一种分布式能源环境下的燃气轮机联合循环发电系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式能源环境下的燃气轮机联合循环发电系统及方法，包括塔式太阳能发电系统、燃气轮机发电系统和Kalina循环发电系统三部分；所述Kalina循环发电系统对燃气轮机排气进行余热回收，所述塔式太阳能发电系统用于增加Kalina循环发电系统的热量，所述燃气轮机发电系统用于接收的塔式太阳能发电系统传递的热量进行发电；所述塔式太阳能发电系统、燃气轮机发电系统和Kalina循环发电系统相互之间耦合。本发明专利技术可节能减排，充分利用燃气轮机的余热烟气，充分利用余热资源，减少能源的浪费。的浪费。的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式能源环境下的燃气轮机联合循环发电系统及方法


[0001]本专利技术属于分布式能源发电
，具体涉及一种分布式能源环境下的燃气轮机联合循环发电系统及方法。

技术介绍

[0002]燃气轮机的作用在于能量转化，主要将燃料的化学能最终转化为机械能，和传统发电设备相比，燃气轮机有着轻便快捷的优势，因为它在设备上省去了不少麻烦，如冷凝器等。而在效率上目前已有40％的成就，联合型的有40至50％，完全不亚于大型设备的转化率。该设备凭借其便捷、灵活以及高效等特点被广泛地运用于各发电站。然而，这一设备并非是完美的，还有着很多的不足，如要求质量更加上乘的燃料、使用年限不长久等。
[0003]天然气是一种“零有害排放，少温室排放”的绿色能源。将其作为主要的发电燃料不但能减少对环境造成的污染，而且在利用效率上也具有较大的优势。因为和其他能源比较而言，天然气能够被转化得更加彻底。近几年我国天然气的开采量和消费量在能源份额中的比例逐年增加，西气东输工程也为天然气的大规模利用创造了有利条件，为我国大力发展燃机电厂提供了便利。但是，和未来对天然气的需求相比，我国天然气的供应还相差甚远，不能满足燃气发电的需求。在这种情况下，为提高天然气的利用率和提高燃气轮机联合循环的效率，需要挖掘更多的联合循环系统。

