一种外置式烟气空气回热系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于分布式供能系统技术领域，具体涉及一种能够提高燃气轮机分布式供能系统(简称CHP，CCHP)能源利用率的外置式烟气空气回热系统(简称GAH回热系统)，尤其适用于中小型气体燃气轮机分布式供能系统。
【背景技术】
[0002]通常的国产中小型燃气轮机如国产航改机WJ6G1或类似产品的发电效率为20%左右，其余大约80%均为排烟热损失。
[0003]现有技术中，提高燃气轮机系统能源利用率的方法是在燃气轮机尾部配套余热回收利用装置，形成热电联供的CHP系统。该技术的能源利用率约为65%。
[0004]对大型燃气轮机，为提高燃气轮机的能源利用率，其内部自带一套回热循环系统，该系统就是从燃气轮机的高温排烟中抽取部分烟气对拟进入燃气轮机的空气进行加热，该回热循环系统一般布置在压气机出口。
[0005]对容量小于5丽的中小型燃气轮机，考虑初投资，燃气轮机本体系统内未设置该回热系统。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是如何提高小型气体燃气轮机分布式供能系统的能源利用率。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种外置式烟气空气回热系统，设于分布式供能系统中，其特征在于:包括
[0008]由燃气轮机装置、余热回收利用装置、烟气换热器和烟囱依次连接组成的烟气回路；
[0009]由送风装置、空气加热器和燃气轮机装置依次连接组成的燃气轮机装置进风回路；
[0010]由膨胀箱、循环泵、空气加热器和烟气换热器依次连接组成的液体介质回路。
[0011]优选地，至少一级所述烟气换热器布置在余热回收利用装置之后、烟囱之前的烟道内；至少一级所述空气加热器布置在送风装置之后、燃气轮机装置之前的风道内。
[0012]优选地，所述循环泵设于所述烟气换热器的进出口管道或空气加热器的出口管道上；所述膨胀箱为高位布置的水箱、除氧器或膨胀油箱，布置在所述循环泵前的管道上。
[0013]优选地，所述液体介质回路所用的液体介质为水、热载体油或防冻液。
[0014]优选地，所述调温装置由三通调节阀或多个二通调节阀联动组成；所述送风装置由风机和风机进口处的风门组成。
[0015]优选地，所述液体介质回路中还设有热水溴化锂制冷机和/或其它热用户供热旁路。
[0016]优选地，所述烟气换热器和空气加热器均由换热元件、集箱、保温层和外包组成，换热元件与集箱形成换热回路，换热元件与集箱外部设有保温层，保温层外部设有外包。
[0017]优选地，所述换热元件的材料为碳钢或不锈钢；所述换热元件为错列布置或顺列布置；所述换热元件为翅片管、铸铁管或光管；所述换热元件为蛇形管或直管。
[0018]优选地，所述空气加热器为板式换热器或管式换热器。
[0019]本实用新型提供的GAH回热系统使用时，布置在燃气轮机外部，燃气轮机排放的高温烟气首先进入其尾部配套的余热回收利用装置，从余热回收利用装置出来的烟气进入本GAH回热系统中的烟气换热器，首先是烟气一液体介质进行换热，然后是液体介质再对空气进行加热，温度提高后的空气进入燃气轮机作为燃烧用空气，因为燃气轮机进风温度提高，从而燃气轮机的排气温度也提高了，余热回收利用装置的回收效率也提高了，从而系统的能源利用率也得到了提高。
[0020]本实用新型提供的系统克服了现有技术的不足，结构简单、合理，最高可以将分布式供能系统的能源利用率提高约10%，又降低了排入大气的烟气温度，减轻烟气对环境的热污染，节能环保。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型提供的GAH回热系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为使本实用新型更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0023]本实用新型是拟通过设置外置式烟气空气回热系统，提高进入燃气轮机的空气温度，进而提高燃气轮机的排气温度，从而提高分布式供能系统的能源利用率。
[0024]本实用新型主要应用在小型国产燃气轮机，国产航改机WJ6G1或类似产品上。下面以应用于中航动科湖南株洲南方燃机公司的WJ6G1国产小型航改机燃气轮机CHP系统为例，具体阐述本实用新型提供的GAH回热系统。
[0025]图1为本实用新型提供的GAH回热系统结构示意图，包括燃气轮机装置1、余热回收利用装置2、烟气换热器3、烟囱4、膨胀箱5、空气加热器6、循环泵7、送风装置8、风道9、烟道10、调温装置11、溴化锂制冷机12、管道13和多种阀门和仪表组成。
[0026]本实施例中烟气换热器3为二个部件，串联安装在余热回收利用装置2之后、烟囱4之前的烟道10内。送风装置风机8布置在空气加热器6之前，与空气加热器整体布置。膨胀箱5高位布置在循环泵7之前的液体介质管道上。
[0027]空气由送风装置风机8送入空气加热器6，从空气加热器6出来的热风送入燃气轮机装置I。液体介质通过循环泵顺序送入调温装置11、空气加热器6和烟气换热器3中。
[0028]在烟气、空气和液体介质管路上根据需要设置多种阀门和多种压力、温度、流量等就地和远传仪表。
