压气机，比如轴流式或离心式压气机，可以为一级或多级，在此不加以限制。压气机210具有一压缩空气出口211，用以排出压缩空气，参与燃烧室212内的燃烧过程。
[0034]在本实施例中，系统包括第一压缩空气通道224、第二压缩空气通道226和压缩空气流量控制装置228。
[0035]第一压缩空气通道224连通于压气机的压缩空气出口 211与空气回热器218之间，用以将压缩空气通入空气回热器218。第二压缩空气通道226连通于压气机的压缩空气出口211与燃烧室212之间，用以将压缩空气通入燃烧室212。
[0036]压缩空气流量控制装置228构造成用以控制第一压缩空气通道224和第二压缩空气通道226内的各自压缩空气流量。在一种方式下，压缩空气流量控制装置228选择性地将压缩空气通过第一压缩空气通道224通入所述空气回热器或通过所述第二压缩空气通道226通入所述燃烧室。也就是说，第一压缩空气通道224和第二压缩空气通道226内的压缩空气的流量在零和最大流量之间切换，即在需要预热和不需要预热之间进行切换。在另一种方式下，压缩空气流量控制装置228分配第一压缩空气通道224和第二压缩空气通道226中的压缩空气流量。也就是说，通过压缩空气流量控制装置228来调节有多少压缩空气进行预热后再进入燃烧室212燃烧，有多少压缩空气直接进入燃烧室212进行燃烧。由此可以看出，前一种方式是后一种方式的一个特例，即压缩空气流量控制装置228将一个压缩空气通道的压缩空气流量调节为零，而将另一个压缩空气通道的压缩空气流量调节为最大。通过上述对预热的压缩空气量进行调节，可以控制空气回热器中的废气离开回热器时的温度:预热的压缩空气量大，则离开回热器的废气温度就低一些，下一级回收装置(例如蒸汽回热器220，其利用废气的热能工作，因此可视为热量回收装置)可从废气中回收的热量就少一些；预热的压缩空气量小，则离开回热器的废气温度就高一些，下一级回收装置可从废气中回收的热量就多一些。因此，可以根据下一级回收装置需要从废气中回收的热量多少来进行上述压缩空气量的调节。
[0037]无论是前一种方式还是后一种方式，压缩空气流量控制装置228都可以实施成一个三通阀228，三通阀228的一个入口与压气机的压缩空气出口 211连通，而两个出口分别与空气回热器218和燃烧室212连通。
[0038]同样，压缩空气先在空气回热器218中进行预热，再注入燃烧室212。空气回热器218中对压缩空气进行加热的热量来自于透平214排出的废气。对于产生同样温度和压力的燃烧产物而言，燃烧室212的燃料投入可以减少，因此提高了系统的热效率。
[0039]燃烧室212接收压缩空气和/或被预热的压缩空气。这些压缩空气在燃烧室212内参与燃烧后形成高温高压燃烧产物或者燃气工质并被排出。
[0040]透平214接收燃气工质，让燃气工质在透平214上做工，并在做工后排出废气。透平214排出的废气中含有大量余热，因此废气被引入空气回热器218与压缩空气进行热交换，从而对压缩空气进行预热。在此实施例中，发电机216作为系统负载的一个举例，在其他实施例中，系统负载也可以是需要被驱动的其他机构。
[0041]从透平214排出的废气流向看，蒸汽回热器220设置在空气回热器218的下游。蒸汽回热器220与空气回热器218连接以接收流过所述空气回热器的废气。蒸汽通道222与透平214连接，用于向透平214提供蒸汽工质以在透平214上做工。蒸汽通道222通过蒸汽回热器220，使得蒸汽通道222内的水吸收废气的热量而形成蒸汽。蒸汽通道222的输入可以是常温下的水。空气回热器218在经过换热后，其排出的废气温度大概还有320度左右，经过逆流式换热后，常温下的水变成蒸汽，而高温废气理论上可降低至接近常温。从能量转换的角度上看，高温废气的绝大部分能量转移到了蒸汽工质上，因此显著提高了系统的热效率。
