CN112709636A - 一种燃气轮机发电机组及发电过程 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气轮机发电机组及发电过程，其特征在于，包括：发电机、压气机、透平、燃烧室和回热器；所述发电机、所述压气机和所述透平位于机壳内并依次固定安装在转轴上，所述回热器为扁平状结构，套接在所述机壳外；所述压气机的进气端与外界连通，出气端与回热器的第二介质通道进口连通，回热器的第二介质通道出口与所述燃烧室的进气端连通；所述燃烧室的排气端与透平的进气端连通，透平的排气端与回热器的第一介质通道进口连通，第一介质通道出口与外界连通。

Description

一种燃气轮机发电机组及发电过程

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，具体为一种燃气轮机发电机组及发电过程。

背景技术

燃气轮机发电机组工作时首先通过压气机连续的从大气吸入空气并将空 气压缩，压缩后的空气通过气道或者管路等将其通入燃烧室内，并在燃烧室 内与通过喷嘴雾化的燃气混合后燃烧生成高温高压的气体；生成的高温高压 气体再进入到透平中膨胀做功，推动透平转动并带动压气机和发电机一起高 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。

经过压缩的空气在进入燃烧室之前，只通过压缩使其温度升高，没有进 行进一步的加热，导致其进入燃烧室时的温度不够高，使得燃烧效率低，增 加排放尾气中的污染物浓度；另外，从透平排放出来的高温高压气体一般都 作为尾气进行排放。

为了解决上述问题，一般选用增设回热器。现在技术中的回热器多为圆 形，占用空间大；尤其用车汽车上时，不便安装和布置。还有一点，现在技 术中的回热器换热效率和大小固定，不能根据不同换热要求随意组装，只能 重新设计一款回热器，增加回热器和燃气轮机发电机组成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃烧效率高、污染小，且占用空间小的燃气轮 机发电机组及发电过程。

为达到上述目的，本发明提供了一种燃气轮机发电机组，包括发电机、 压气机、透平、燃烧室和回热器；

所述发电机、所述压气机和所述透平位于机壳内并依次固定安装在转轴 上，所述回热器为扁平状结构，套接在所述机壳外；所述压气机的进气端与 外界连通，出气端与回热器的第二介质通道进口连通，回热器的第二介质通 道出口与所述燃烧室的进气端连通；所述燃烧室的排气端与透平的进气端连 通，透平的排气端与回热器的第一介质通道进口连通，第一介质通道出口与 外界连通。

进一步的，还包括排烟道，所述排烟道的进口与所述第一介质通道出口 连通，所述排烟道的出口与外界连通，且所述排烟道与所述回热器的外壁紧 贴。

进一步的，排烟道的出口与压气机的进气端设置为同侧或相反侧；优选 的，排烟道设置于回热器的四个侧面的至少任意一侧面。

进一步的，所述转轴包括第一转轴和第二转轴，所述发电机设置在所述 第一转轴上，所述压气机、所述透平设置在所述第二转轴上；所述第一转轴 和第二转轴通过联轴器连接。

进一步的，所述联轴器包括轴主体和卡接凸棱；

所述卡接凸棱为沿所述轴主体的径向向外延伸形成的凸起；

所述凸起为条状结构，其延伸方向与所述轴主体的轴线平行，且其长度 与所述轴主体的长度相匹配；

所述第一转轴的一端和所述第二转轴的一端均设置有与所述联轴器匹配 的盲孔；所述联轴器的两端分别插接在两个所述盲孔中。

进一步的，所述回热器包括壳体和多块换热板；

所述壳体包括上底面、下底面和一相对设置的侧面，另一相对的侧面上 分别设置有第一开口和第二开口，所述第一开口和第二开口形成所述壳体的 贯穿通道；所述下底面上设置有平行的第一底部开口和第二底部开口；

每个所述换热版包括依次固定连接的第一换热元件，第二介质导流片和 第二换热元件，所述第一换热元件和第二换热元件结构相同，所述第一换热 元件和第二换热元件均包括依次固定连接的第一介质导流片Ⅰ，换热翅片和 第一介质导流片Ⅱ；

相邻换热版的第一换热元件的换热翅片和第二换热元件的换热翅片形成 第一介质通道；每个所述换热版的第一换热元件的换热翅片和第二换热元件 的换热翅片形成第二介质通道；第一介质通道设置有第一介质通道进口和第 一介质通道出口，第二介质通道设置有第二介质通道进口和第二介质通道出 口；

多块依次固定连接的所述多块换热板置于所述壳体内，所述第一介质通 道进口朝向所述第一开口，第一介质通道出口朝向所述第二开口，所述第二 介质通道进口朝向所述第一底部开口，第二介质通道出口朝向所述第二底部 开口。

