CN213360253U - 分布式多轴燃气轮机及复合动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种分布式多轴燃气轮机及复合动力系统，所述分布式多轴燃气轮机包括：彼此独立并通过管路连接的低压轴模块、第一间冷器模块、高压轴模块、回热器模块、燃烧室模块及动力涡轮驱动模块；其中，所述低压轴模块包括：低压压气机及低压涡轮，所述低压压气机与所述低压涡轮通过轴承同轴连接；所述高压轴模块包括：高压压气机及高压涡轮，所述高压压气机与所述高压涡轮通过轴承同轴连接；所述动力涡轮驱动模块包括：动力涡轮及功率输出单元，所述动力涡轮与所述功率输出单元通过轴承同轴连接。通过本实用新型提供的一种分布式多轴燃气轮机，解决了现有单轴燃气轮机存在设计难度大的问题。

Description

分布式多轴燃气轮机及复合动力系统

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机结构，特别是涉及一种分布式多轴燃气轮机及复合动力系统。

背景技术

燃气轮机是通过压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩，压缩后的空气进入燃烧室并与喷入的燃料混合后燃烧成为高温燃气，随即流入涡轮中膨胀作功以推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；由于加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。

现有专用于地面的燃气轮机基本为单轴结构，其在具体应用时，根据需要采用低压轴(低压压气机+低压涡轮)、中压轴(中压压气机+中压涡轮)或高压轴(高压压气机+高压涡轮) 的方式实现。现有单轴结构虽然能够满足燃气轮机的基本功能要求，但对于某些应用场景(如高压、高功率的应用场景)，其对压气机的性能要求很高，从而导致单轴燃气轮机的设计难度较大。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种分布式多轴燃气轮机及复合动力系统，用于解决现有单轴燃气轮机存在设计难度大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种分布式多轴燃气轮机，所述分布式多轴燃气轮机包括：彼此独立并通过管路连接的低压轴模块、第一间冷器模块、高压轴模块、回热器模块、燃烧室模块及动力涡轮驱动模块，

所述低压轴模块包括：低压压气机及低压涡轮，所述低压压气机与所述低压涡轮通过轴承同轴连接；

所述高压轴模块包括：高压压气机及高压涡轮，所述高压压气机与所述高压涡轮通过轴承同轴连接；

所述动力涡轮驱动模块包括：动力涡轮及功率输出单元，所述动力涡轮与所述功率输出单元通过轴承同轴连接；

其中，所述低压压气机的进气口用于吸入空气，所述低压压气机的出气口与所述第一间冷器模块的空气进口相连，所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口相连，所述高压压气机的出气口与所述回热器模块的空气进口相连，所述回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的进气口相连，所述燃烧室模块的出气口与所述高压涡轮的进气口相连，所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口相连，所述低压涡轮的出气口与所述动力涡轮的进气口相连，所述动力涡轮的出气口与所述回热器模块的热媒进口相连。

可选地，所述低压轴模块及所述高压轴模块均采用轴流式结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机均为轴流压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮均为轴流涡轮；或者所述低压轴模块及所述高压轴模块均采用径流式结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机均为离心压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮均为向心涡轮；或者所述低压轴模块及所述高压轴模块采用混合结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机中的一个为轴流压气机、另一个为离心压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮中对应的一个为轴流涡轮、另一个为向心涡轮。

可选地，采用涡轮增压器替换所述离心压气机。

可选地，所述分布式多轴燃气轮机还包括：至少一个中压轴模块，所述中压轴模块包括：中压压气机及中压涡轮，所述中压压气机与所述中压涡轮通过轴承同轴连接，此时，所述中压压气机连接于所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口之间，所述中压涡轮连接于所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口之间；在所述分布式多轴燃气轮机包括两个及以上所述中压轴模块时，多个所述中压压气机串行连接于所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口之间，多个所述中压涡轮串行连接于所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口之间。

可选地，所述分布式多轴燃气轮机还包括：至少一个第二间冷器模块，所述第二间冷器模块连接于所述中压压气机的出气口与所述高压压气机的进气口之间；在所述分布式多轴燃气轮机包括两个及以上所述第二间冷器模块时，所述第二间冷器模块还连接于相邻两所述中压压气机之间。

