耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统及联供方法技术方案

耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统及联供方法。现有的热电供能系统，其动力装置主要有电瓶、燃气内燃机等形式。电瓶功率重量比低，不仅需要高品位的电能，而且输出功率也有限制，且需要定期更换电瓶。本发明专利技术的组成包括：燃机发电系统，所述的燃气发电机系统的压气机（1）与燃烧室（2）连接，所述的燃烧室通过蒸汽发生系统的射流降温增压器（3）与燃气轮机涡轮（4）连接，所述的燃气轮机涡轮与耦合变频发电机（5）连接，所述的耦合变频发电机与所述的压气机连接，所述的压气机与回热器（6）连接，所述的回热器与空气预热器（7）连接，所述的空气预热器的水套（8），通过水泵A（9）与水箱（10）连接。本发明专利技术用于供电、供热。

【技术实现步骤摘要】
耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统及联供方法
：本专利技术涉及一种耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统及联供方法。
技术介绍
：移动式热电联供系统具有适应性强、体积小、重量轻、可控性好的优点，它将燃气轮机、高速发电机等关键设备进行微型化、功能化和智能化集成，能够满足不同用户的使用要求，能够广泛应用于航空航天与车辆舰船辅助动力装置、野战部队营房及野外作业环境控制等需要制热及供电的负荷场所，具有良好的经济性和社会效益。现有的热电供能系统，其动力装置主要有电瓶、燃气内燃机、燃料电池和燃气轮机几种形式。其中，电瓶功率重量比低，不仅需要高品位的电能，而且输出功率也有限制，且需要定期更换电瓶；燃气内燃机系统在国内属于技术空白，且存在体积重量大，噪音大、性能差的缺点；燃料电池尚处于研发阶段，技术不够成熟；相比之下，燃气轮机具有体积小、重量轻、功率重量比高的优点，并且可以使用燃油燃气等多种形式的一次能源，经济性好，十分适合作为车载式微小型功能系统的动力主机。对于适应于热电供能系统的高速发电机，国外的发展趋势是目前综合集成了无油支承技术、永磁电动机/发电机一体化技术、电力电子技术以及高速转子动力学等核心技术所构成的高速永磁变频发电机。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统及联供方法，具有体积小、重量轻、集成性好、可控性强等特点。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统，其组成包括：燃机发电系统，所述的燃气发电机系统的压气机与燃烧室连接，所述的燃烧室通过蒸汽发生系统的射流降温增压器与燃气轮机涡轮连接，所述的燃气轮机涡轮与耦合变频发电机连接，所述的耦合变频发电机与所述的压气机连接，所述的压气机与回热器连接，所述的回热器与空气预热器连接，所述的空气预热器的水套通过水泵A与水箱连接。所述的耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统，所述的循环水和蒸汽发生系统包括所述的水箱，所述的水箱与水泵B连接，所述的水泵B与所述的燃气轮机涡轮的水套连接，所述的燃气轮机涡轮的水套与所述的燃烧室的水套连接，所述的燃烧室的水套与汽包连接，所述的汽包分别与所述的回热器的水套、所述的射流降温增压器连接，所述的射流降温增压器的水套与所述的燃气轮机涡轮的水套连接，所述的回热器的水套与换热器的水套连接，所述的换热器的水套与所述的空气预热器的水套连接，所述的空气预热器的水套与所述的水箱连接。所述的耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统，所述的燃气轮机涡轮的涡轮轴、所述的压气机的轴分别通过永磁磁力耦合联轴器与所述的耦合变频发电机的转轴连接，所述的永磁磁力耦合联轴器包括发电机导体转子、永磁体转子，所述的发电机导体转子与电机轴连接，所述的永磁体转子与负载轴连接，所述的永磁磁力耦合联轴器通过电机一端的导体和负载一端的永磁体之间的感应磁场相互作用产生转矩，通过调节永磁体和导体之间的间隙就可以控制传递的转矩，从而实现负载的智能调节。所述的耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统，所述的发电机导体转子、所述的永磁体转子的结构采用气体润滑轴承作为润滑支撑形式，在所述的压气机或所述的燃气轮机涡轮的叶轮两端设置轴承支撑位置，在所述的耦合变频发电机转子的两端设置轴承支撑位置；所述的气体润滑轴承采用静压、动压或动静压混合结构。一种耦合智能式燃气轮机-变频发电机热电联供方法，燃机发电系统的压气机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料也喷入所述的燃烧室与高温压缩空气混合，在受控方式下进行定压燃烧，再经过射流降温增压器进入燃气轮机涡轮，生成的高温高压燃气进入所述的燃气轮机涡轮膨胀做功，推动所述的燃气轮机涡轮高速旋转，通过永磁磁力耦合联轴器从而驱动耦合变频发电机旋转，所述的耦合变频发电机通过永磁磁力耦合联轴器带动压气机旋转产生高压空气，所述的压气机的排气会通过回热器加热后进入燃烧室，所述的燃机涡轮出口的燃气经过回热器和空气预热器之后排出；循环水被水泵B从水箱中抽出，经过所述的燃气轮机涡轮的水套和燃烧室的水套后，进入汽包，所述的汽包内的一部分水经过回热器的水套、换热器的水套和空气预热器的水套后，经过水泵A回到水箱，完成循环；所述的汽包内另一部分经过汽包加热成为蒸汽，蒸汽经过射流降温增压器后，其压力会升高，提高工质的做功能力，与燃气混合之后进入燃气轮机涡轮，在燃气轮机内实现湿空气透平循环即HAT循环，从而形成具有蒸汽射流降温增压功能的热能利用系统。有益效果：1.本专利技术燃机涡轮驱动耦合变频发电机发电，在燃机涡轮中做功后的燃气经过回热器、换热器，可作为热源。同时，发电机主轴旋转驱动燃机系统压气机旋转工作。循环水和蒸汽发生系统提供了系统冷却循环水，并将一部分循环水经过汽包加热成为蒸汽，蒸汽经过射流降温增压器后，其压力会升高，提高工质的做功能力。蒸汽进入燃气轮机热涡轮，与燃气混合后形成高温高湿燃气，从而在燃气轮机内实现湿空气透平循环（HAT循环），有效集成了燃气轮机、永磁变频发电机等多项关键技术，形成了耦合型智能式热电供能系统。本专利技术燃气轮机涡轮轴和燃气轮机压气机轴分别通过永磁磁力耦合联轴器与耦合变频发电机转轴连接。实现了在驱动和被驱动侧的无机械链接。这种磁力动力传动方式可通过调节永磁体和导体之间的间隙，控制传递的转矩，从而实现传动负载的智能调节。具有传动效率高、振动小、节能环保的优点，不仅可以减少维护费用，还可改善系统的可靠性和稳定性，降低使用成本。本专利技术循环水和蒸汽发生装置一方面是完成循环水冷却和热能回收利用，另一方面在汽包中产生蒸汽，蒸汽通过射流降温增压器进入燃气轮机热涡轮，与燃气混合后形成高温高湿燃气，最终在燃气轮机内实现湿空气透平循环（HAT循环），从而形成具有蒸汽射流降温增压功能的热能利用系统。此技术方法可提高燃机热能利用效率，实现热量的梯级利用，有效降低NOx等污染物的排放。本专利技术提供的耦合式燃气轮机-发电机热电联供系统实现了热电供能的集成，突破了国内热电功能系统耦合集成化的技术瓶颈，具有适应性强、体积小、重量轻、可控性好等优点，可广泛应用于交通车辆、小型船舶、野外作业及其他具有环境控制和供能需求的制热及供电，具有良好的经济性和社会效益。附图说明：附图1是本专利技术的结构示意图。附图2是本专利技术永磁磁力耦合联轴器的原理图。附图3是本专利技术燃机发电系统的结构示意图。具体实施方式：实施例1：一种耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统，其组成包括：燃机发电系统，所述的燃气发电机系统的压气机1与燃烧室2连接，所述的燃烧室通过蒸汽发生系统的射流降温增压器3与燃气轮机涡轮4连接，所述的燃气轮机涡轮与耦合变频发电机5连接，所述的耦合变频发电机与所述的压气机连接，所述的压气机与回热器6连接，所述的回热器与空气预热器7连接，所述的空气预热器的水套8通过水泵A9与水箱10连接。实施例2：根据实施例1所述的耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统，所述的循环水和蒸汽发生系统包括所述的水箱，所述的水箱与水泵B11连接，所述的水泵B与所述的燃气轮机涡轮的水套连接，所述的燃气轮机涡轮的水套与所述的燃烧室的水套连接，所述的燃烧室的水套与汽包12连接，所述的汽包分别与所述的回热器的水套、所述的射流降温增压器连接，所述的射流降温增压器的水套与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合式燃气轮机?变频发电机热电联供系统，其组成包括：燃机发电系统，其特征是：所述的燃气发电机系统的压气机与燃烧室连接，所述的燃烧室通过蒸汽发生系统的射流降温增压器与燃气轮机涡轮连接，所述的燃气轮机涡轮与耦合变频发电机连接，所述的耦合变频发电机与所述的压气机连接，所述的压气机与回热器连接，所述的回热器与空气预热器连接，所述的空气预热器的水套通过水泵A与水箱连接。