进一步的，包括轴承润滑系统，所述轴承润滑系统包括：

第一油路、第二油路、与第二转轴同轴设置的第一轴承和第二轴承、轴 承套、喷油环和抵接装置；

沿第二转轴的轴向方向上，所述第一轴承和第二轴承按预定间隔设置在 第二转轴上，其中，所述第一轴承和第二轴承的转子与所述第二转轴固定连 接，定子与所述轴承套的内表面抵接，所述轴承套设置有定位止口，所述第 一轴承定子的一侧面与所述定位止口的一侧面抵接，转子的一侧面与定位元 件抵接；

沿所述第二转轴的径向方向上，所述喷油环位于所述轴承套和所述第二 转轴之间，所述喷油环的外表面与所述轴承套的内表面抵接，所述喷油环一 侧面与第二轴承的定子的一侧面抵接；

沿所述第二转轴的轴向方向上，抵接装置与所述定位止口的另一侧面和 所述喷油环的另一侧面抵接；

第一油路，贯穿所述轴承套，且其出口朝向所述第一轴承；

第二油路，贯穿所述轴承套和所述喷油环，且其出口朝向所述第二轴承。

进一步的，所述抵接装置为弹性装置或弹簧。

进一步的，包括燃料供给装置，所述燃料供给装置包括喷嘴和喷嘴密封 法兰，所述喷嘴密封法兰的法兰面与所述机壳的内壁贴合固定，法兰颈与燃 烧室外壁固定连接；喷嘴的喷嘴本体与燃烧室内壁固定连接，燃烧室外壁和 燃烧室内壁构成的通道与喷嘴本体上的进气孔连通，所述喷嘴本体依次穿过 机壳的喷嘴安装孔，喷嘴密封法兰的法兰盘，喷嘴密封法兰的法兰颈，燃烧 室内壁后置于燃烧室内；喷嘴密封法兰的法兰颈的内径大于喷嘴本体的外径， 喷嘴本体与喷嘴密封法兰的法兰盘之间存在间隙。

进一步的，包括密封环，所述喷嘴包括固定连接或一体成型的喷嘴本体 和喷嘴法兰；所述机壳上设置有与所述喷嘴法兰配装的喷嘴安装法兰和喷嘴 安装孔；

所述喷嘴本体下部穿过机壳的喷嘴安装孔置于所述机壳内；紧固件穿过 所述喷嘴法兰和喷嘴安装法兰的紧固孔连接所述喷嘴法兰和喷嘴安装法兰；

所述喷嘴本体，喷嘴法兰和喷嘴安装法兰构成环形密封腔，所述密封环 置于所述环形密封腔内；

所述喷嘴法兰和喷嘴安装法兰之间存在间隙，喷嘴本体和喷嘴安装孔之 间存在间隙。

本发明还提供了一种发电过程，使用如上述任意一项所述的一种燃气轮 机发电机组，其特征在于，包括：燃气轮机燃烧炉模块，高温高压输出模块， 转动模块，压气机模块，发电机模块；所述燃气轮机燃烧炉模块通过所述高 温高压输出模块给所述转动模块传输动力，所述转动模块与所述压气机模块 轴连接，所述压气机模块与所述燃气轮机燃烧炉模块连接，所述燃气轮机燃 烧炉模块、所述高温高压模块、所述转动模块、所述压气机模块形成回路， 所述压气机模块与所述发电机模块轴连接。

进一步的，所述发电机模块主轴连接所述压气机模块再连接燃烧室模块 再连接到微型透平机模块，采用空气轴承，不需要润滑以减少摩擦，空气轴 承靠压气机的压力推动悬浮转动，压气机提供压缩空气使燃料混合，电子点 火，经燃烧室燃烧后空气膨胀数百倍，压缩空气使透平机高速旋转，转速最 高可达12万转/rpm,带动高速稀土永磁发电机，输出高频电压。

本发明提供的燃气轮机发电机组具有如下有益的技术效果：

(1)、本发明的燃气轮机发电机组，通过设置回热器将采用透平出口排出 的高温气体加热压气机出口的高压气体，提高高压气体的温度，提高燃烧效 率的同时，降低了透平排气的温度，减少高温尾气对空气的污染，实现了燃 气高温尾气的能量回收，此外，将回热器设置为扁平状结构的壳体，扁平状 结构的壳体以及连接部件的设置使得本申请的回热器可以作为一个换热单 元，通过壳体上设置用于多个壳体之间两两相互连接的连接部件，根据不同 换热需求，可以组装多个换热单元，实现了回热器的模块化设计，避免了现有技术针对不同的换热要求，需要重新设计回热器的问题，除此以外，扁平 状结构的壳体使得微型燃气轮机整体同样为扁平状结构，易于平稳摆放，解 决现有微型燃气轮机圆柱体外形，不易摆放的问题，更加适用于例如汽车等 相关交通工具。