[0042]透平214的燃气入口和蒸汽入口的设置可以前一实施例一样，即可分开设置，也可以是同一个入口。燃气和蒸汽可以在透平214的不同部位上做工，也可以混合一起做工。
[0043]图4是回热循环燃气轮机系统另一实施例的简化示意图。本实施例中，回热燃气轮机系统包括压气机310、燃烧室312、透平314、发电机316、空气回热器318、蒸汽回热器320、蒸汽通道322和溴化锂机组330。本实施例的回热循环燃气轮机系统实际上是一个冷热电联产系统。
[0044]压气机310用以压缩空气。压气机310可以为任何适当类型的压气机，比如轴流式或离心式压气机，可以为一级或多级，在此不加以限制。压气机310具有一压缩空气出口311，用以排出压缩空气，参与燃烧室312内的燃烧过程。
[0045]在本实施例中，压缩空气在注入燃烧室312之前，先在空气回热器318中进行预热。空气回热器318中对压缩空气进行加热的热量来自于透平314排出的废气。压缩空气预热后再注入燃烧室312，对于产生同样温度和压力的燃烧产物而言，燃烧室312的燃料投入可以减少，因此提高了系统的热效率。
[0046]压缩空气在空气回热器318中预热后，燃烧室312接收被预热的压缩空气。压缩空气在燃烧室312内参与燃烧后形成高温高压燃烧产物或燃气工质并被排出。
[0047]透平314接收燃气工质，让燃气工质在透平314上做工，并在做工后排出废气。透平314排出的废气中含有大量余热，因此废气被引入空气回热器318与压缩空气进行热交换，从而对压缩空气进行预热。在此实施例中，发电机316作为系统负载的一个举例，在其他实施例中，系统负载也可以是需要被驱动的其他机构。
[0048]从透平314排出的废气流向看，蒸汽回热器320设置在空气回热器318的下游。蒸汽回热器320与空气回热器318连接以接收流过所述空气回热器的废气。蒸汽通道322与透平314连接，用于向透平314提供蒸汽工质以在透平314上做工。蒸汽通道322通过蒸汽回热器320，使得蒸汽通道322内的水吸收废气的热量而形成蒸汽。蒸汽通道322的输入可以是常温下的水。空气回热器318在经过换热后，其排出的废气温度大概还有320度左右，经过逆流式换热后，常温下的水变成蒸汽，而高温废气理论上可降低至接近常温。从能量转换的角度上看，高温废气的绝大部分能量转移到了蒸汽工质上，因此显著提高了系统的热效率。
[0049]溴化锂机组330与回热循环燃气轮机系统的连接点位于空气回热器318和蒸汽回热器320之间，所述连接点设有废气流量控制装置332。废气流量控制装置332构造成用以控制废气流过空气回热器318后流向蒸汽回热器320和溴化锂机组330的各自流量。在一种方式下，废气流量控制装置332选择性地将废气通入蒸汽回热器320或通入溴化锂机组330。也就是说，空气回热器318排出的废气要么流向蒸汽回热器320，要么流向溴化锂机组330，即在让蒸汽回热器320工作和溴化锂机组330工作之间进行切换。在另一种方式下，废气流量控制装置332分配蒸汽回热器320和溴化锂机组330的废气流量。也就是说，通过废气流量控制装置332来调节有多少废气进入蒸汽回热器320，有多少废气进入溴化锂机组330。当有制冷的需求时，开启溴化锂机组330，而当没有制冷的需求时，则关闭溴化锂机组330。而且，随着制冷的需求量发生变化，可以利用废气流量控制装置332来调节通入溴化锂机组330的废气量以适应这种变化。
[0050]由此可以看出，前一种方式是后一种方式的一个特例，即废气流量控制装置332将蒸汽回热器320和溴化锂机组330其中之一的废气流量调节为零，而将另一个的废气流量调节为最大。