可选地，所述低压轴模块、所述中压轴模块及所述高压轴模块均采用轴流式结构实现，此时，所述低压压气机、所述中压压气机及所述高压压气机均为轴流压气机，所述低压涡轮、所述中压涡轮及所述高压涡轮均为轴流涡轮；或者所述低压轴模块、所述中压轴模块及所述高压轴模块均采用径流式结构实现，此时，所述低压压气机、所述中压压气机及所述高压压气机均为离心压气机，所述低压涡轮、所述中压涡轮及所述高压涡轮均为向心涡轮；或者所述低压轴模块、所述中压轴模块及所述高压轴模块采用混合结构实现，此时，所述低压压气机、所述中压压气机及所述高压压气机中的任意一个或两个为轴流压气机、其余为离心压气机，所述低压涡轮、所述中压涡轮及所述高压涡轮中对应的一个或两个为轴流涡轮，其余为向心涡轮。

可选地，采用涡轮增压器替换所述离心压气机。

可选地，所述功率输出单元包括高速电机或齿轮箱。

本实用新型还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，其中，所述高温燃料电池连接于所述回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的进气口之间。

本实用新型还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，其中，所述高温燃料电池连接于所述动力涡轮的出气口与所述回热器模块的热媒进口之间。

本实用新型还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，所述高温燃料电池通过高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中；此时，所述高温燃料电池的出气口与所述高温回热器模块的热媒进口相连，所述高温回热器模块的空气进口与所述回热器模块的空气出口相连，所述高温回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的空气进口相连。

本实用新型还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，所述高温燃料电池通过高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中；此时，所述高温燃料电池的出气口与所述高温回热器模块的热媒进口相连，所述高温回热器模块的尾气进口与所述动力涡轮的出气口相连，所述高温回热器模块的尾气出口与所述回热器模块的热媒进口相连。

本实用新型还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机、第一高温燃料电池及第二高温燃料电池，所述第一高温燃料电池通过第一高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中，所述第二高温燃料电池通过第二高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中；此时，所述第一高温燃料电池的出气口与所述第一高温回热器模块的热媒进口相连，所述第一高温回热器模块的空气进口与所述回热器模块的空气出口相连，所述第一高温回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的空气进口相连，所述第二高温燃料电池的出气口与所述第二高温回热器模块的热媒进口相连，所述第二高温回热器模块的尾气进口与所述动力涡轮的出气口相连，所述第二高温回热器模块的尾气出口与所述回热器模块的热媒进口相连。

本实用新型还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机及太阳能接收器，其中，所述太阳能接收器连接于所述回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的进气口之间。

如上所述，本实用新型的一种分布式多轴燃气轮机及复合动力系统，具有以下有益效果：

1.本实用新型由于采用模块化的结构设计，更容易利用零散空间，实现在较小的空间内对各模块进行分布式布局，完成多轴燃气轮机的组装。

2.本实用新型由于采用多轴结构，各个轴的转速和压比可独立调节，保证部分负荷下的近似等效率运行，提高了燃气轮机的设计灵活性和效率。

3.本实用新型所述分布式多轴燃气轮机中的各模块可采用现有成熟技术实现，如采用技术成熟且价格低廉的涡轮增压器实现低压压气机、中压压气机及/或高压压气机的功能，从而降低分布式多轴燃气轮机的设计难度和成本。

4.本实用新型所述分布式多轴燃气轮机可较便利地与其它能源系统耦合形成复合动力系统，从而大幅度提高复合动力系统的系统效率及布局灵活性。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例一所述的分布式多轴燃气轮机的结构示意图。

图2显示为本实用新型实施例二所述的分布式多轴燃气轮机的结构示意图。

图3显示为本实用新型实施例三所述的复合动力系统的结构示意图。

图4显示为本实用新型实施例四所述的复合动力系统的结构示意图。

图5显示为本实用新型实施例五所述的复合动力系统的结构示意图。

图6显示为本实用新型实施例六所述的复合动力系统的结构示意图。

图7显示为本实用新型实施例七所述的复合动力系统的结构示意图。

图8显示为本实用新型实施例八所述的复合动力系统的结构示意图。

元件标号说明

1 复合动力系统

10 分布式多轴燃气轮机

100 低压轴模块

101 低压压气机

102 低压涡轮

200 第一间冷器模块

300 中压轴模块

301 中压压气机

302 中压涡轮

400 第二间冷器模块

500 高压轴模块

501 高压压气机

502 高压涡轮

600 回热器模块

700 燃烧室模块

800 动力涡轮驱动模块

801 动力涡轮

802 功率输出单元

20 高温燃料电池

21 第一高温燃料电池

22 第二高温燃料电池

30 高温回热器模块

31 第一高温回热器模块

32 第二高温回热器模块

40 太阳能接收器

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种分布式多轴燃气轮机，所述分布式多轴燃气轮机10包括：彼此独立并通过管路连接的低压轴模块100、第一间冷器模块200、高压轴模块500、回热器模块600、燃烧室模块700及动力涡轮驱动模块800，