(2)、本发明的燃气轮机发电机组，通过设置排气烟道，使得微型燃气轮 机的排气按照预定方向排出，使其能够灵活适用于各种场景，尤其是例如汽 车等相关交通工具。

(3)、本发明的燃气轮机发电机组，采用具有卡接凸棱的联轴器，将轴主 体的两端分别插入待连接的两根轴中，通过设置在轴主体的侧面上的卡接凸 棱与待连接的两根轴适配卡合，传递转动能量；加工、生产和安装都比较简 单，节省时间成本；此外，凸起的长度与轴主体的长度相匹配，可以增加凸 起与轴主体的连接强度，保证转动能量的传递。

(4)、本发明的燃气轮机发电机组，通过设置轴承润滑系统，使得在微型 燃气轮机工作过程中，第二转轴的转动、热胀冷缩等因素会导致第二轴承在 第二转轴上发生微小距离的移动；弹性抵接装置的预紧力作用对喷油环施加 轴向力，以使喷油环始终保持贴紧第二轴承，达到油路的出口始终朝向第二 轴承，并向轴承提供润滑油，提高润滑油的利用率和润滑效果，此外，弹性 抵接装置对角接触球轴承施加预紧力，消除了轴承轴向游隙，减少轴承运行 过程中的噪声及振动，提高轴承刚度和轴承旋转精度。除此之外，设置回油 路，实现润滑油的回收，避免润滑油泄露，影响整机性能。

(5)、本发明的燃气轮机发电机组，通过在燃料供给装置中设置密封结构， 喷嘴法兰和喷嘴安装法兰之间存在间隙，喷嘴本体和喷嘴安装孔之间存在间 隙；所述间隙的间隙值是为了震动及温度差导致的变形等预留的；可以避免 由于喷嘴、机壳等相关部件发生变形而导致使用寿命的降低。

(6)、高速燃气轮发电机组的功率密度是普通发电机组10倍以上，这样 可以大大节约材料，降低损耗，减小体积重量。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，限定有“第一”、“第二”的特征 可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非 另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语 “安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固 定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是 电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件 内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语 在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种微型燃气轮机发电机组发电机组，包括同轴连接且 依次设置的发电机、压气机和透平，燃烧室设置在透平远离压气机的一端； 发电机、压气机、透平和燃烧室均设置在机壳内。发电机和压气机通过第一 转轴、第二转轴以及联轴器轴连接；联轴器的两端分别连接第一转轴和第二 转轴以实现第一转轴和第二转轴同步转动。

微型燃气轮机发电机组由静止起动时，需起动机带动微型燃气轮机旋转 或者将发电机设置为启发一体式电机，将所述启发一体式电机转化为电动机 带动微型燃气轮机旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开或者将所述 启发一体式电机转化为发电机。

工作时，压气机连续的从大气吸入空气并将空气压缩，压缩后的空气通 过气道或者管路等将其通入燃烧室内，并在燃烧室内与通过喷嘴雾化的燃气 混合后燃烧生成高温高压的气体；生成的高温高压气体再进入到透平中膨胀 做功，推动透平转动并带动压气机和发电机一起高速旋转，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。

在本发明中，压气机与透平安装在第二转轴上，而发电机安装在第一转 轴上，第一转轴与第二转轴通过联轴器连接，实现第一转轴与第二转轴的同 步转动、传递能量。所示，联轴器包括轴主体和卡接凸棱，卡接凸棱设置在 轴主体的侧面上。

具体的，轴主体由金属制成，且为圆柱体；圆柱体的两个圆面叫底面， 周围的面叫侧面；卡接凸棱设置在圆柱体的侧面上。

在使用时，在待连接的两根轴的端面上开设有与联轴器相匹配的凹槽， 将轴主体的两端分别插入两根轴上设置的凹槽中即完成了安装，加工、生产 和安装都比较简单，节省时间成本。

在一个优选的实施例中，卡接凸棱为沿轴主体的径向向外延伸形成的凸 起。具体的，在圆柱体的侧面上沿圆柱体的径向向外延伸形成出的凸起为卡 接凸棱。轴主体与卡接凸棱为一体式结构，可以通过模具铸造成型后进行精 加工。

凸起为条状结构，其延伸方向与轴主体的轴线平行；也可以理解为条状 结构的凸起的长度方向与轴主体的轴线平行。

在一个优选的实施例中，凸起的长度与轴主体的长度相匹配，即凸起的 长度与轴主体的长度相等，以增加凸起与轴主体的连接强度，进而达到在传 递转动能量的过程中凸起的断裂。

凸起的截面或者理解为凸起在与轴主体轴线垂直一面上的投影可以为多 边形；具体可以是矩形、三角形等。

在一个实施例中，凸起远离轴主体的一面为弧面；优选的，凸起在与轴 主体轴线垂直一面上的投影为半圆形。凸起的侧面设置为弧面可以降低安装 和转动过程中的磨损，延长联轴器的使用寿命。

为了提高安装后传动的强度，在一个实施例中，凸起为多个，多个凸起 均匀分布在轴主体的侧面上；这里的均匀分布理解为等间距分布。均匀分布 的多个卡接凸棱能够在传递转动能量时将转动产生的剪切力均匀的分解到每 个卡接凸棱上，避免卡接凸棱的折断，进而延长联轴器的使用寿命。