技术实现思路

[0004]为了克服以上技术问题，本专利技术提供了一种分布式能源环境下的燃气轮机联合循环发电系统及方法，该系统可节能减排，充分利用燃气轮机的余热烟气，充分利用余热资源，减少能源的浪费。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种分布式能源环境下的燃气轮机联合循环发电系统，包括塔式太阳能发电系统100、燃气轮机发电系统200和Kalina循环发电系统300三部分；
[0007]所述Kalina循环发电系统300对燃气轮机排气进行余热回收，将热能转化为机械能，驱动第二发电机19发电，所述塔式太阳能发电系统100用于增加Kalina循环发电系统300的热量，所述燃气轮机发电系统200用于接收的塔式太阳能发电系统100传递的热量进行发电；
[0008]所述塔式太阳能发电系统100、燃气轮机发电系统200和Kalina循环发电系统300相互之间耦合。
[0009]所述塔式太阳能发电系统100包括镜场2，所述镜场2用于反射太阳能1至所述吸热器3，所述吸热器3的入口与熔融盐泵8的出口相连通；所述吸热器3的出口与第一回热器5的热源管道的入口相连通，所述第一回热器5的热源管道的入口经第二回热器6的热源管道与熔融盐罐7的入口相连通，熔融盐罐7的出口连接熔融盐泵8的入口；
[0010]所述燃气轮机发电系统200包括用于提供压缩空气的第一压缩机9，第一压缩机9
的压缩空气出口连接溴化锂制冷系统10，所述溴化锂制冷系统10用于对出第一压缩机9的压缩空气进行降温，溴化锂制冷系统10通过第二压气机11连接第二回热器6，第二回热器6对天然气和出第二压气机11的压缩空气进行预热，预热后的天然气和压缩空气在燃烧室12中进行燃烧，产生的烟气在燃气透平13中做工，驱动第一发电机14发电；
[0011]所述Kalina循环发电系统300包括蒸发器15，所述蒸发器15利用燃气轮机的高温排气进行换热对经第三回热器20换热后的基本氨水溶液进行预热，蒸发器15换热后的基本氨水溶液为两相区的基本氨水溶液，并输出给分离器16，所述分离器16对两相区的基本氨水溶液进行分离，输出饱和富氨蒸汽和饱和贫氨溶液，所述饱和富氨蒸汽通过第一回热器5转变为过热蒸汽，过热蒸汽通过氨气透平18将热能转化为机械能，驱动第二发电机19发电；
[0012]所述贫氨溶液通过第三回热器20与第一混合器22相连，所述第一混合器22用于将氨气透平18输出的乏汽与降压后饱和贫氨溶液进行等压混合，输出基本氨水溶液混合工质，所述混合器22输出端连接冷凝器23，工质泵24用于为冷凝器23输出的基本氨水溶液增压后输入第三回热器20。
[0013]所述第三回热器20与第一混合器22之间设置有用于将高压的贫氨溶液节流降压的节流阀21。
[0014]一种分布式能源环境下的燃气轮机联合循环发电系统的运行方法，包括以下步骤：
[0015]空气送入第一压缩机9，输出压缩处理后的压缩空气；压缩空气进入溴化锂制冷系统10，吸收第一压缩机9出口压缩空气的热量，压缩空气在溴化锂制冷系统10中降温、降压；
[0016]降温后的压缩空气被送入第二压气机11，压缩成高压的空气；压缩空气与燃料共同被第二回热器6预热，预热后一同送入燃烧室12中混合燃烧，产生烟气；烟气在燃气透平13中膨胀做功，用于带动第一发电机14产生电能；
[0017]熔融盐在吸热器3中吸收太阳能，熔融盐温度升高，高温的熔融盐一部分进入第一回热器5，将热量传递给饱和的富氨蒸汽，产生过热蒸汽，提高了氨气透平18的进气温度；另一部分在第一调节阀4的作用下，控制熔融盐释放给燃料和压缩空气的热量，其中第一调节阀4开度越大，释放给压缩空气和天然气的热量越高；
[0018]燃气轮机的排气在蒸发器15中释放热量给基本氨水溶液，升温后的基本氨水溶液进入分离器16，分离成富氨蒸汽和贫氨溶液；富氨蒸汽经第一回热器5后，转变为过热蒸汽，在氨气透平18中膨胀做功，氨气透平18的排汽与贫氨溶液进行混合，产生基本氨水溶液，之后在冷凝器23中放热，冷凝器23出口的基本氨水溶液经工质泵加压，产生高压的基本氨水溶液，基本氨水溶液分别流经第三回热器20后送至蒸发器15，最终完成整个热力循环。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术的系统可节能减排，将塔式太阳能发电系统、燃气轮机发电系统和Kalina循环发电系统进行耦合，充分利用了清洁的太阳能资源和成本低的氨水工质，采用Kalina循环发电系统对燃气轮机排气进行余热回收，避免了高品质热能的浪费。另外，本专利技术的系统具有多元化形式，使得系统小而灵活，相比于传统的燃气蒸汽联合循环，本专利技术采用对压缩空气进行了降温，减小了压缩机的耗功。
[0021]本专利技术中，采用太阳能为燃气蒸汽联合循环提供稳定的能量输入，一方面节省燃料，另一方面实现了节能减排。具体的，本专利技术采用太阳能对饱和的富氨蒸汽进行加热，增
加了输入Kalina循环发电系统的热量，提高了进入氨气透平的进气温度，益于提高蒸汽轮机的做功能力。除此外，采用熔融盐对燃烧室前的燃料和压缩空气进行预热，减小了燃烧室的热损失，降低了燃料的消耗量。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例的一种新型燃气轮机联合循环发电系统的示意图。
[0023]图中，100、塔式太阳能发电系统；200、燃气轮机发电系统；300、Kalina循环发电系统；
[0024]1、太阳；2、镜场；3、吸热器；4、第一调节阀；5、第一回热器、6、第二回热器、7、熔融盐罐；8、熔融盐泵
[0025]9、第一压缩机；10、溴化锂制冷系统；11、第二压气机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式能源环境下的燃气轮机联合循环发电系统，其特征在于，包括塔式太阳能发电系统(100)、燃气轮机发电系统(200)和Kalina循环发电系统(300)三部分；所述Kalina循环发电系统(300)对燃气轮机排气进行余热回收，将热能转化为机械能，驱动第二发电机(19)发电，所述塔式太阳能发电系统(100)用于增加Kalina循环发电系统(300)的热量，所述燃气轮机发电系统(200)用于接收的塔式太阳能发电系统(100)传递的热量进行发电；所述塔式太阳能发电系统(100)、燃气轮机发电系统(200)和Kalina循环发电系统(300)相互之间耦合。2.根据权利要求1所述的一种分布式能源环境下的燃气轮机联合循环发电系统，其特征在于，所述塔式太阳能发电系统(100)包括镜场(2)，所述镜场(2)用于反射太阳能(1)至吸热器(3)，所述吸热器(3)的入口与熔融盐泵(8)的出口相连通；所述吸热器(3)的出口与第一回热器(5)的热源管道的入口相连通，所述第一回热器(5)的热源管道的入口经第二回热器(6)的热源管道与熔融盐罐(7)的入口相连通，熔融盐罐(7)的出口连接熔融盐泵(8)的入口。3.根据权利要求1所述的一种分布式能源环境下的燃气轮机联合循环发电系统，其特征在于，所述燃气轮机发电系统(200)包括用于提供压缩空气的第一压缩机(9)，第一压缩机(9)的压缩空气出口连接溴化锂制冷系统(10)，所述溴化锂制冷系统(10)用于对出第一压缩机(9)的压缩空气进行降温，溴化锂制冷系统(10)通过第二压气机(11)连接第二回热器(6)，第二回热器(6)对天然气和出第二压气机(11)的压缩空气进行预热，预热后的天然气和压缩空气在燃烧室(12)中进行燃烧，产生的烟气在燃气透平(13)中做工，驱动第一发电机(14)发电。4.根据权利要求1所述的一种分布式能源环境下的燃气轮机联合循环发电系统，其特征在于，所述Kalina循环发电系统(300)包括蒸发器(15)，所述蒸发器(15)利用燃气轮机的高温排气进行换热对经第三回热器(20)换热后的基本氨水溶液进行预热，得到两相区的基本氨水溶液并输出给分离器(16)，所述分离器(16)对两相区的基本氨水溶液进行分离，输出饱和富氨蒸汽和饱和贫氨溶液，所述饱和富氨蒸汽通过第一回热器(5)转变为过热蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹东，郑少雄，刘世伟，赵作让，何欣欣，薛志恒，王亚生，郭智杰，宋厅，韩宏孝，贺超军，石金库，郝云生，徐杰强，罗俊然，邱致猛，牟忠庆，何杰，谢卫民，罗勇，梁万来，王锐，谢运明，张金荣，宋红娟，周冠宇，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：