所述低压轴模块100包括：低压压气机101及低压涡轮102，所述低压压气机101与所述低压涡轮102通过轴承同轴连接；

所述高压轴模块500包括：高压压气机501及高压涡轮502，所述高压压气机501与所述高压涡轮502通过轴承同轴连接；

所述动力涡轮驱动模块800包括：动力涡轮801及功率输出单元802，所述动力涡轮801 与所述功率输出单元802通过轴承同轴连接；

其中，所述低压压气机101的进气口用于吸入空气，所述低压压气机101的出气口与所述第一间冷器模块200的空气进口相连，所述第一间冷器模块200的空气出口与所述高压压气机501的进气口相连，所述高压压气机501的出气口与所述回热器模块600的空气进口相连，所述回热器模块600的空气出口与所述燃烧室模块700的进气口相连，所述燃烧室模块 700的出气口与所述高压涡轮502的进气口相连，所述高压涡轮502的出气口与所述低压涡轮102的进气口相连，所述低压涡轮102的出气口与所述动力涡轮801的进气口相连，所述动力涡轮801的出气口与所述回热器模块600的热媒进口相连。

本示例中，所述低压轴模块100、所述第一间冷器模块200、所述高压轴模块500、所述回热器模块600、所述燃烧室模块700及所述动力涡轮驱动模块800均具有独立的壳体，以使上述各部分模块化；而在通过管路对各模块进行连接时，管路需具有一定的耐压性和热膨胀性，耐压可通过选择合适的管路材料实现，热膨胀可通过在管路上设置柔性环节(如膨胀节)实现。

具体应用时，所述低压压气机101用于压缩来自环境的低压空气，所述低压涡轮102用于接收来自所述高压涡轮502排放的尾气；本示例中，所述低压压气机101的转速与所述低压涡轮102的转速一致，以使所述低压涡轮102的出功与所述低压压气机101的耗功一致，实现所述低压轴模块100的净功率为零。所述第一间冷器模块200用于将来自所述低压压气机101的空气的温度降低至接近其进入所述低压压气机101前的温度(即其在环境中的温度)，从而降低后续所述高压压气机501在压缩过程中的耗功；本示例中，所述第一间冷器模块200 可根据需要选择合适的冷媒进行换热，如空气等。所述高压压气机501用于压缩来自所述第一间冷器模块200的空气，所述高压涡轮502用于接收来自所述燃烧室模块700燃烧后排放的尾气；本示例中，所述高压压气机501的转速与所述高压涡轮502的转速一致，以使所述高压涡轮502的出功与所述高压压气机501的耗功一致，实现所述高压轴模块500的净功率为零。所述回热器模块600用于将来自所述动力涡轮801排放的尾气与来自所述高压压气机 501的空气进行换热，以提高进入所述燃烧室模块700的空气温度，从而降低燃料损耗、提高系统燃烧效率，使得系统综合效率不低于40％。所述动力涡轮801用于接收来自所述低压压气机102排放的尾气，所述功率输出单元802用于在所述动力涡轮801的驱动下输出高频交流电。

作为示例，所述低压轴模块100及所述高压轴模块500均采用轴流式结构实现，以使本示例所述分布式多轴燃气轮机适用于大功率应用场景；此时，所述低压压气机101及所述高压压气机501均为轴流压气机，所述低压涡轮102及所述高压涡轮502均为轴流涡轮。或者，所述低压轴模块100及所述高压轴模块500均采用径流式结构实现，以使本示例所述分布式多轴燃气轮机适用于功率小于5MW的应用场景，同时利用简单的径流式结构简化其设计难度；此时，所述低压压气机101及所述高压压气机501均为离心压气机，所述低压涡轮102 及所述高压涡轮502均为向心涡轮。当然，所述低压轴模块100及所述高压轴模块500也可采用混合结构实现，此时，所述低压压气机101及所述高压压气机501中的一个为轴流压气机、另一个为离心压气机，所述低压涡轮102及所述高压涡轮502中对应的一个为轴流涡轮、另一个为向心涡轮。需要注意的是，此处“所述低压涡轮102及所述高压涡轮502中对应的一个为轴流涡轮、另一个为向心涡轮”是指：在所述低压压气机101为轴流压气机、所述高压压气机501为离心压气机时，所述低压涡轮102为轴流涡轮、所述高压涡轮502为向心涡轮；在所述低压压气机101为离心压气机、所述高压压气机501为轴流压气机时，所述低压涡轮 102为向心涡轮、所述高压涡轮502为轴流涡轮。可选地，在所述低压压气机101及/或所述高压压气机501为离心压气机时，可采用涡轮增压器替换所述离心压气机，以此降低本示例所述分布式多轴燃气轮机的设计难度和成本。