具体的，凸起为四个，四个凸起呈十字形设置在轴主体的侧面上。

为了方便安装，将轴主体的端面与其侧面的连接处形成有圆角，即轴主 体的端面与其侧面的交界处形成有圆角；凸起的端面与凸起的侧面连接处设 置有圆角，即凸起的端面与侧面交界处设置有圆角。该凸起的侧面是指凸起 远离轴主体的一面。凸起和轴主体上设置的圆角能够起到一定的导向作用， 便于将凸起插入待连接轴中。

在一优选实施例中，将轴主体中段的直径设置为小于轴主体的前，后两 段的直径。具体的，轴主体中段的直径为轴主体的前，后两段的直径的40％ -60％，优选50％。将轴主体中段的直径设置为小于轴主体的前，后两段的直 径，将轴主体未插入第一转轴和第二转轴盲孔部分的直径设置小于轴主体插 入第一转轴和第二转轴盲孔部分的直径，第一转轴和第二转轴不同心或者转 动过程中发生振动时，成本较低的联轴器优先损坏，避免连接在第一转轴和 第二转轴的高成本的轴承损坏。

本实施例公开了一种传动机构，包括有如上述实施方式的联轴器。具体 的，包括第一转轴和第二转轴，第一转轴的一端和第二转轴的一端均设置有 与联轴器匹配的盲孔；联轴器的两端分别插接在两个盲孔中。

在具体安装使用中，将第一转轴靠近第二转轴的端面以及第二转轴靠近 第一转轴的端面上分别开设一个与上述联轴器相匹配的盲孔，仅需将联轴器 的两端分别插入第一转轴和第二转轴上开设的盲孔中即实现了第一转轴和第 二转轴的连接，达到第一转轴和第二转轴同步转动。

从透平排放出来的高温高压气体一般都作为尾气进行排放。为了提高燃 烧室的燃烧效率，在本发明中对高温尾气进行能量回收。

本实施例提供了一种回热器，通过设置回热器将采用透平出口排出的高 温气体加热压气机出口的高压气体，提高高压气体的温度，提高燃烧效率的 同时，降低了透平排气的温度，减少高温尾气对空气的污染，实现了燃气高 温尾气的能量回收，包括壳体和多块换热板，多块换热板固定设置在壳体内。

具体的，壳体包括上底面、下底面和一相对设置的侧面，在另一相对的 侧面上分别设置有第一开口和第二开口，使第一开口和第二开口形成壳体的 贯穿通道；下底面上设置有平行的第一底部开口和第二底部开口，第一底部 开口和第二底部开口分别靠近下底面的两端设置。壳体设置为块状，相对于 现有的环状结构壳体的回热器，易于平稳摆放，所占体积小，方便模块化使 用；扁平状结构的壳体以及连接部件的设置使得本申请的回热器可以作为一 个换热单元，通过壳体上设置用于多个壳体之间两两相互连接的连接部件，根据不同换热需求，可以组装多个换热单元，实现了回热器的模块化设计， 避免了现有技术针对不同的换热要求，需要重新设计回热器的问题，除此以 外，扁平状结构的壳体使得微型燃气轮机整体同样为扁平状结构，易于平稳 摆放，解决现有微型燃气轮机圆柱体外形，不易摆放的问题，更加适用于例 如汽车等相关交通工具，且扁平状结构的换热单元，易于加工，成品率高， 解决了回热器的量产问题，间接降低了制造成本。

具体的，每个换热板包括依次固定连接的第一换热元件、第二介质导流 片和第二换热元件。在本实施例中，第一换热元件和第二换热元件结构相同； 且第一换热元件和第二换热元件均包括依次固定连接的第一介质导流片、换 热翅片和第一介质导流片Ⅱ。

相邻换热板的第一换热元件的换热翅片和第二换热元件的换热翅片形成 第一介质通道；作为一优选的实施例，该换热翅片形成为波纹状，两相邻换 热板的紧邻的第一换热元件和第二换热元件的换热翅片的波峰与波峰相对， 波谷与波谷相对，该波谷与波谷相对的通道形成为该第一介质通道124。每个 换热板的第一换热元件的换热翅片和第二换热元件的换热翅片形成第二介质 通道；作为一优选的实施例，该换热翅片形成为波纹状，每个换热板的第一 换热元件和第二换热元件的换热翅片的波峰与波峰相对，波谷与波谷相对， 该波谷与波谷相对的通道形成为该第二介质通道。第一介质通道设置有第一 介质通道进口和第一介质通道出口，第二介质通道设置有第二介质通道进口 和第二介质通道出口。通过设置第一介质导流片、第二介质导流片和换热翅 片，形成第一介质通道和第二介质通道，实现了第一介质和第二介质以不同 的方向流动，增大了换热面积，提高了换热效率。通过设置第二介质导流片， 实现了第一介质和第二介质以相反方向流动，进一步提高了换热效率。

