一种烟气再热联合循环动力系统.pdf

1、10申请公布号CN102337936A43申请公布日20120201CN102337936ACN102337936A21申请号201110269917822申请日20110913F01K23/1020060171申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区朱辛庄北农路2号72发明人付忠广杨天亮74专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人史双元54发明名称一种烟气再热联合循环动力系统57摘要本发明公开了属于化石燃料动力循环发电技术领域的一种烟气再热联合循环动力系统。本发明提出的动力系统兼有联合循环固有的高效率特征以及燃气轮机和蒸汽轮机再热技术的高效率特征，把原联合循环动力系

2、统的燃气轮机分为高压燃气轮机和中压燃气轮机，高压燃气轮机出口的燃气在进入中压燃气轮机之前进行“再热”，整个燃气轮机循环的吸热平均温度升高，燃气轮机循环的性能将得到改善。本发明的烟气再热联合循环动力系统具有高能效、低成本、低排放的优点，比传统的的联合循环电厂净热效率提高45。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图1页CN102337949A1/1页21一种烟气再热联合循环动力系统，其特征在于，烟气压缩机1与第一空气压缩机2和高压燃气轮机3及第一发电机9同轴相连，来自烟气压缩机1的压缩再循环烟气与来自第一空气压缩机2的压缩空气和高压燃料气一同进入

3、高压燃气轮机3进行部分燃烧和部分膨胀，高压燃气轮机3与中压燃气轮机4通过烟气管道相连，来自高压燃气轮机3的高压燃气排气含有未充分燃烧的燃气与来自第二空气压缩机5的压缩空气一同进入中压燃气轮机4进行完全燃烧，中压燃气轮机4与第二空气压缩机5和第二发电机10同轴连接，中压燃气轮机4和余热锅炉8通过烟道相连，余热锅炉8出口的烟气一部分通过烟气管道进入烟气压缩机1，另一部分通过烟囱排入大气，蒸汽轮机6与第三发电机11同轴相连，蒸汽轮机6与凝汽器7通过蒸气通道相连，蒸汽轮机6还和余热锅炉8通过蒸汽管道相连，水泵12依次通过水管道与凝汽器7和余热锅炉8相连。2根据权利要求1所述一种烟气再热联合循环动力系统

4、，其特征在于，所述烟气再热联合循环动力系统使用的燃料为纯气体或液体燃料。权利要求书CN102337936ACN102337949A1/2页3一种烟气再热联合循环动力系统技术领域0001本发明属于化石燃料动力循环发电技术领域，具体涉及一种烟气再热联合循环动力系统。背景技术0002在能源价格连续上涨的时代，化石燃料能源将在电力工业中长期处于重要的地位。因此，电力行业一直在努力开发新型的化石燃料动力循环达到高效的目的。联合循环动力系统是提高动力厂效率的重要选择之一。0003众所周知，在两个燃气轮机之间对燃气进行再热，整个燃气轮机循环的吸热平均温度会升高。因而，燃气轮机循环的性能将得到改善。实践中难以

5、实现在两个燃气轮机之间使用热交换器对烟气进行再热，因为烟气温度太高。本发明提出非热表面再热概念以解决这一问题。高压燃气轮机中的燃气通过控制氧气或空气的流量仅进行部分燃烧。通过对余热锅炉HRSG出口的烟气加压混入高压燃气轮机控制高压燃气轮机的燃烧温度。高压燃气轮机出口的烟气包括未燃烧的燃气温度和压力降低。动力系统设计时，对高压燃气轮机出入口的烟气压力进行优化。在中压燃气轮机的燃烧室，需要供应附加的氧气或空气以完全燃烧燃气。通过燃烧，在燃烧室的出口，烟气温度达到设计值。0004由于系统配置的重要变化，烟气再热联合循环动力系统的烟气工况与传统的联合循环燃气轮机烟气工况完全不同。变化之一为高压燃气轮机

6、入口的燃气压力，燃气压力越高动力系统的效率越高。高压燃气轮机入口的燃气压力可望达到350BAR甚至更高。然而，这不会影响当前燃气轮机设计的主要构造。唯一的变化是燃气轮机的气缸外套要加厚以适应高的燃气压力。目前工作在同一压力水平的蒸汽轮机可作为高压燃气轮机。当前高压蒸汽轮机的汽缸结构可用于处理高压燃气。无论如何，当前燃气轮机外套的绝热和冷却构造应仍然用于处理燃气的高温。发明内容0005本发明的目的在于提供一种烟气再热联合循环动力系统。0006应用于纯气体或液体燃料的烟气再热联合循环动力系统附图1，烟气压缩机1与第一空气压缩机2和高压燃气轮机3及发第一电机9同轴相连，来自烟气压缩机1的压缩再循环烟

