CN104929780A - 燃气轮机尾气利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃气轮机尾气利用系统，其包括储气装置、燃烧室、排气装置，其中，还包括：预热室，位于所述储气装置、燃烧室之间的气体通道上；所述排气装置和所述预热室之间设有尾气通道，以将所述排气装置中的部分燃气轮机尾气输送至所述预热室，所述预热室用于使燃气轮机尾气、进入所述燃烧室之前的燃气发生热交换，以预热燃气。本发明提出一种利用尾气预热燃料，降低点火能量消耗的方式，除了进一步提高综合热效率，还具有结构简单、改造成本低、适合工程应用等优点。

Description

燃气轮机尾气利用系统

技术领域

本发明涉及分布式能源系统、燃气轮机联合循环系统领域，具体而言，涉及利用燃气轮机尾气余热燃料的燃气轮机尾气利用系统。

背景技术

燃气轮机(Gas Turbine)是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。在空气和燃气的主要流程中，只有压气机(Compressor)、燃烧室(Combustor)和燃气透平(Turbine)这三大部件组成的燃气轮机循环，通称为简单循环。

大多数燃气轮机均采用简单循环方案。压气机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的燃气；然后再进入到透平中膨胀做功，推动透平带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功。从透平中排出的废气排至大气自然放热。

提高综合热效率是分布式能源系统设计中不断追求的目标，以符合现代动力系统设计对高能效、低排放、节约型经济等指标的要求。传统燃气轮机分布式能源系统中，高温燃气经联合循环各环节后，尾气直接排入大气环境，而此时尾气中仍蕴含较为丰富的低品位热能，没有得到有效利用，不但浪费能源，而且影响环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气轮机尾气利用系统，以解决目前燃气轮机低品位热能尾气直接排放于大气中导致的能源浪费问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种燃气轮机尾气利用系统，如下：

一种燃气轮机尾气利用系统，包括储气装置、燃烧室、排气装置，其中，还包括：预热室，位于所述储气装置、燃烧室之间的气体通道上；所述排气装置和所述预热室之间设有尾气通道，以将所述排气装置中的燃气轮机尾气输送至所述预热室，所述预热室用于使燃气轮机尾气、进入所述燃烧室之前的燃气发生热交换，以预热燃气。

优选地，在上述燃气轮机尾气利用系统中，还包括：状态监测装置，设于所述预热室、燃烧室之间的气体通道上，以监测经过预热的燃气的状态。

优选地，在上述燃气轮机尾气利用系统中，所述状态监测装置为至少设有温度计、气压计的气体状态监测阀门，以至少监测经过预热的燃气的温度、压力。

优选地，在上述燃气轮机尾气利用系统中，还包括：控制装置，与所述状态监测装置连接，位于所述尾气通道上，用于根据所述状态监测装置监测的燃气状态数据，控制所述尾气通道中通过的尾气流量。

优选地，在上述燃气轮机尾气利用系统中，所述储气装置为储气罐。

分析可知，为利用燃气轮机余热，提高综合热效率，本发明提出一种利用尾气预热燃料，降低点火能量消耗的方式，除了进一步提高综合热效率，还具有结构简单、改造成本低、适合工程应用等优点。

附图说明

图1为本发明实施例的原理结构示意图。

图中，1-储气罐；2-预热室；3-燃烧室；4-联合循环系统；5-排气装置；6-控制装置；7-状态监测装置；8-尾气通道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明实施例包括作为燃气轮机储气装置的储气罐1、燃烧室3、联合循环系统4、排气装置5，以及预热室2、状态监测装置7、控制装置6。

为了实现尾气余热再利用，本发明实施例在燃气轮机的具体应用中设置了预热室2，由图1可知，其位于储气罐1、燃烧室3之间的气体通道上。排气装置5和预热室2之间设有尾气通道8，以将排气装置5中的部分或全部燃气轮机尾气输送至预热室2，预热室2使燃气轮机尾气、进入燃烧室3之前的燃气发生热交换，以预热燃气。具体地，设置预热室2可以使燃料受热后可燃质体更为均匀或更易均匀化，利于燃烧过程的组织；同时可降低对点火系统的要求和成本。换言之，预热室2为一热交换装置，其原理在于引入尾气，对内部通过的燃料体(来自储气罐1的燃气)进行加热。具体实现结构较为多样，不再具体限定，例如，现有工程中的换热器、冷却装置等的结构均可。距离上，预热室2和燃烧室3最好更近一些，其与储气罐1没有直接或间接的关联，因为作为热源物体的预热室2距离储气罐1越远越好。。