作为示例，为了降低本示例所述分布式多轴燃气轮机的复杂度，所述低压压气机101与所述低压涡轮102之间、所述高压压气机501与所述高压涡轮502之间、所述动力涡轮801 与所述功率输出单元802之间均通过空气轴承进行同轴连接，从而消除本示例所述分布式多轴燃气轮机对润滑油系统的需求。

作为示例，所述功率输出单元802包括高速电机或齿轮箱；在所述功率输出单元802为高速电机时，所述动力涡轮801为具有固定喷嘴的动力涡轮，此时该高速电机采用变转速运行模式，以便于调节所述动力涡轮802的运行工况点；在所述功率输出单元802为齿轮箱时，所述动力涡轮801为具有可调喷嘴的动力涡轮，此时该齿轮箱可通过动力涡轮的可调喷嘴实现变转速，以便于调节所述动力涡轮802的运行工况点。

下面请参阅图1对本实施例所述分布式多轴燃气轮机的工作过程进行说明。

所述低压压气机101吸入环境中的低压空气并压缩，经过所述低压压气机101压缩后的空气进入所述第一间冷器模块200降温，随后再进入所述高压压气机501，经过所述高压压气机501压缩后的空气进入所述回热器模块600并与来自所述动力涡轮801排放的尾气进行换热，经过换热后的空气进入所述燃烧器模块700并与燃烧室模块700内喷入的燃料燃烧，燃烧后产生的高温高压尾气依次经过所述高压涡轮502、所述低压涡轮102并最终进入所述动力涡轮801中做功以驱动所述功率输出单元802输出高频交流电，同时所述动力涡轮801 做功后排放的尾气通过热媒进口进入所述回热器模块600中。需要注意的是，换热后的尾气通过所述回热器模块600的热媒出口排出，可直接排放至空气中，也可通过管路排放至其它设备中以进行后续处理，本示例对此不做限定。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种分布式多轴燃气轮机，其与实施例一的区别在于，本示例所述分布式多轴燃气轮机10还包括：至少一个中压轴模块300，所述中压轴模块300包括：中压压气机301及中压涡轮302，所述中压压气机301与所述中压涡轮302通过轴承同轴连接，此时，所述中压压气机301连接于所述第一间冷器模块200的空气出口与所述高压压气机501的进气口之间，所述中压涡轮302连接于所述高压涡轮502的出气口与所述低压涡轮 102的进气口之间；在所述分布式多轴燃气轮机10包括两个及以上所述中压轴模块300时，多个所述中压压气机301串行连接于所述第一间冷器模块200的空气出口与所述高压压气机 501的进气口之间，多个所述中压涡轮302串行连接于所述高压涡轮502的出气口与所述低压涡轮102的进气口之间。

作为示例，如图2所示，所述分布式多轴燃气轮机10还包括：至少一个第二间冷器模块 400，所述第二间冷器模块400连接于所述中压压气机301的出气口与所述高压压气机501的进气口之间；在所述分布式多轴燃气轮机10包括两个及以上所述第二间冷器模块400时，所述第二间冷器模块400还连接于相邻两所述中压压气机301之间。可选地，在所述分布式多轴燃气轮机10包括两个及以上所述第二间冷器模块400时，所述第二间冷器模块400的数量与所述中压压气机301的数量相同，且所述第二间冷器模块400与所述中压压气机301间隔设置，以使相邻两所述中压压气机301之间及所述中压压气机301与所述高压压气机501之间均设置有所述第二间冷器模块400。实际应用中，可根据需要设置所述中压轴模块300及所述第二间冷器模块400的数量，从而提高本示例所述分布式多轴燃气轮机的设计灵活度。

本示例中，所述中压轴模块300及所述第二间冷器模块400也都具有独立的壳体，以实现模块化。具体应用时，所述中压压气机301用于压缩来自所述第一间冷器模块200或前一级所述中压压气机301的空气，所述中压涡轮302用于接收来自所述高压涡轮502或前一级所述中压涡轮302排放的尾气；本示例中，所述中压压气机301的转速与所述中压涡轮302 的转速一致，以使所述中压涡轮302的出功与所述中压压气机301的耗功一致，实现所述中压轴模块300的净功率为零。所述第二间冷器模块400用于将来自所述中压压气机301的空气的温度降低至接近其未进入该中压压气机前的温度，从而降低后续所述中压压气机301或所述高压压气机501在压缩过程中的耗功；本示例中，所述第二间冷器模块400可根据需要选择合适的冷媒进行换热，如空气等。