[0051]无论是前一种方式还是后一种方式，废气流量控制装置332都可以实施成一个三通阀332，三通阀332的一个入口与空气回热器318的出口连通，而两个出口分别与蒸汽回热器320和溴化锂机组330连通。
[0052]同样，透平314的燃气入口和蒸汽入口的设置可以前面的实施例一样，即可分开设置，也可以是同一个入口。燃气和蒸汽可以在透平314的不同部位上做工，也可以混合一起做工。
[0053]图5是回热循环燃气轮机系统另一实施例的简化示意图。本实施例中，回热燃气轮机系统包括压气机410、燃烧室412、透平414、发电机416、空气回热器418、蒸汽回热器420、蒸汽通道422和溴化锂机组430。
[0054]压气机410用以压缩空气。压气机410可以为任何适当类型的压气机，比如轴流式或离心式压气机，可以为一级或多级，在此不加以限制。压气机410具有一压缩空气出口411，用以排出压缩空气，参与燃烧室412的燃烧过程。
[0055]在本实施例中，系统包括第一压缩空气通道424、第二压缩空气通道426和压缩空气流量控制装置428。
[0056]第一压缩空气通道424连通于压气机的压缩空气出口 411与空气回热器418之间，用以将压缩空气通入空气回热器418。第二压缩空气通道426连通于压气机的压缩空气出口411与燃烧室412之间，用以将压缩空气通入燃烧室412。
[0057]压缩空气流量控制装置428构造成用以控制第一压缩空气通道424和第二压缩空气通道426内的各自压缩空气流量。在一种方式下，压缩空气流量控制装置428选择性地将压缩空气通过第一压缩空气通道424通入所述空气回热器或通过所述第二压缩空气通道426通入所述燃烧室。也就是说，第一压缩空气通道424和第二压缩空气通道426内的压缩空气的流量在零和最大流量之间切换，即在需要预热和不需要预热之间进行切换。在另一种方式下，压缩空气流量控制装置428分配第一压缩空气通道424和第二压缩空气通道426中的压缩空气流量。也就是说，通过压缩空气流量控制装置428来调节有多少压缩空气进行预热后再进入燃烧室412燃烧，有多少压缩空气接进入燃烧室412进行燃烧。由此可以看出，前一种方式是后一种方式的一个特例，即压缩空气流量控制装置428将一个压缩空气通道的压缩空气流量调节为零，而将另一个压缩空气通道的压缩空气流量调节为最大。通过上述对预热的压缩空气量进行调节，可以控制空气回热器中的废气离开回热器时的温度:预热的压缩空气量大，则离开回热器的废气温度就低一些，下一级回收装置(例如蒸汽回热器420和溴化锂机组430，其利用或部分利用废气的热能工作，因此可视为热量回收装置)可从废气中回收的热量就少一些;预热的压缩空气量小则离开回热器的废气温度就高一些，下一级回收装置可从废气中回收的热量就多一些。因此，可以根据下一级回收装置需要从废气中回收的热量多少来进行上述压缩空气量的调节。
[0058]无论是前一种方式还是后一种方式，压缩空气流量控制装置428都可以实施成一个三通阀428，三通阀428的一个入口与压气机的压缩空气出口 411连通，而两个出口分别与空气回热器418和燃烧室412连通。
[0059]同样，压缩空气先在空气回热器418中进行预热，再注入燃烧室412。空气回热器418中对压缩空气进行加热的热量来自于透平414排出的废气。对于产生同样温度和压力的燃烧产物而言，燃烧室412的燃料投入可以减少，因此提高了系统的热效率。
[0060]燃烧室412接收压缩空气和/或被预热的压缩空气。这些压缩空气在燃烧室412内参与燃烧后形成高温高压燃烧产物或者燃气工质并被排出。