在一个优选的实施例中，第一介质通道和第二介质通道平行设置。

多块依次固定连接的换热板置于壳体内，第一介质通道进口朝向第一开 口，第一介质通道出口朝向第二开口，第二介质通道进口朝向第一底部开口， 第二介质通道出口朝向所述第二底部开口。上述设置可以使第一介质和第二 介质沿着不同的方向流动。

具体的，换热板可选用四十块，四十块换热板依次固定连接的置于壳体 内。换热板的数量可以根据具体的换热需求进行设置，这里不做限制。

在一个优选的实施例中，换热板为梯形，第一介质通道进口和第一介质 通道出口分别设置在梯形的2个腰上，第二介质通道进口和第二介质通道出 口均设置在梯形的下底边上。

更具体的，梯形为等腰梯形。

换热翅片为波纹换热翅片，可采用折弯工艺加工或者冲压工艺制成。

在一个优选的实施例中，第一介质通道的高度为0.15-3mm；具体的，可 以是0.15mm、0.8mm、1mm、2.5mm或者3mm。该高度为两相邻换热板的紧邻的 第一换热元件和第二换热元件相对的换热翅片的波谷与波谷之间的距离。

在一个优选的实施例中，第二介质通道的高度为0.1-2mm；具体的，可以 是0.1mm、1mm或者2mm。该高度为每个换热板的第一换热元件和第二换热元 件相对的换热翅片的波谷与波谷之间的距离。

在一个优选的实施例中，换热翅片的板材厚度为0.02-2mm；具体的，可 以是0.02mm、0.05mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.5mm、1mm、1.5mm或者2mm。

在一个优选的实施例中，波纹换热翅片的波峰至波谷的距离为1.5-5mm； 具体的，可以是1.5mm、2mm、3mm、4mm或者5mm。

在一个优选的实施例中，为了实现回热器的模块化设计，在壳体上包括 用于多个壳体之间两两相互连接的连接部件，可以根据不同换热需求，可以 组装多个换热单元，实现了回热器的模块化设计，避免了现有技术针对不同 的换热要求，需要重新设计回热器的问题。

本发明的另一个实施例提供了一种微型燃气轮机，包括压气机，燃烧室， 透平和如上述实施例的回热器，第一介质通道进口和第一介质通道出口分别 与透平的出口和外界大气连通，以将从透平流出的高温气体降低温度后作为 尾气排出燃气轮机外部。第二介质通道进口和第二介质通道出口分别与压气 机的出口和燃烧室的入口连通，以加热经压气机压缩的气体并将其输送至燃 烧室，提高进入燃烧室气体的温度，进而提高燃料的利用率。在一个优选的 实施例中，还包括排烟道，排烟道为扁平状结构。扁平状结构可以理解为沿 垂直于排烟道延伸方向的剖视图为矩形或者椭圆形。排烟道与回热器的外壁 紧贴，位于回热器四个侧面的至少任一侧面。优选的，排烟道为沿垂直于排 烟道延伸方向的剖视图为矩形，矩形长边所在的排烟道的壁面与回热器的外 壁紧贴。通过设置排气烟道，使得微型燃气轮机的排气按照预定方向排出， 使其能够灵活适用于各种场景，尤其是例如汽车等相关交通工具。

而在燃气轮机工作工程中，为保证相关旋转部件，需设置径向轴承，为 了保证轴承的正常工作，需要一套轴承润滑系统。

本实施例提供了一种轴承润滑系统，该轴承优选为角接触球轴承，该润 滑系统包括第二转轴、第一轴承和第二轴承；第一轴承和第二轴承均具有定 子和转子。在第二转轴上且沿第二转轴的轴向方向上，第一轴承和第二轴承 按预定间隔设置在第二转轴上，并且第一轴承和第二轴承的转子与第二转轴 固定连接；轴承套套设在第一轴承和第二轴承上，并且其内表面与第一轴承 和第二轴承的定子抵接。

轴承套设置有定位止口，定位止口靠近轴承套的一端设置，定位止口为 轴承套的内表面向内延伸出的凸起。

第一轴承定子的一侧面与定位止口的一侧面抵接，第一轴承转子的一侧 面与固定在第二转轴上的定位元件抵接。

沿第二转轴的径向方向上，喷油环位于轴承套和第二转轴之间，喷油环 的外表面与轴承的内表面抵接，喷油环一侧面与第二轴承的定子的一侧面抵 接；

沿第二转轴的轴向方向上，抵接装置与定位止口另一侧面和喷油环另一 侧面抵接，即抵接装置的两端分别与定位止口的另一侧面和喷油环的另一侧 面抵接。

第一油路贯穿轴承套设置，且其出口朝向第一轴承；第二油路贯穿轴承 套和喷油环设置，且其出口朝向第二轴承。

具体的，第二油路由相互连通的第一支路和第二支路组成。第一支路设 置在轴承套内，第二支路设置在喷油环内。更具体的，轴承套内且靠近第二 轴承的一侧设置有第一支路。第一支路的进口与第一积油槽连通，该第一积 油槽设置在轴承套外表面，通过设置第一积油槽来存储润滑油，以对轴承的 润滑提供充足的润滑油。