作为示例，所述低压轴模块100、所述中压轴模块300及所述高压轴模块500均采用轴流式结构实现，以使本示例所述分布式多轴燃气轮机适用于大功率应用场景；此时，所述低压压气机101、所述中压压气机301及所述高压压气机501均为轴流压气机，所述低压涡轮102、所述中压涡轮302及所述高压涡轮502均为轴流涡轮。或者，所述低压轴模块100、所述中压轴模块300及所述高压轴模块500均采用径流式结构实现，以使本示例所述分布式多轴燃气轮机适用于功率小于5MW的应用场景，同时利用简单的径流式结构简化其设计难度；此时，所述低压压气机101、所述中压压气机301及所述高压压气机501均为离心压气机，所述低压涡轮102、所述中压涡轮302及所述高压涡轮502均为向心涡轮。当然，所述低压轴模块100、所述中压轴模块300及所述高压轴模块500也可采用混合结构实现，此时，所述低压压气机101、所述中压压气机301及所述高压压气机501中的任意一个或两个为轴流压气机、其余为离心压气机，所述低压涡轮102、所述中压涡轮302及所述高压涡轮502中对应的一个或两个为轴流涡轮，其余为向心涡轮。需要注意的是，此处“所述低压涡轮102、所述中压涡轮302及所述高压涡轮502中对应的一个或两个为轴流涡轮，其余为向心涡轮”是指：在所述低压压气机101为轴流压气机、所述中压压气机301及所述高压压气机501均为离心压气机时，所述低压涡轮102为轴流涡轮、所述中压涡轮302及所述高压涡轮502均为向心涡轮；在所述中压压气机301为轴流压气机、所述低压压气机101及所述高压压气机 501均为离心压气机时，所述中压涡轮302为轴流涡轮、所述低压涡轮102及所述高压涡轮 502均为向心涡轮；在所述高压压气机501为轴流压气机、所述低压压气机101及所述中压压气机301均为离心压气机时，所述高压压气机501为轴流涡轮、所述低压涡轮102及所述中压涡轮302均为向心涡轮；在所述低压压气机101及所述中压压气机301均为轴流压气机、所述高压压气机501为离心压气机时，所述低压涡轮102及所述中压涡轮302均为轴流涡轮、所述高压涡轮502为向心涡轮；在所述低压压气机101及所述高压压气机501均为轴流压气机、所述中压压气机301为离心压气机时，所述低压涡轮102及所述高压涡轮502均为轴流涡轮、所述中压涡轮302为向心涡轮；在所述中压压气机301及所述高压压气机501均为轴流压气机、所述低压压气机101为离心压气机时，所述中压涡轮302及所述高压涡轮502均为轴流涡轮、所述低压涡轮102为向心涡轮。可选地，在所述低压压气机101、所述中压压气机301及/或所述高压压气机501为离心压气机时，可采用涡轮增压器替换所述离心压气机，以此降低本示例所述分布式多轴燃气轮机的设计难度和成本。

作为示例，为了降低本示例所述分布式多轴燃气轮机的复杂度，所述中压压气机301与所述中压涡轮302之间也通过空气轴承进行同轴连接，从而消除本示例所述分布式多轴燃气轮机对润滑油系统的需求。

下面请参阅图2对本实施例所述分布式多轴燃气轮机的工作过程进行说明，其中以包括一个所述中压轴模块300及一个所述第二间冷器模块400为例。

所述低压压气机101吸入环境中的低压空气并压缩，经过所述低压压气机101压缩后的空气进入所述第一间冷器模块200降温，随后再进入所述中压压气机301，经过所述中压压气机301压缩后的空气进入所述第二间冷器模块400降温，随后再进入所述高压压气机501，经过所述高压压气机501压缩后的空气进入所述回热器模块600并与来自所述动力涡轮801 排放的尾气进行换热，经过换热后的空气进入所述燃烧器模块700并与燃烧室模块700内喷入的燃料燃烧，燃烧后产生的高温高压尾气依次经过所述高压涡轮502、所述中压涡轮302、所述低压涡轮102并最终进入所述动力涡轮801中做功以驱动所述功率输出单元802输出高频交流电，同时所述动力涡轮801做功后排放的尾气通过热媒进口进入所述回热器模块600 中。需要注意的是，换热后的尾气通过所述回热器模块600的热媒出口排出，可直接排放至空气中，也可通过管路排放至其它设备中以进行后续处理，本示例对此不做限定。

