一种基于跨临界二氧化碳循环的燃气轮机余热回收系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于跨临界二氧化碳循环的燃气轮机余热回收系统，包括燃气轮机系统、超临界二氧化碳动力循环余热回收系统，跨临界二氧化碳动力循环余热回收系统和跨临界二氧化碳制冷循环余热回收系统，通过高温加热器，将排烟的进行第一次余热回收，通过加热器实现第二次余热回收，提高能量的利用率，LNG在进入燃烧室前，作为冷却介质，将高质量冷量运用到整个余热回收系统中，通过吸收热量，提高自身温度，为进入燃烧室做充足的准备，充分利用LNG在不同状态下的能量,且采用二氧化碳作为工质，可从大气环境中收集，回收成本低，回收利用后还可以降低环境二氧化碳的含量。收利用后还可以降低环境二氧化碳的含量。收利用后还可以降低环境二氧化碳的含量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于跨临界二氧化碳循环的燃气轮机余热回收系统


[0001]本技术涉及一种能源回收利用系统领域，特别是一种基于跨临界二氧化碳循环的燃气轮机余热回收系统。

技术介绍

[0002]目前，燃气轮机排烟温度较高，一般在450℃至600℃，携带大量可回收热量，如果直接将排烟放到环境中，会造成大量能量损失。
[0003]而燃气轮机常用的燃料为天然气，液化天然气(LNG)温度约为
‑
161℃，携带大量高品质冷量，而LNG在进入燃烧室之前，如何更有效地利用其冷量，也是需要值得更深入研究的。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本技术提供一种。
[0005]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种基于跨临界二氧化碳循环的燃气轮机余热回收系统，包括燃气轮机系统、超临界二氧化碳动力循环余热回收系统，跨临界二氧化碳动力循环余热回收系统和跨临界二氧化碳制冷循环余热回收系统：
[0007]所述燃气轮机系统包括压气室、燃烧室和燃气轮机；
[0008]所述超临界二氧化碳动力循环余热回收系统包括压缩机，所述压缩机的出口连接有回热器的冷侧进口，所述回热器的冷侧出口连接有高温加热器，所述高温加热器连接有高温透平，所述高温透平与所述回热器的热侧进口连接，所述回热器的热侧出口连接有预冷器，所述预冷器与所述压缩机连接。
[0009]所述跨临界二氧化碳动力循环余热回收系统包括第一增压泵，所述第一增压泵与所述预冷器连接，所述预冷器连接有底循环透平，所述底循环透平连接有冷凝器，所述冷凝器与所述第一增压泵连接。
[0010]所述跨临界二氧化碳制冷循环余热回收系统包括蒸发器，所述蒸发器连接有第一四通换向阀，所述第一四通换向阀连接有加热器，所述加热器连接第二四通换向阀，所述第二四通换向阀连接有气液分离器、第二增压泵和气体冷却器，所述气液分离器与第二增压泵相互连通，所述气体冷却器连接有过冷器，所述过冷器连接有第三四通换向阀，所述第三四通换向阀连接有节流阀，所述节流阀与所述蒸发器连通。
[0011]所述燃气轮机排放的高温烟气依次经过所述高温加热器、加热器，回收余热。
[0012]所述余热回收系统还包括有LNG储存箱，所述LNG储存箱与所述预冷器连接，所述LNG储存箱内的低温天然气依次经过所述预冷器、过冷器，进入所述燃烧室。
[0013]所述LNG储存箱的出口设置有第一燃料调节阀，所述预冷器和过冷器之间设置有第二燃料调节阀所述第一四通换向阀还连接有低温透平，所述低温透平通过所述第一四通换向阀的转换，分别与所述蒸发器和加热器连通。
[0014]本技术的有益效果是：
[0015]1、本技术通过高温加热器，将排烟的进行第一次余热回收，通过加热器实现第二次余热回收，提高能量的利用率。
[0016]2、本技术的LNG在进入燃烧室前，作为冷却介质，将高质量冷量运用到整个余热回收系统中，通过吸收热量，提高自身温度，为进入燃烧室做充足的准备，充分利用LNG在不同状态下的能量。
[0017]3、本技术采用二氧化碳作为工质，可从大气环境中收集，回收成本低，回收利用后还可以降低环境二氧化碳的含量。
附图说明
[0018]下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
[0019]图1是本技术的结构示意图。
具体实施方式
[0020]参照图1，一种基于跨临界二氧化碳循环的燃气轮机余热回收系统，包括燃气轮机系统、超临界二氧化碳动力循环余热回收系统，跨临界二氧化碳动力循环余热回收系统和跨临界二氧化碳制冷循环余热回收系统：
[0021]所述燃气轮机系统包括压气室1、燃烧室2和燃气轮机3；