具体而言，本发明将燃烧室3产生的燃气送至联合循环系统4，由联合循环系统4做功后形成的尾气进入到排气装置5，然后再通过尾气通道8回引至预热室2，这样对尾气进行充分再次使用。

为了及时获取预热后燃气的温度、压力等气体状态数据，本实施例包括状态监测装置7，可以为其上设有温度计、压力计的气体状态监测阀门，并将其设于预热室2、燃烧室3之间的气体通道上，以监测经过预热的燃气的状态，且易于更换、安装。

在其他实施例中，在预热室2的出口处设置检测温度、压力等仪表即可，如此，通过实时检测燃气的状态，可以防止燃气过度受热，根据设置的阈值，以及通过控制装置6调节回流排气的量，控制燃料加热的区间，保证安全。同时，燃料不能过分加热，以防进入燃烧室3前已自行引燃。

为了提高本实施例的运行安全水平，本实施例包括控制装置6，其与状态监测装置7通信连接，位于尾气通道8上，用于根据状态监测装置7监测的燃气状态数据，控制尾气通道8中通过的尾气流量。控制装置6可以包括阀门、闸板等本领域常用的气体调节装置；或者进一步地，为了提高自动化水平，控制装置6还可以包括驱动机构等。

概况而言，控制装置6的作用在于根据燃气的状态数据，通过调整排气流通阀门开度，调整排气通流量，从而在安全范围内，调整燃料加热程度。控制装置6的数据传输、比较等部分可集中安装于燃汽轮机控制机柜，阀门等直接安装在尾气通道8上。

控制装置6应用前，应预先设置燃料加热后的状态参数的安全范围，当监控数据超出安全范围时，控制装置6发出作动指令，使阀门关小甚至关闭，停止加热。其中，关小或开大阀门的动作可根据参数变化的速率大小控制，应根据具体的控制逻辑如何设定。

本实施例运行时，燃气从储气罐1流出进入预热室2。气体通道8将燃气轮机尾气自排气装置5引入预热室2，对预热室2中的气体燃料加热，使其增压、升温后，经状态监控阀装置7流入燃烧室3燃烧。根据状态监测装置7反馈的信息，控制装置6调节尾气流入预热室2的流量，防止燃料过热，保证系统安全运行。完成燃烧过程的热流体自燃烧室3流出，经联合循环系统4的联合循环或做功，形成尾气，并经由排气装置5，流入预热室2，进入下一个循环。

燃气轮机的燃气燃料经预热后，可降低对点火能量的消耗，从而节约点火系统自耗电，降低对点火系统额定工况的要求，相对的延长点火系统寿命，增加点火系统可靠性的冗余度。可见，本发明可以进一步提高综合热效率，并且结构简单、实施成本低。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (5)

1.一种燃气轮机尾气利用系统，包括储气装置、燃烧室、排气装置，其特征在于，还包括：

预热室，位于所述储气装置、燃烧室之间的气体通道上；

所述排气装置和所述预热室之间设有尾气通道，以将所述排气装置中的燃气轮机尾气输送至所述预热室，所述预热室用于使燃气轮机尾气、进入所述燃烧室之前的燃气发生热交换，以预热燃气。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机尾气利用系统，其特征在于，还包括：

状态监测装置，设于所述预热室、燃烧室之间的气体通道上，以监测经过预热的燃气的状态。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机尾气利用系统，其特征在于，所述状态监测装置为至少设有温度计、气压计的气体状态监测阀门，以至少监测经过预热的燃气的温度、压力。

4.根据权利要求2所述的燃气轮机尾气利用系统，其特征在于，还包括：

控制装置，与所述状态监测装置连接，位于所述尾气通道上，用于根据所述状态监测装置监测的燃气状态数据，控制所述尾气通道中通过的尾气流量。

5.根据权利要求1所述的燃气轮机尾气利用系统，其特征在于，所述储气装置为储气罐。