实施例三

如图3所示，本实施例提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统1包括：如实施例一或实施例二所述的分布式多轴燃气轮机10及高温燃料电池20，其中，所述高温燃料电池 20连接于所述回热器模块600的空气出口与所述燃烧室模块700的进气口之间；此时，所述分布式多轴燃气轮机10与所述高温燃料电池20为直接顶层耦合，即经过所述回热器模块600 换热后的空气直接进入所述高温燃料电池20并与其中的燃料2发生电化学反应，以对其中未参加反应的空气加热，从而进一步提高进入所述燃烧室模块700的空气温度，以此提升系统燃烧效率，同时还可降低进入所述燃烧室模块700的燃料需求量。

作为示例，所述高温燃料电池20为加压型燃料电池，如固体氧化物燃料电池(SOFC)。需要注意的是，进入所述燃烧室模块700的燃料1与进入所述高温燃料电池20的燃料2可以相同也可以不同，可根据实际需要选择，本示例对此不做限定。

实施例四

如图4所示，本实施例提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统1包括：如实施例一或实施例二所述的分布式多轴燃气轮机10及高温燃料电池20，其中，所述高温燃料电池 20连接于所述动力涡轮801的出气口与所述回热器模块600的热媒进口之间；此时，所述分布式多轴燃气轮机10与所述高温燃料电池20为直接底层耦合，利用动力涡轮801的高温尾气作为所述高温燃料电池20的空气与其中的燃料2发生电化学反应，从而提高进入所述高温燃料电池20的空气温度，以此提升系统燃烧效率。

作为示例，所述高温燃料电池20为常压型燃料电池。需要注意的是，进入所述燃烧室模块700的燃料1与进入所述高温燃料电池20的燃料2可以相同也可以不同，可根据实际需要选择，本示例对此不做限定。

实施例五

如图5所示，本实施例提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统1包括：如实施例一或实施例二所述的分布式多轴燃气轮机10及高温燃料电池20，所述高温燃料电池20通过高温回热器模块30接入所述分布式多轴燃气轮机10中；此时，所述高温燃料电池20的出气口与所述高温回热器模块30的热媒进口相连，所述高温回热器模块30的空气进口与所述回热器模块600的空气出口相连，所述高温回热器模块30的空气出口与所述燃烧室模块700的空气进口相连；所述分布式多轴燃气轮机10与所述高温燃料电池20为间接耦合，利用所述高温燃料电池20电化学反应后排放的尾气对经过所述回热器模块600换热后的空气进行预热，从而进一步提高进入所述燃烧室模块700的空气温度，以此提升系统的燃烧效率，同时还可降低进入所述燃烧室模块700的燃料需求量。

作为示例，所述高温燃料电池20为加压型燃料电池。需要注意的是，进入所述燃烧室模块700的燃料1与进入所述高温燃料电池20的燃料2可以相同也可以不同，可根据实际需要选择，本示例对此不做限定。

作为示例，所述高温回热器模块30的热媒出口与所述回热器模块600的热媒出口相连，从而对该系统排放的尾气做集中处理，如应用于后续设备中。

实施例六

如图6所示，本实施例提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统1包括：如实施例一或实施例二所述的分布式多轴燃气轮机10及高温燃料电池20，所述高温燃料电池20通过高温回热器模块30接入所述分布式多轴燃气轮机10中；此时，所述高温燃料电池20的出气口与所述高温回热器模块30的热媒进口相连，所述高温回热器模块30的尾气进口与所述动力涡轮801 的出气口相连，所述高温回热器模块30的尾气出口与所述回热器模块600的热媒进口相连；所述分布式多轴燃气轮机10与所述高温燃料电池20为间接耦合，利用所述高温燃料电池20电化学反应后排放的尾气对所述动力涡轮801排放的尾气进行预热，以提高进入所述回热器模块 600的尾气温度，从而进一步提高进入所述燃烧室模块700的空气温度，以此提升系统的燃烧效率，同时还可降低进入所述燃烧室模块700的燃料需求量。

作为示例，所述高温燃料电池20为常压型燃料电池。需要注意的是，进入所述燃烧室模块700的燃料1与进入所述高温燃料电池20的燃料2可以相同也可以不同，可根据实际需要选择，本示例对此不做限定。