【技术特征摘要】
1.一种耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统，其组成包括：燃气发电机系统，其特征是：所述的燃气发电机系统的压气机与燃烧室连接，所述的燃烧室通过循环水和蒸汽发生系统的射流降温增压器与燃气轮机涡轮连接，所述的燃气轮机涡轮与耦合变频发电机连接，所述的耦合变频发电机与所述的压气机连接，所述的压气机与回热器连接，所述的回热器与空气预热器连接，所述的空气预热器的水套通过水泵A与水箱连接；循环水和蒸汽发生系统包括所述的水箱，所述的水箱与水泵B连接，所述的水泵B与所述的燃气轮机涡轮的水套连接，所述的燃气轮机涡轮的水套与所述的燃烧室的水套连接，所述的燃烧室的水套与汽包连接，所述的汽包分别与所述的回热器的水套、所述的射流降温增压器连接，所述的射流降温增压器的水套与所述的燃气轮机涡轮的水套连接，所述的回热器的水套与换热器的水套连接，所述的换热器的水套与所述的空气预热器的水套连接，所述的空气预热器的水套与所述的水箱连接。2.根据权利要求1所述的耦合式燃气轮机-变频发电机热电联供系统，其特征是：所述的燃气轮机涡轮的涡轮轴、所述的压气机的轴分别通过永磁磁力耦合联轴器与所述的耦合变频发电机的转轴连接，所述的永磁磁力耦合联轴器包括发电机导体转子、永磁体转子，所述的发电机导体转子与电机轴连接，所述的永磁体转子与负载轴连接，所述的永磁磁力耦合联轴器通过电机一端的导体和负载一端的永磁体之间的感应磁场相互作用产生转矩，通过调节永磁体和导体之间的间隙就能控制传递的转矩，从而实现负载的智能调节。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金福，佟宪良，韩东江，邱敬乐，黄锴，陈策，
申请(专利权)人：哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：