[0029]本实施例中二级烟气换热器3和一级空气加热器6采用的是0 32的碳钢螺旋翅片管，集箱为0 159的碳钢光管，翅片管蛇形错列布置，保温层为大于50mm厚的岩棉和/或硅酸铝，内外包均为碳钢。本实施例中的空气加热器6为管式换热器。
[0030]本实施例中的送风装置8为风机，液体介质为水，空气温度采用三通调节阀组成的调温装置11和变频调节送风装置风机进行调节。
[0031]当液体介质为水，且在余热有余量的情况下，可以从烟气换热器3液体介质管路上增加一路旁路，提供其他热用户用热。夏天时，可以在烟气换热器3、空气加热器6和循环泵?的串联回路中增加热水溴化锂制冷机12进行制冷。
[0032]未设置本GAH回热系统时，燃气轮机的工作过程是:冷空气不断进入燃气轮机装置1，在燃气轮机装置I中与燃料混合燃烧，带动燃气轮机做功，输出电，做功后的高温废气经过余热回收利用装置2，再通过烟囱3进行排放。在此种工作过程下，如果环境温度为_10°C，则燃气轮机装置I的进气温度也为_10°C，此时燃气轮机的输入热量为9708kW，排气温度约为350度，经过余热回收利用装置回收了 4270.5kff的热量后，烟气温度降低到约142度进行排放，此时CHP系统的能源利用率约为64.6%。
[0033]在设置了本实用新型的GAH回热系统后，其工作过程是:冷空气通过送风装置风机送入空气加热器，空气加热器出来的风进入燃气轮机装置1，在燃气轮机装置I中与燃料混合燃烧，排放出的高温烟气经过余热回收利用装置2，后进入本回热系统中的烟气换热器3后再通过烟囱4进行排放。水经过循环泵7顺序送入空气加热器6和烟气换热器3，在烟气换热器3中与烟气进行热交换，温度升高后的热水送入空气加热器6，加热空气加热器6中的空气，温度升高的热空气进入燃气轮机装置I。也就是从上述余热回收利用装置2排放的130度的烟气进入GAH回热系统中，将-10度的空气加热到10度，此时燃气轮机的输入热量约为9910kW，燃气轮机排烟温度约为382度，余热回收利用装置2的余热回收功率约为4965kW，CHP系统的能源利用率为70.29%，提高了 5.69%。
[0034]在夏天，由于环境温度较高，不需要对空气进行加热，则该部分余热可以接入溴化锂制冷机12进行制冷。本实施例未配置溴化锂制冷机。
【主权项】
1.一种外置式烟气空气回热系统，设于分布式供能系统中，其特征在于:包括 由燃气轮机装置(1)、余热回收利用装置(2)、烟气换热器(3)和烟囱(4)依次连接组成的烟气回路； 由送风装置(8 )、空气加热器(6 )和燃气轮机装置(I)依次连接组成的燃气轮机装置进风回路； 由膨胀箱(5)、循环泵(7)、空气加热器(6)和烟气换热器(3)依次连接组成的液体介质回路。2.如权利要求1所述的一种外置式烟气空气回热系统，其特征在于:至少一级所述烟气换热器(3)布置在余热回收利用装置(2)之后、烟囱(4)之前的烟道内；至少一级所述空气加热器(6 )布置在送风装置(8 )之后、燃气轮机装置(I)之前的风道内。3.如权利要求1所述的一种外置式烟气空气回热系统，其特征在于:所述循环泵(7)设于所述烟气换热器(3)进出口管道或空气加热器(6)的出口管道上；所述膨胀箱(5)为高位布置的水箱、除氧器或膨胀油箱，布置在所述循环泵(7)前的管道上。4.如权利要求1所述的一种外置式烟气空气回热系统，其特征在于:所述液体介质回路所用的液体介质为水、热载体油或防冻液。5.如权利要求1所述的一种外置式烟气空气回热系统，其特征在于:所述送风装置(8)由风机和风机进口处的风门组成。6.如权利要求1、4或5任一项所述的一种外置式烟气空气回热系统，其特征在于:所述液体介质回路中还设有热水溴化锂制冷机(12)和/或其它热用户供热旁路。7.如权利要求1所述的一种外置式烟气空气回热系统，其特征在于:所述烟气换热器(3)和空气加热器(6)均由换热元件、集箱、保温层和外包组成，换热元件与集箱形成换热回路，换热元件与集箱外部设有保温层，保温层外部设有外包。8.如权利要求7所述的一种外置式烟气空气回热系统，其特征在于:所述换热元件的材料为碳钢或不锈钢；所述换热元件为错列布置或顺列布置；所述换热元件为翅片管、铸铁管或光管；所述换热元件为蛇形管或直管。9.如权利要求7或8所述的一种外置式烟气空气回热系统，其特征在于:所述空气加热器(6)为板式换热器或管式换热器。
【专利摘要】本实用新型提供了一种外置式烟气空气回热系统，设于分布式供能系统中，包括：由燃气轮机装置、余热回收利用装置、烟气换热器和烟囱依次连接组成的烟气回路；由送风装置、空气加热器和燃气轮机装置依次连接组成的燃气轮机装置进风回路；由膨胀箱、循环泵、空气加热器和烟气换热器依次连接组成的液体介质回路。本实用新型提供的系统利用燃气轮机系统内的高温烟气加热燃气轮机所需的空气，增加燃气轮机的输入热量，进而提高燃气轮机热电联供系统的能源利用率；系统结构简单、合理，最高可以将分布式供能系统的能源利用率提高约10％，又可以降低排入大气的烟气温度，减轻烟气对环境的热污染，节能环保。
【IPC分类】F02C7/08, F02G5/02, F25B27/02, F02C6/00
【公开号】CN204646424
【申请号】CN201520208439
【发明人】赵卫, 秦宪彪
【申请人】上海益格新技术工程有限公司, 赵卫, 秦宪彪
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月8日