作为示例，所述高温回热器模块30的热媒出口与所述回热器模块600的热媒出口相连，从而对该系统排放的尾气做集中处理，如应用于后续设备中。

实施例七

如图7所示，本实施例提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统1包括：如实施例一或实施例二所述的分布式多轴燃气轮机10、第一高温燃料电池21及第二高温燃料电池22，所述第一高温燃料电池21通过第一高温回热器模块31接入所述分布式多轴燃气轮机10中，所述第二高温燃料电池22通过第二高温回热器模块32接入所述分布式多轴燃气轮机10中；此时，所述第一高温燃料电池21的出气口与所述第一高温回热器模块31的热媒进口相连，所述第一高温回热器模块21的空气进口与所述回热器模块600的空气出口相连，所述第一高温回热器模块31的空气出口与所述燃烧室模块700的空气进口相连，所述第二高温燃料电池22的出气口与所述第二高温回热器模块32的热媒进口相连，所述第二高温回热器模块32的尾气进口与所述动力涡轮801的出气口相连，所述第二高温回热器模块32的尾气出口与所述回热器模块600的热媒进口相连；所述分布式多轴燃气轮机10与所述第一高温燃料电池21及所述第二高温燃料电池22为间接耦合，利用所述第一高温燃料电池21电化学反应后排放的尾气对经过所述回热器模块600换热后的空气进行预热以提高进入所述燃烧室模块700的空气温度，利用所述第二高温燃料电池22电化学反应后排放的尾气对所述动力涡轮801排放的尾气进行预热以提高进入所述回热器模块600的尾气温度，从而进一步提高进入所述燃烧室模块700的空气温度，以此提升系统的燃烧效率(70％以上)，同时还可降低进入所述燃烧室模块700的燃料需求量。

作为示例，所述第一高温燃料电池21为加压型燃料电池，所述第二高温燃料电池22为常压型燃料电池。需要注意的是，进入所述燃烧室模块700的燃料1与进入所述第一高温燃料电池21及所述第二高温燃料电池22的燃料2可以相同也可以不同，可根据实际需要选择，本示例对此不做限定。

作为示例，所述第一高温回热器模块31的热媒出口及所述第二高温回热器模块32的热媒出口均与所述回热器模块600的热媒出口相连，从而对该系统排放的尾气做集中处理，如应用于后续设备中。

实施例八

如图8所示，本实施例提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统1包括：如实施例一或实施例二所述的分布式多轴燃气轮机10及太阳能接收器40，其中，所述太阳能接收器 40连接于所述回热器模块600的空气出口与所述燃烧室模块700的进气口之间，实现利用太阳能对经过所述回热器模块600换热后的空气加热，从而进一步提高进入所述燃烧室模块700 的空气温度，以此提升系统燃烧效率，同时还可降低进入所述燃烧室模块700的燃料需求量。

当然，本实用新型还可根据存在的其它热能类型，将热能产生装置与实施例一或实施例二所述分布式多轴燃气轮机进行独立耦合以形成新的复合动力系统，从而达到提升系统效率的目标。

综上所述，本实用新型的一种分布式多轴燃气轮机及复合动力系统，具有以下有益效果： 1.本实用新型由于采用模块化的结构设计，更容易利用零散空间，实现在较小的空间内对各模块进行分布式布局，完成多轴燃气轮机的组装。2.本实用新型由于采用多轴结构，各个轴的转速和压比可独立调节，保证部分负荷下的近似等效率运行，提高了燃气轮机的设计灵活性和效率。3.本实用新型所述分布式多轴燃气轮机中的各模块可采用现有成熟技术实现，如采用技术成熟且价格低廉的涡轮增压器实现低压压气机、中压压气机及/或高压压气机的功能，从而降低分布式多轴燃气轮机的设计难度和成本。4.本实用新型所述分布式多轴燃气轮机可较便利地与其它能源系统耦合形成复合动力系统，从而大幅度提高复合动力系统的系统效率及布局灵活性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述分布式多轴燃气轮机包括：彼此独立并通过管路连接的低压轴模块、第一间冷器模块、高压轴模块、回热器模块、燃烧室模块及动力涡轮驱动模块，

所述低压轴模块包括：低压压气机及低压涡轮，所述低压压气机与所述低压涡轮通过轴承同轴连接；

所述高压轴模块包括：高压压气机及高压涡轮，所述高压压气机与所述高压涡轮通过轴承同轴连接；

所述动力涡轮驱动模块包括：动力涡轮及功率输出单元，所述动力涡轮与所述功率输出单元通过轴承同轴连接；

其中，所述低压压气机的进气口用于吸入空气，所述低压压气机的出气口与所述第一间冷器模块的空气进口相连，所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口相连，所述高压压气机的出气口与所述回热器模块的空气进口相连，所述回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的进气口相连，所述燃烧室模块的出气口与所述高压涡轮的进气口相连，所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口相连，所述低压涡轮的出气口与所述动力涡轮的进气口相连，所述动力涡轮的出气口与所述回热器模块的热媒进口相连。