[0022]所述超临界二氧化碳动力循环余热回收系统包括压缩机4，所述压缩机4的出口连接有回热器5的冷侧进口，所述回热器5的冷侧出口连接有高温加热器6，所述高温加热器6连接有高温透平7，所述高温透平7与所述回热器5的热侧进口连接，所述回热器5的热侧出口连接有预冷器8，所述预冷器8与所述压缩机4连接。
[0023]采用高温加热器和回热器的超临界二氧化碳动力循环可以高效率地将燃气轮机余热转换为透平的机械功，该系统使用的设备数较少，可以降低很多设备成本，二是可以保留较高的排气余热，给接下来的制冷循环提供充足的热源。
[0024]所述跨临界二氧化碳动力循环余热回收系统包括第一增压泵9，所述第一增压泵9与所述预冷器8连接，所述预冷器8连接有底循环透平10，所述底循环透平10连接有冷凝器11，所述冷凝器与所述第一增压泵9连接。
[0025]采用所述预冷器8和冷凝器11的跨临界二氧化碳动力循环，可将初步利用LNG内的冷量。
[0026]所述跨临界二氧化碳制冷循环余热回收系统包括蒸发器12，所述蒸发器12连接有第一四通换向阀13，所述第一四通换向阀13连接有加热器14，所述加热器14连接第二四通换向阀17，所述第二四通换向阀17连接有气液分离器15、第二增压泵16和气体冷却器18，所述气液分离器15与第二增压泵16相互连通，所述气体冷却器18连接有过冷器19，所述过冷器19连接有第三四通换向阀20，所述第三四通换向阀20连接有节流阀21，所述节流阀21与所述蒸发器12连通。
[0027]利用跨临界二氧化碳制冷循环可以进一步对燃气轮机的余热充分利用，同时利用LNG的较低温度在冷凝过程中进行过冷冷却，会使所述蒸发器12入口的工质温度更低，达到更多的制冷量。
[0028]总系统将LNG用于冷能发电和过冷冷却二氧化碳，减小了LNG冷能的损失。
[0029]所述燃气轮机排放的高温烟气依次经过所述高温加热器6、加热器14，回收余热。
[0030]所述余热回收系统还包括有LNG储存箱22，所述LNG储存箱22与所述预冷器8连接，所述LNG储存箱22内的低温天然气依次经过所述预冷器8、过冷器19，进入所述燃烧室2。
[0031]所述LNG储存箱22的出口设置有第一燃料调节阀24，所述预冷器8和过冷器19之间设置有第二燃料调节阀25
[0032]所述第一四通换向阀13还连接有低温透平23，所述低温透平23通过所述第一四通换向阀13的转换，分别与所述蒸发器12和加热器14连通。
[0033]通过所述第二四通换向阀17的转换，可实现跨临界二氧化碳制冷循环余热回收系统的制冷循环和热机循环可相互转换，可根据环境情况，生活与生产需求而灵活变换功能，增加灵活性。
[0034]制冷循环：低温工质在所述蒸发器12中吸热蒸发，再到所述加热器14中吸收烟气的热量使温度升高，到所述第二增压泵16升压，使工质温度和压力提升，此时的工质处于高温高压超临界状态，接着所述气体冷却器18将高温高压气体等压冷却，但不冷却至低于临界点的温度(可以控制冷却器出口温度至45℃)，低温高压工质被送进所述过冷器19被LNG过冷冷却，从而在基本循环的基础上使循环的制冷量增加，过冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于跨临界二氧化碳循环的燃气轮机余热回收系统，包括燃气轮机系统、超临界二氧化碳动力循环余热回收系统，跨临界二氧化碳动力循环余热回收系统和跨临界二氧化碳制冷循环余热回收系统，其特征在于：所述燃气轮机系统包括压气室（1）、燃烧室（2）和燃气轮机（3）；所述超临界二氧化碳动力循环余热回收系统包括压缩机（4），所述压缩机（4）的出口连接有回热器（5）的冷侧进口，所述回热器（5）的冷侧出口连接有高温加热器（6），所述高温加热器（6）连接有高温透平（7），所述高温透平（7）与所述回热器（5）的热侧进口连接，所述回热器（5）的热侧出口连接有预冷器（8），所述预冷器（8）与所述压缩机（4）连接；所述跨临界二氧化碳动力循环余热回收系统包括第一增压泵（9），所述第一增压泵（9）与所述预冷器（8）连接，所述预冷器（8）连接有底循环透平（10），所述底循环透平（10）连接有冷凝器（11），所述冷凝器与所述第一增压泵（9）连接；所述跨临界二氧化碳制冷循环余热回收系统包括蒸发器（12），所述蒸发器（12）连接有第一四通换向阀（13），所述第一四通换向阀（13）连接有加热器（14），所述加热器（14）连接第二四通换向阀（17），所述第二四通换向阀（17）连接有气液分离器（15）、第二增压泵（16）和气体冷却器（18），所述气液...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾冬琪，叶彪，李进文，刘柏群，蔡利诚，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：新型
国别省市：