[0061 ]透平414接收燃气工质，让燃气工质在透平414上做工，并在做工后排出废气。透平414排出的废气中含有大量余热，因此废气被引入空气回热器418与压缩空气进行热交换，从而对压缩空气进行预热。在此实施例中，发电机416作为系统负载的一个举例，在其他实施例中，系统负载也可以是需要被驱动的其他机构。
[0062]从透平414排出的废气流向看，蒸汽回热器420设置在空气回热器418的下游。蒸汽回热器420与空气回热器418连接以接收流过所述空气回热器的废气。蒸汽通道422与透平414连接，用于向透平414提供蒸汽工质以在透平414上做工。蒸汽通道422通过蒸汽回热器420，使得蒸汽通道422内的水吸收废气的热量而形成蒸汽。蒸汽通道422的输入可以是常温下的水。空气回热器418在经过换热后，其排出的废气温度大概还有320度左右，经过逆流式换热后，常温下的水变成蒸汽，而高温废气理论上可降低至接近常温。从能量转换的角度上看，高温废气的绝大部分能量转移到了蒸汽工质上，因此显著提高了系统的热效率。
[0063]溴化锂机组430与回热循环燃气轮机系统的连接点位于空气回热器418和蒸汽回热器420之间，所述连接点设有废气流量控制装置432。废气流量控制装置432构造成用以控制废气流过空气回热器418后流向蒸汽回热器420和溴化锂机组430的各自流量。在一种方式下，废气流量控制装置432选择性地将废气通入蒸汽回热器420或通入溴化锂机组430。也就是说，空气回热器418排出的废气要么流向蒸汽回热器420，要么流向溴化锂机组430，即在让蒸汽回热器420工作和溴化锂机组430工作之间进行切换。在另一种方式下，废气流量控制装置432分配蒸汽回热器420和溴化锂机组430的废气流量。也就是说，通过废气流量控制装置432来调节有多少废气进入蒸汽回热器420，有多少废气进入溴化锂机组430。当有制冷的需求时，开启溴化锂机组430，而当没有制冷的需求时，则关闭溴化锂机组430。而且，随着制冷的需求发生变化，可以利用废气流量控制装置432来调节通入溴化锂机组430的废气量以适应这种变化。
[0064]由此可以看出，前一种方式是后一种方式的一个特例，即废气流量控制装置432将蒸汽回热器420和溴化锂机组430其中之一的废气流量调节为零，而将另一个的废气流量调节为最大。
[0065]无论是前一种方式还是后一种方式，废气流量控制装置432都可以实施成一个三通阀432，三通阀432的一个入口与空气回热器418的出口连通，而两个出口分别与蒸汽回热器420和溴化锂机组430连通。
[0066]透平414的燃气入口和蒸汽入口的设置可以前一实施例一样，即可分开设置，也可以是同一个入口。燃气和蒸汽可以在透平414的不同部位上做工，也可以混合一起做工。
[0067]图6是回热循环燃气轮机系统另一实施例的简化示意图。本实施例中，回热燃气轮机系统包括压气机510、燃烧室512、透平514、发电机516、空气回热器518、蒸汽回热器520、蒸汽通道522、溴化锂机组530和气液分离器540。其中，压气机510、燃烧室512、透平514、发电机516、空气回热器518、蒸汽回热器520、蒸汽通道522、溴化锂机组530的工作方式与图5的实施例类似，在此不再赘述。
[0068]本实施例中，气液分离器540与蒸汽回热器520的废气通道出口连接，以对废气通道中的气水进行分离。气液分离器540包括接收流过所述蒸汽回热器的废气的废气入口、与压气机510的入口连通的气体出口和与蒸汽通道的入口连通的液体出口。分离出来的液体或水分通入蒸汽回热器520的蒸汽通道入口，而分离出来的气体通过管线542通入压气机510的入口，如此，构成一种闭式循环。
