专利名称：湿压缩－后表冷－回热循环燃气轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种燃气轮机。具体地说是一种燃气轮机的循环系统。
背景技术：
燃气轮机可分为简单循环和复杂循环。简单循环燃气轮机具有压气机、燃烧室和涡轮这三大类主要部件，为提高其循环效率，需要提高涡轮前温度、压气机压比和部件效率。复杂循环燃气轮机是在简单循环基础上增加了其他部件，循环工质的热力过程有了性质上的改变，可在涡轮前温度等循环参数不变的条件下提高效率、功率等性能。简单循环和复杂循环燃气轮机各有优缺点，自燃气轮机诞生以来一直相互竞争发展，性能得到不断提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以进一步提高燃气轮机的效率的湿压缩-后表冷-回热循环燃气轮机。
本发明的目的是这样实现的它包括湿压缩压气机、后表冷器、燃烧室、涡轮、回热器，在压气机的进口和中间处设有水滴雾加入口，在气体循环工质的压缩流程中，水滴与气体循环工质混合并吸热蒸发，在压气机的出口与涡轮之间串联有后表冷器、回热器和燃烧室，出压气机的循环工质依次经过后表冷器、回热器低温侧、燃烧室、涡轮、回热器高温侧，最后排入大气，后表冷器中的循环工质冷凝析出水经水处理器后作为水滴雾用水进入压气机。
本发明属于复杂循环燃气轮机，现有的复杂循环机组和技术方案尽管热效率已经比较高，但本发明的技术方案是-个效率更高、技术更先进的复杂循环燃气轮机。本发明将简单循环燃气轮机及其三大类主要部件技术、回热技术、湿压缩技术、表面换热技术有机集成，形成湿压缩-后表冷-回热循环燃气轮机，效果大幅超越了原有技术的单独使用和已有的组合使用方案。
本发明的湿压缩-后表冷-回热循环燃气轮机，在涡轮前温度、压气机压比和部件效率相同条件下，可比简单循环燃气轮机在热效率指标方面提高约29％-35％，在单位空气流量的输出功率指标方面提高约26％-33％；同等条件下，现有技术的复杂循环——蒸汽回注(STIG)、间冷回热(ICR)、喷水中冷/蒸汽回注(S-S)在热效率指标方面的提高幅度低于湿压缩-后表冷-回热循环。另外，作为特色功能，湿压缩-后表冷-回热循环利用压气机后表冷器冷凝回收水在开式循环中容易地实现了水的循环使用。
本发明的湿压缩-后表冷-回热循环燃气轮机的热力循环方案为从循环工质压缩过程始点开始，1)湿压缩主体循环工质(空气、氦气等)流经压气机升压，同时，在流程起始端加入水滴雾，必要时在流程中补充加入水滴雾，使水滴沿流程蒸发，起到降温作用，流程终端为水蒸汽和主体循环工质的混合物；2)后表冷升压后的主体循环工质和水蒸汽流经压气机后面的表面冷却器，温度降低，冷凝析出加入的水分；3)回热器低温侧流程在回热器中与高温侧气体通过表面换热增加温度；4)燃烧升温在燃烧室吸收高温热源的热量；5)膨胀做功高温高压循环工质在涡轮中膨胀做功，降温降压；6)回热器高温侧流程涡轮出口带有余热的循环工质在回热器中通过表面换热把热量传给低温侧气体；7)向低温冷源放热循环工质向低温冷源放热，重新回到常温初压的压缩过程始点。
本发明的湿压缩-后表冷-回热循环燃气轮机提高功率和热效率的理论依据及原理是压气机中喷入的水滴蒸发，降低了工质温度，因而明显使压气机耗功减少，也就使机组的输出功率增加；压气机出口温度低于涡轮出口温度，是回收涡轮排气余热的条件，充分利用湿压缩降温和后表冷降温特点，增设回热器，大幅回收排气余热，使进入燃烧室的气体温度升高，使燃料消耗减少，从而做到相同燃料消耗时输出功率增加，也就是热效率的增加。
与同类比较，本发明的湿压缩-后表冷-回热循环燃气轮机性能能够得到较大幅度提高的原因是湿压缩冷却效果好，更接近于等温压缩，使机组功率增加幅度大；压气机后表面冷却器使压气机出口气体温度继续降低，使回热程度更深。
四
附图是本发明的具体实施方式
的结构示意图。
五具体实施例方式
下面结合附图举例对本发明作更详细的描述结合附图，湿压缩-后表冷-回热循环燃气轮机的组成包括湿压缩压气机、后表冷器、燃烧室、涡轮、回热器，在压气机的进口和中间处设有水滴雾加入口，在气体循环工质的压缩流程中，水滴与气体循环工质混合并吸热蒸发，在压气机的出口与涡轮之间串联有后表冷器、回热器和燃烧室，出压气机的循环工质依次经过后表冷器、回热器低温侧、燃烧室、涡轮、回热器高温侧，最后排入大气，后表冷器中的循环工质冷凝析出水经过水处理器后作为水滴雾用水进入压气机。
权利要求
1.一种湿压缩-后表冷-回热循环燃气轮机，它包括湿压缩压气机、后表冷器、燃烧室、涡轮、回热器，其特征是压气机的进口和中间处设有水滴雾加入口，在气体循环工质的压缩流程中，水滴与气体循环工质混合并吸热蒸发；压气机的出口设有表面换热式后表冷器和回热器，出压气机的循环工质进入后表冷器，出后表冷器的循环工质进入回热器低温侧，回热器高温侧通以涡轮出口气体；后表冷器的循环工质冷凝析出水经水处理器后作为水滴雾用水进入压气机。
全文摘要
本发明提供的是一种湿压缩－后表冷－回热循环燃气轮机。它包括湿压缩压气机、后表冷器、燃烧室、涡轮、回热器，在压气机的进口和中间处设有水滴雾加入口，在气体循环工质的压缩流程中，水滴与气体循环工质混合并吸热蒸发，在压气机的出口与涡轮之间串联有后表冷器、回热器和燃烧室，出压气机的循环工质依次经过后表冷器、回热器低温侧、燃烧室、涡轮、回热器高温侧，最后排入大气，后表冷器的冷凝析出水经水处理器后作为水滴雾用水进入压气机。本发明的湿压缩－后表冷－回热循环燃气轮机，在涡轮前温度、压气机压比和部件效率相同条件下，可比简单循环燃气轮机在热效率指标方面提高约29％－35％，在单位空气流量的输出功率指标方面提高约26％－33％。
文档编号F02C7/08GK101078370SQ20071007242
公开日2007年11月28日 申请日期2007年6月29日 优先权日2007年6月29日
发明者徐立民 申请人:中国船舶重工集团公司第七○三研究所