第一支路为一个竖直设置的通孔。在一个优选的实施例中，第一支路为 一个竖直设置的圆柱孔。

在本实施例中，喷油环为圆柱筒状结构；第二支路包括依次连通的第二 积油槽和油孔。

具体的，喷油环的外壁向内凹陷形成第二积油槽，第二积油槽为环形结 构，沿喷油环的外周设置。油孔贯穿喷油环，并且与第二积油槽连通。由于 第二轴承的工作温度较高，需大量的润滑油润滑和降温，环形的第二积油槽 能够预先存储润滑油，进而对轴承持续的提供润滑油，提高润滑和降温的作 用。

第二积油槽沿喷油环轴向的宽度大于轴承套上竖直设置的圆柱孔即第一 支路的直径。在工作过程中，第二转轴的转动等因素会导致轴承套和喷油环 在第二转轴上发生小距离的移动，第一支路的出口宽度小于第二支路的进口 宽度；可以达到在发生小距离的位移时，第一支路与第二支路始终保持连通， 进而对轴承持续的提供润滑油，达到润滑和降温的作用。

在一个优选的实施例中，油孔为多个，且等间距分布。具体的，油孔可 以选用三个。

具体的，抵接装置为弹性装置，优选为弹簧。

在轴承套外表面形成第一积油槽，第一积油槽分别与润滑油供油管、第 一油路和第二油路的入口连通。

为了保证微型燃气轮机的正常工作，需确保压气机和透平在预定位置和 预定的轴向距离工作，在一个优选的实施例中，还包括定距环；定距环沿第 二转轴的径向方向上设置，定距环位于第二转轴和抵接装置之间并与第二转 轴固定连接；且定距环位于第一轴承和第二轴承之间，定距环的两端面分别 与第一轴承和第二轴承的转子抵接。通过设置定距环，实现轴向定位，避免 第一轴承和第二轴承的距离小于预定距离而导致第一支路与第二支路没有完 全连通，以致润滑油供给不足。

为了提高润滑油的流动性，增加润滑以及冷却效果，还增设了回油系统。

具体的，回油系统包括第一回油支路，第二回油支路，第三回油支路和 回油路，第一回油支路、第二回油支路和第三回油支路的一端均与回油路的 一端连通，第一回油支路的另一端与第一轴承的外表面连通，第二回油支路 的另一端穿过轴承套与轴承套的内腔连通，第三回油支路与第二轴承的外表 面连通，回油路的另一端与回收油桶连通，通过设置回油系统，避免润滑油 流入涡轮一端，被高温燃气烧毁，产生积碳，造成整机性能下降，排气污染 增加。

该轴承润滑系统的具体工作过程如下：通过润滑油供油管向第一积油槽 内供给润滑油；由于第一油路和第二油路的入口均与第一积油槽连通，因此 可以将润滑油持续向第一油路和第二油路中输送；进而源源不断的向第一轴 承和第二轴承提供润滑油，降低第一轴承和第二轴承的摩擦力和温度。从第 一轴承和第二轴承排出的润滑油又通过第一回油支路、第二回油支路、第三 回油支路和回油路流向回收油桶。

在工作过程中，第二转轴的转动等因素会导致第二轴承在第二转轴上发 生微小距离的移动；弹性抵接装置的预紧力作用对喷油环施加轴向力，以使 喷油环始终保持贴紧轴承，达到油路的出口始终朝向轴承，并向轴承提供润 滑油，提高润滑油的利用率和润滑效果。此外，弹性抵接装置对角接触球轴 承施加预紧力，消除了轴承轴向游隙，减少轴承运行过程中的噪声及振动， 提高轴承刚度和轴承旋转精度。除此之外，设置回油路，实现润滑油的回收， 避免润滑油泄露，影响整机性能。

另外，在工作过程中，燃烧室和透平不仅工作温度高，而且还承受燃气 轮机在起动和停机时，因温度剧烈变化引起的热冲击，工作条件恶劣。且由 于喷嘴的一端连接燃料供给装置，一端插入燃烧室内；因此需要将喷嘴与机 壳密封。

具体的，喷嘴密封结构包括喷嘴、机壳和密封环。

具体的，喷嘴包括固定连接或一体成型的喷嘴本体和喷嘴法兰。

在机壳上设置有与喷嘴法兰配装的喷嘴安装法兰和喷嘴安装孔。

喷嘴本体下部穿过机壳的喷嘴安装孔置于机壳内；紧固件穿过喷嘴法兰 和喷嘴安装法兰的紧固孔连接喷嘴法兰和喷嘴安装法兰。

喷嘴本体，喷嘴法兰和喷嘴安装法兰构成环形密封腔，密封环置于环形 密封腔内；喷嘴法兰和喷嘴安装法兰之间存在间隙，该间隙为喷嘴法兰和喷 嘴安装法兰上下之间的间隙；喷嘴本体和喷嘴安装孔之间存在间隙，该间隙 为喷嘴本体和喷嘴安装孔沿周向之间的间隙。