[0069]由于气体中的氧气不断消耗，需要向系统中补充氧气或其它适当的助燃剂。向系统中补充氧气或助燃剂可以利用现有的方式进行，因此在此不再详述。由于氧气或助燃剂的加入，总工质质量不断增加，因此需要在适当地方抽取废气。优选的是，抽取废气的抽气栗可以连接在气液分离器540上。在其它实施例中，抽气栗也可以设置在其它适当的位置。
[0070]类似的，图1、图3和图4的实施例中，也可以通过增加气液分离器而构成闭式循环。
[0071]在上述各实施例中，蒸汽通道提供的用以在透平上做工的蒸汽工质都是直接通入透平进行做工的。在其他实施例中，蒸汽通道中的蒸汽工质也可以通入燃烧室，与燃气一起混合后通入透平做工。在这样的实施例中，燃烧室在其中后段(避免注入的蒸汽对火焰造成影响)设有蒸汽入口。
[0072]本质上看，上述实施例公开了以下概念。在透平14、214、314、414、514上做工的工质包括燃气工质和蒸汽工质，燃气工质是通过对压缩空气进行加热而形成的。对压缩空气的加热包括空气回热器18、218、318、418、518的一级加热(热交换)和燃烧室12、212、312、412、512的二级加热(以燃烧方式加热)。因此，从压气机出口到空气回热器、燃烧室再到透平的燃气入口之间可以视为一条燃气工质通道，燃气工质通道的作用是将压缩空气变成高温燃气工质，该燃气工质通道通过空气回热器18、218、318、418、518吸收透平排气的一部分热量。蒸汽工质是通过对水进行加热而形成的。对水的加热包括连接在空气回热器18、218、318、418、518下游的蒸汽回热器20、220、320、420、520的加热(热交换)。因此，从水的入口端到蒸汽回热器再到透平的蒸汽入口或者燃烧室的蒸汽入口可以视为一条蒸汽工质通道，该蒸汽工质通道的作用是将低温的水变成高温蒸汽工质，该蒸汽工质通道通过蒸汽回热器20、220、320、420、520吸收透平排气的另一部分热量。因此，通过多级吸收透平排气的热量，可以更大程度的回收透平尾气的余热，提高系统的效率。
[0073]另外，通过加入溴化锂机组和废气流量控制装置，可以实现一种冷热电联产系统，而且可以根据热或冷的需求变化改变系统运行方式以适应这种热或冷的变化。
[0074]本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。
【主权项】
1.一种回热循环燃气轮机系统，包括: 压气机，所述压气机具有一压缩空气出口； 空气回热器，所述空气回热器用以对所述压气机的压缩空气出口的压缩空气进行预执.JtW ， 燃烧室，所述燃烧室接收所述被预热的压缩空气并在参与燃烧后排出燃烧产物；以及透平，所述透平接收所述燃烧产物并在所述燃烧产物做工后排出废气，所述废气被引入所述空气回热器以与所述压缩空气进行热交换； 其特征在于，所述回热循环燃气轮机系统还包括: 蒸汽回热器，所述蒸汽回热器与所述空气回热器连接以接收流过所述空气回热器的废气；以及 蒸汽通道，所述蒸汽通道通过所述蒸汽回热器，使得所述蒸汽通道内的水吸收所述废气的热量而变成蒸汽，所述蒸汽通道与所述透平或燃烧室连接，使得所述蒸汽被注入所述透平或所述燃烧室。2.如权利要求1所述的回热循环燃气轮机系统，其特征在于，还包括: 溴化锂机组，所述溴化锂机组与所述回热循环燃气轮机系统的连接点位于所述空气回热器和所述蒸汽回热器之间，所述连接点设有废气流量控制装置，所述废气流量控制装置构造成用以控制所述废气流过所述空气回热器后向所述蒸汽回热器和所述溴化锂机组的各自流量。3.如权利要求1所述的回热循环燃气轮机系统，其特征在于，所述压气机的压缩空气出口通过第一压缩空气通道与所述空气回热器连通，所述压气机的压缩空气出口还通过第二压缩空气通道与所述燃烧室连通，且所述第一压缩空气通道和第二压缩空气通道之间设置压缩空气流量控制装置，所述压缩气孔流量控制装置构造成用以控制所述第一压缩空气通道和第二压缩空气通道内的各自压缩空气流量。