2.根据权利要求1所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述低压轴模块及所述高压轴模块均采用轴流式结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机均为轴流压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮均为轴流涡轮；或者所述低压轴模块及所述高压轴模块均采用径流式结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机均为离心压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮均为向心涡轮；或者所述低压轴模块及所述高压轴模块采用混合结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机中的一个为轴流压气机、另一个为离心压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮中对应的一个为轴流涡轮、另一个为向心涡轮。

3.根据权利要求2所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，采用涡轮增压器替换所述离心压气机。

4.根据权利要求1所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述分布式多轴燃气轮机还包括：至少一个中压轴模块，所述中压轴模块包括：中压压气机及中压涡轮，所述中压压气机与所述中压涡轮通过轴承同轴连接，此时，所述中压压气机连接于所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口之间，所述中压涡轮连接于所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口之间；在所述分布式多轴燃气轮机包括两个及以上所述中压轴模块时，多个所述中压压气机串行连接于所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口之间，多个所述中压涡轮串行连接于所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口之间。

5.根据权利要求4所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述分布式多轴燃气轮机还包括：至少一个第二间冷器模块，所述第二间冷器模块连接于所述中压压气机的出气口与所述高压压气机的进气口之间；在所述分布式多轴燃气轮机包括两个及以上所述第二间冷器模块时，所述第二间冷器模块还连接于相邻两所述中压压气机之间。

6.根据权利要求4或5所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述低压轴模块、所述中压轴模块及所述高压轴模块均采用轴流式结构实现，此时，所述低压压气机、所述中压压气机及所述高压压气机均为轴流压气机，所述低压涡轮、所述中压涡轮及所述高压涡轮均为轴流涡轮；或者所述低压轴模块、所述中压轴模块及所述高压轴模块均采用径流式结构实现，此时，所述低压压气机、所述中压压气机及所述高压压气机均为离心压气机，所述低压涡轮、所述中压涡轮及所述高压涡轮均为向心涡轮；或者所述低压轴模块、所述中压轴模块及所述高压轴模块采用混合结构实现，此时，所述低压压气机、所述中压压气机及所述高压压气机中的任意一个或两个为轴流压气机、其余为离心压气机，所述低压涡轮、所述中压涡轮及所述高压涡轮中对应的一个或两个为轴流涡轮，其余为向心涡轮。

7.根据权利要求6所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，采用涡轮增压器替换所述离心压气机。

8.根据权利要求1所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述功率输出单元包括高速电机或齿轮箱。

9.一种复合动力系统，其特征在于，所述复合动力系统包括：如权利要求1-8任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，其中，所述高温燃料电池连接于所述回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的进气口之间。

10.一种复合动力系统，其特征在于，所述复合动力系统包括：如权利要求1-8任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，其中，所述高温燃料电池连接于所述动力涡轮的出气口与所述回热器模块的热媒进口之间。

11.一种复合动力系统，其特征在于，所述复合动力系统包括：如权利要求1-8任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，所述高温燃料电池通过高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中；此时，所述高温燃料电池的出气口与所述高温回热器模块的热媒进口相连，所述高温回热器模块的空气进口与所述回热器模块的空气出口相连，所述高温回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的空气进口相连。

12.一种复合动力系统，其特征在于，所述复合动力系统包括：如权利要求1-8任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，所述高温燃料电池通过高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中；此时，所述高温燃料电池的出气口与所述高温回热器模块的热媒进口相连，所述高温回热器模块的尾气进口与所述动力涡轮的出气口相连，所述高温回热器模块的尾气出口与所述回热器模块的热媒进口相连。

13.一种复合动力系统，其特征在于，所述复合动力系统包括：如权利要求1-8任一项所述的分布式多轴燃气轮机、第一高温燃料电池及第二高温燃料电池，所述第一高温燃料电池通过第一高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中，所述第二高温燃料电池通过第二高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中；此时，所述第一高温燃料电池的出气口与所述第一高温回热器模块的热媒进口相连，所述第一高温回热器模块的空气进口与所述回热器模块的空气出口相连，所述第一高温回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的空气进口相连，所述第二高温燃料电池的出气口与所述第二高温回热器模块的热媒进口相连，所述第二高温回热器模块的尾气进口与所述动力涡轮的出气口相连，所述第二高温回热器模块的尾气出口与所述回热器模块的热媒进口相连。

14.一种复合动力系统，其特征在于，所述复合动力系统包括：如权利要求1-8任一项所述的分布式多轴燃气轮机及太阳能接收器，其中，所述太阳能接收器连接于所述回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的进气口之间。

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