具体的，紧固件的外径小于喷嘴法兰和喷嘴安装法兰上的紧固孔，使得 紧固件与喷嘴法兰和喷嘴安装法兰上的紧固孔之间形成间隙。

在一个优选的实施例中，密封腔的高度小于弹性密封件的高度；

和/或密封腔的宽度小于弹性密封件的宽度。

在一个优选的实施例中，喷嘴法兰和喷嘴安装法兰之间的间隙为 0.1-0.2mm；具体的，可以为0.1mm、0.15mm或者0.2mm。

和/或喷嘴本体和喷嘴安装孔之间的间隙单边为0.1-0.2mm；具体的，可 以为0.1mm、0.15mm或者0.2mm。

密封环可选用弹性密封环或石墨密封环。密封环为唇形密封环，其中， 且唇形密封环的唇部朝向机壳。

在一个优选的实施例中，环形密封腔和密封环的横截面为梯形。

上述各间隙的设置可避免由于微型燃气轮机发电机组的震动以及燃烧室 内外温度差导致的燃烧室与机壳之间发生的少量的相对位移；然而间隙的存 在会造成喷嘴和机壳密封不严的后果，因此在喷嘴法兰、喷嘴安装法兰和喷 嘴本体围成的密封腔内设置密封环以起到密封的作用。

本发明旨在提供一种微型燃气轮机发电机组，包括发电机、压气机和透 平、燃烧室和喷嘴；所述发电机、所述压气机和所述透平安装在转轴上；所 述喷嘴的出口端插入所述燃烧室内；所述压气机的排气端与所述燃烧室连通， 所述燃烧室的排气端与所述透平连通；还包括回热器；所述回热器内具有相 互隔离且紧贴的第一通道和第二通道；所述第一通道的进口与所述压气机的 排气端连通，所述第一通道的出口与所述燃烧室连通；所述第二通道的进口 与透平的排气端连通。通过回热器可以对进入燃烧室内的空气进行预热，提高进入燃烧室内空气的温度，进而提高燃烧效率，降低尾气中污染物的含量； 同时还能降低排放尾气的温度。

本发明还提供了一种发电过程，使用如上述任意一项所述的一种燃气轮 机发电机组，其特征在于，包括：燃气轮机燃烧炉模块，高温高压输出模块， 转动模块，压气机模块，发电机模块；所述燃气轮机燃烧炉模块通过高温高 压输出模块给转动模块传输动力，所述转动模块与所述压气机模块轴连接， 转动模块为叶片，通过高温高压带动叶片转动，叶片转动带动压气机模块运 作，所述压气机模块与所述燃气轮机燃烧炉模块连接，所述燃气轮机燃烧炉 模块、所述高温高压模块、所述转动模块、所述压气机模块形成回路，所述压气机模块与所述发电机模块轴连接。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示 意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结 合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至 少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指 的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可 以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理 解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种燃气轮机发电机组，其特征在于，包括：发电机、压气机、透平、燃烧室和回热器；所述发电机、所述压气机和所述透平位于机壳内并依次固定安装在转轴上，所述回热器为扁平状结构，套接在所述机壳外；所述压气机的进气端与外界连通，出气端与回热器的第二介质通道进口连通，回热器的第二介质通道出口与所述燃烧室的进气端连通；所述燃烧室的排气端与透平的进气端连通，透平的排气端与回热器的第一介质通道进口连通，第一介质通道出口与外界连通。

2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组，其特征在于，还包括：排烟道，所述排烟道的进口与所述第一介质通道出口连通，所述排烟道的出口与外界连通，且所述排烟道与所述回热器的外壁紧贴。

3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组，其特征在于：排烟道的出口与压气机的进气端设置为同侧或相反侧，所述排烟道设置于回热器的四个侧面的至少任意一侧面。

4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组，其特征在于：所述转轴包括第一转轴和第二转轴，所述发电机设置在所述第一转轴上，所述压气机、所述透平设置在所述第二转轴上；所述第一转轴和第二转轴通过联轴器连接，所述联轴器包括轴主体和卡接凸棱；所述卡接凸棱为沿所述轴主体的径向向外延伸形成的凸起；所述凸起为条状结构，其延伸方向与所述轴主体的轴线平行，且其长度与所述轴主体的长度相匹配；所述第一转轴的一端和所述第二转轴的一端均设置有与所述联轴器匹配的盲孔；所述联轴器的两端分别插接在两个所述盲孔中。