4.如权利要求1所述的回热循环燃气轮机系统，其特征在于，还包括气液分离器，所述气液分离器包括接收流过所述蒸汽回热器的废气的废气入口、与所述压气机的入口连通的气体出口和与所述蒸汽通道的入口连通的液体出口。5.如权利要求1所述的回热循环燃气轮机系统，其特征在于，所述透平具有燃气入口和蒸汽入口，所述燃气入口和蒸汽入口分别用以接收所述燃烧产物和所述蒸汽，所述透平包括沿圆周方向划分的燃气做工部和蒸汽做工部，从所述燃气入口注入的燃烧产物实质上仅在所述燃气做工部上做工，从所述蒸汽入口注入的蒸汽实质上仅在所述蒸汽做工部上做工。6.一种冷热电联供系统，包括: 压气机，所述压气机具有一压缩空气出口； 空气回热器，所述空气回热器用以对所述压气机的压缩空气出口的压缩空气进行预执.JtW ， 燃烧室，所述燃烧室接收所述被预热的压缩空气并在所述压缩空气参与燃烧后排出燃烧产物；以及 透平，所述透平接收所述燃烧产物并在所述燃烧产物做工后排出废气，所述废气被引入所述空气回热器以与所述压缩空气进行热交换； 发电机，所述发电机与所述透平驱动连接以被所述透平驱动发电； 溴化锂机组，所述溴化锂机组与所述空气回热器连接以接收流过所述空气回热器的废气； 其特征在于，所述冷热电联供系统还包括: 蒸汽回热器，所述蒸汽回热器与所述空气回热器连接以接收流过所述空气回热器的废气； 蒸汽通道，所述蒸汽通道通过所述蒸汽回热器，使得所述蒸汽通道内的水吸收所述废气的热量而形成在所述透平上做工的蒸汽工质；以及 废气流量控制装置，所述废气流量控制装置构造成用以控制所述废气流过所述空气回热器后流向所述蒸汽回热器和所述溴化锂机组的各自流量。7.如权利要求6所述的冷热电联供系统，其特征在于，所述废气流量控制装置为三通阀，所述三通阀包括一个入口和两个出口，所述一个入口与所述空气回热器连通，所述两个出口分别与所述溴化锂机组和所述蒸汽回热器连通。8.如权利要求6或7所述的冷热电联供系统，其特征在于，所述冷热电联供系统包括: 第一压缩空气通道，所述第一压缩空气通道连通于所述压气机的压缩空气出口与所述空气回热器之间； 第二压缩空气通道，所述第二压缩空气通道连通于所述压气机的压缩空气出口与所述燃烧室之间；以及 三通阀，所述三通阀包括一个入口和两个出口，所述入口与所述压气机的压缩空气出口连通，所述两个出口分别与所述第一压缩空气通道和所述第二压缩空气通道连通。9.一种回热循环燃气轮机系统，包括: 透平； 空气回热器，所述空气回热器用以接收所述透平排出的废气； 燃气工质通道，所述燃气工质通道用以提供在所述透平上做工的燃气工质，所述燃气工质通道通过所述空气回热器以吸收所述空气回热器中的废气的一部分热量；以及蒸汽工质通道，所述蒸汽工质通道用以提供在所述透平上做工的蒸汽工质； 其特征在于，所述回热循环燃气轮机系统包括: 蒸汽回热器，所述蒸汽回热器设置在所述空气回热器下游以接收所述空气回热器排出的废气，所述蒸汽工质通道通过所述蒸汽回热器以吸收所述蒸汽回热器中的废气的另一部分热量从而将所述蒸汽工质通道中的水变成所述蒸汽工质。10.如权利要求9所述的冷热电联供系统，其特征在于，所述回热循环燃气轮机系统包括压气机和气液分离器，所述气液分离器包括接收流过所述蒸汽回热器的废气的废气入口、与所述压气机的入口连通的气体出口和与所述蒸汽工质通道的入口连通的液体出口。
【文档编号】F02C6/00GK105822427SQ201610375646
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】王志强
【申请人】深圳智慧能源技术有限公司