7、气与来自第一空气压缩机2的压缩空气和高压燃料气一同进入高压燃气轮机3进行部分燃烧和部分膨胀，高压燃气轮机3与中压燃气轮机4通过烟气管道相连，来自高压燃气轮机3的高压燃气排气含有未充分燃烧的燃气与来自第二空气压缩机5的压缩空气一同进入中压燃气轮机4进行完全燃烧，中压燃气轮机4与第二空气压缩机5和第二发电机10同轴连接，中压燃气轮机4和余热锅炉8通过烟道相连，余热锅炉8出口的烟气一部分通过烟气管道进入烟气压缩机1，另一部分通过烟囱排入大气，蒸汽轮机6与第三发电机11同轴相连，蒸汽轮机6与凝汽器7通过蒸气通道相连，蒸汽轮机6还和余热锅炉8通过蒸汽管道相连，水泵12依次通过水管道与凝汽器7和余热锅炉8

8、相连。说明书CN102337936ACN102337949A2/2页40007所述烟气再热联合循环动力系统使用的燃料为纯气体或液体燃料。0008本发明的有益效果本发明的烟气再热联合循环动力系统具有高能效、低成本、低排放的优点，比传统的的联合循环电厂净热效率提高45。附图说明0009附图1为烟气再热联合循环动力系统示意图；0010附图中，1烟气压缩机、2第一空气压缩机、3高压燃气轮机相连、4中压燃气轮机、5第二空气压缩机、6蒸汽轮机、，7凝集器、8余热锅炉、9第一发电机、10第二发电机、11第三发电机、12水泵。具体实施方式0011下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。0012实施例10

9、013一种烟气再热联合循环动力系统，如附图1所示，烟气压缩机1与第一空气压缩机2和高压燃气轮机3及发第一电机9同轴相连，来自烟气压缩机1的压缩的再循环烟气与来自第一空气压缩机2的压缩空气和高压燃料气一同进入高压燃气轮机3进行部分燃烧和部分膨胀，高压燃气轮机3与中压燃气轮机4通过烟气管道相连，来自高压燃气轮机3的高压燃气排气含有未充分燃烧的燃气与来自第二空气压缩机5的压缩空气一同进入中压燃气轮机4进行完全燃烧，中压燃气轮机4与第二空气压缩机5和第二发电机10同轴连接，中压燃气轮机4和余热锅炉8通过烟道相连，余热锅炉8出口的烟气一部分通过烟气管道进入烟气压缩机1，另一部分通过烟囱排入大气，蒸汽轮机

10、6与第三发电机11同轴相连，蒸汽轮机6与凝汽器7通过蒸气通道相连，蒸汽轮机6还和余热锅炉8通过蒸汽管道相连，水泵12依次通过水管道与凝汽器7和余热锅炉8相连。0014高压燃气轮机3中的燃气通过控制氧气或空气的流量仅进行部分燃烧。通过对余热锅炉8出口的烟气加压混入高压燃气轮机3控制高压燃气轮机的燃烧温度。高压燃气轮机3出口的烟气包括未燃烧的燃气温度和压力降低后进入中压燃气轮机4。动力系统设计时，对高压燃气轮机3出入口的烟气压力进行优化。在中压燃气轮机4的燃烧室，需要供应附加的氧气或空气以完全燃烧剩余燃气。通过燃烧，在燃烧室的出口，烟气温度应达到设计值。0015高压燃气轮机3入口的燃气压力越高动力系统的效率越高。高压燃气轮机入口的燃气压力可望达到350BAR甚至更高。然而，这不会影响当前燃气轮机设计的主要构造。唯一的变化是燃气轮机的气缸外套要加厚以适应高的燃气压力。目前工作在同一压力水平的蒸汽轮机可作为高压燃气轮机。当前高压蒸汽轮机的汽缸结构可用于处理高压燃气。无论如何，当前燃气轮机外套的绝热和冷却构造应仍然用于处理燃气的高温。本实施例提出的烟气再热联合循环动力系统净热效率可比传统的联合循环电厂高45。说明书CN102337936ACN102337949A1/1页5附图1说明书附图CN102337936A