5.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组，其特征在于：所述回热器包括壳体和多块换热板；所述壳体包括上底面、下底面和一相对设置的侧面，另一相对的侧面上分别设置有第一开口和第二开口，所述第一开口和第二开口形成所述壳体的贯穿通道；所述下底面上设置有平行的第一底部开口和第二底部开口；每个所述换热版包括依次固定连接的第一换热元件，第二介质导流片和第二换热元件，所述第一换热元件和第二换热元件结构相同，所述第一换热元件和第二换热元件均包括依次固定连接的第一介质导流片Ⅰ，换热翅片和第一介质导流片Ⅱ；相邻换热版的第一换热元件的换热翅片和第二换热元件的换热翅片形成第一介质通道；每个所述换热版的第一换热元件的换热翅片和第二换热元件的换热翅片形成第二介质通道；第一介质通道设置有第一介质通道进口和第一介质通道出口，第二介质通道设置有第二介质通道进口和第二介质通道出口；多块依次固定连接的所述多块换热板置于所述壳体内，所述第一介质通道进口朝向所述第一开口，第一介质通道出口朝向所述第二开口，所述第二介质通道进口朝向所述第一底部开口，第二介质通道出口朝向所述第二底部开口。

6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组，其特征在于：包括轴承润滑系统，所述轴承润滑系统包括：第一油路、第二油路、与第二转轴同轴设置的第一轴承和第二轴承、轴承套、喷油环和抵接装置；沿第二转轴的轴向方向上，所述第一轴承和第二轴承按预定间隔设置在第二转轴上，其中，所述第一轴承和第二轴承的转子与所述第二转轴固定连接，定子与所述轴承套的内表面抵接，所述轴承套设置有定位止口，所述第一轴承定子的一侧面与所述定位止口的一侧面抵接，转子的一侧面与固定在第二转轴上的定位元件抵接；沿所述第二转轴的径向方向上，所述喷油环位于所述轴承套和所述第二转轴之间，所述喷油环的外表面与所述轴承套的内表面抵接，所述喷油环一侧面与第二轴承的定子的一侧面抵接；沿第二转轴的轴向方向上，抵接装置与所述定位止口的另一侧面和所述喷油环的另一侧面抵接；第一油路贯穿所述轴承套，且其出口朝向所述第一轴承；第二油路贯穿所述轴承套和所述喷油环，且其出口朝向所述第二轴承，所述抵接装置为弹性装置或弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组，其特征在于：包括燃料供给装置，所述燃料供给装置包括喷嘴和喷嘴密封法兰，所述喷嘴密封法兰的法兰面与所述机壳的内壁贴合固定，法兰颈与燃烧室外壁固定连接；喷嘴的喷嘴本体与燃烧室内壁固定连接，燃烧室外壁和燃烧室内壁构成的内外壁通道与喷嘴本体上的进气孔连通，所述喷嘴本体依次穿过机壳的喷嘴安装孔、喷嘴密封法兰的法兰盘、喷嘴密封法兰的法兰颈、燃烧室内壁后置于燃烧室内；喷嘴密封法兰的法兰颈的内径大于喷嘴本体的外径，喷嘴本体与喷嘴密封法兰的法兰盘之间存在间隙。

8.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组，其特征在于：包括密封环，所述喷嘴包括固定连接或一体成型的喷嘴本体和喷嘴法兰；所述机壳上设置有与所述喷嘴法兰配装的喷嘴安装法兰和喷嘴安装孔；所述喷嘴本体下部穿过机壳的喷嘴安装孔置于所述机壳内；紧固件穿过所述喷嘴法兰和喷嘴安装法兰的紧固孔连接所述喷嘴法兰和喷嘴安装法兰；所述喷嘴本体，喷嘴法兰和喷嘴安装法兰构成环形密封腔，所述密封环置于所述环形密封腔内；所述喷嘴法兰和喷嘴安装法兰之间存在间隙，喷嘴本体和喷嘴安装孔之间存在间隙。

9.一种发电过程，其特征在于，使用权利要求1-8任意一项所述的一种燃气轮机发电机组，包括：燃气轮机燃烧炉模块，高温高压输出模块，转动模块，压气机模块，发电机模块；所述燃气轮机燃烧炉模块通过所述高温高压输出模块给所述转动模块传输动力，所述转动模块与所述压气机模块轴连接，所述压气机模块与所述燃气轮机燃烧炉模块连接，所述燃气轮机燃烧炉模块、所述高温高压模块、所述转动模块、所述压气机模块形成回路，所述压气机模块与所述发电机模块轴连接。

10.根据权利要求9所述的一种燃气轮机发电机组，其特征在于：所述发电机模块主轴连接所述压气机模块再连接燃烧室模块再连接到微型透平机模块，采用空气轴承，不需要润滑以减少摩擦，空气轴承靠压气机的压力推动悬浮转动，压气机提供压缩空气使燃料混合，电子点火，经燃烧室燃烧后空气膨胀数百倍，压缩空气使透平机高速旋转，转速最高可达12万转/rpm,带动高速稀土永磁发电机，输出高频电压。