一種間冷燃氣輪機聯合循環系統技術方案

本發明專利技術公開了一種間冷燃氣輪機聯合循環系統，涉及燃氣輪機技術領域。所述間冷燃氣輪機聯合循環系統，包含余熱鍋爐、低壓壓氣機、高壓渦輪、高壓壓氣機、含渦輪組件、補燃燃燒室及中間冷卻器，其中，所述補燃燃燒室布置在高壓渦輪與渦輪組件之間，高壓渦輪排出的燃氣經過補燃燃燒室再次加熱后加入渦輪組件，渦輪組件的排氣溫度升高；所述渦輪組件的排氣端與所述余熱鍋爐的進氣端連接；所述中間冷卻器布置在低壓壓氣機與高壓壓氣機之間。本發明專利技術有益之處在于：本發明專利技術中的間冷燃氣輪機聯合循環系統中增添了補燃燃燒室，使得低壓渦輪與動力渦輪組件排出的氣體溫度較高，提高了余熱鍋爐的效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及燃氣輪機
，具體涉及一種間冷燃氣輪機聯合循環系統。
技術介紹
間冷循環燃氣輪機是在簡單循環的基礎上，增加壓縮空氣中間冷卻器組成的復雜 循環燃氣輪機，由于加入了中間冷卻，使得其效率較簡單循環燃氣輪機得到提升。 在燃氣輪機中，采用間冷循環的燃氣輪機由于其高的循環比功與高效率，日益受 到人們的關注。然而，常規間冷循環燃氣輪機中，燃氣經高壓渦輪膨脹做功后，溫度下降。 在余熱鍋爐型聯合循環中，燃氣輪機的排氣通至余熱鍋爐中，加熱鍋爐中的水產生蒸汽驅 動汽輪機做功。但燃氣輪機中動力渦輪排出的氣體溫度較低，導致基于聯合循環的間冷 燃氣輪機聯合循環熱效率較低（美國GE公司的間冷燃氣輪機聯合循環LSM100PA熱效率 50. 1% ) 〇
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種間冷燃氣輪機聯合循環系統，以解決
技術介紹
中的間冷 燃氣輪機聯合循環系統中熱效率較低的問題。 本專利技術的技術方案是：提供一種間冷燃氣輪機聯合循環系統，包含余熱鍋爐、低壓 壓氣機、高壓渦輪、高壓壓氣機、渦輪組件、補燃燃燒室及中間冷卻器，其中，所述補燃燃燒 室布置在高壓渦輪與渦輪組件之間，高壓渦輪排出的燃氣經過補燃燃燒室再次加熱后加入 渦輪組件，渦輪組件的排氣溫度升高；所述渦輪組件的排氣端與所述余熱鍋爐的進氣端連 接；所述中間冷卻器布置在低壓壓氣機與高壓壓氣機之間。 優選地，所述間冷燃氣輪機聯合循環系統進一步包含第一轉子、第二轉子、低壓壓 氣機及高壓壓氣機，其中，所述低壓壓氣機與渦輪組件通過第一轉子連接，且低壓壓氣機與 渦輪組件同軸，所述高壓渦輪與高壓壓氣機之間通過第二轉子連接，且高壓渦輪與高壓壓 氣機同軸。 優選地，所述渦輪組件包含低壓渦輪和動力渦輪，燃氣經補燃燃燒室再次燃燒后 進入低壓渦輪，燃氣在低壓渦輪內膨脹做功后驅動動力渦輪。 優選地，所述第一轉子的一端用于連接第二負載，所述低壓壓氣機布置在所述渦 輪組件與第二負載之間。 優選地，所述低壓壓氣機的進氣端背離渦輪組件的排氣端。 優選地，所述低壓壓氣機同旋向的葉片葉型沿第一轉子的軸線對稱布置。 優選地，所述渦輪組件同時驅動低壓壓氣機及第二負載。 本專利技術的有益效果：本專利技術中的間冷燃氣輪機聯合循環系統中增添了補燃燃燒 室，使得低壓渦輪與動力渦輪組件排出的氣體溫度較高，提高了余熱鍋爐的效率。【附圖說明】圖1是本專利技術一實施例的間冷燃氣輪機聯合循環系統的示意圖。 其中：1-第一負載，2-蒸汽輪機，3-余熱鍋爐，4-第二負載，5-第一轉子，6-低壓 壓氣機，7-渦輪組件，8-補燃燃燒室，9-高壓渦輪，10-燃燒室，11-高壓壓氣機，12-第二轉 子，13-中間冷卻器。【具體實施方式】 為使本專利技術實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中 的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類 似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本專利技術 一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用 于解釋本專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人 員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。下 面結合附圖對本專利技術的實施例進行詳細說明。 在本專利技術的描述中，需要理解的是，術語"中心"、"縱向"、"橫向"、"前"、"后"、"左"、 "右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底" "內"、"外"等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方 位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元 件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術保護范圍的 限制。 如圖1所示，一種間冷燃氣輪機聯合循環系統，包含有第一負載1、蒸汽輪機2、余 熱鍋爐3、第二負載4、第二轉子5、低壓壓氣機6、渦輪組件7、補燃燃燒室8、高壓渦輪9、燃 燒室10、高壓壓氣機11、第二轉子12及中間冷卻器13,其中，渦輪組件7包含低壓渦輪及動 力渦輪，燃氣經補燃燃燒室8再次燃燒后進入低壓渦輪，燃氣在低壓渦輪內膨脹做功后驅 動動力渦輪。 低壓壓氣機6與渦輪組件7通過第一轉子5連接，且低壓壓氣機6與渦輪組件7 同軸，第一轉子5的一端用于連接第二負載4。 本專利技術相比現有技術，將低壓渦輪與動力渦輪組裝為渦輪組件7。渦輪組件7同時 帶動低壓壓氣機6及第二負載4,減少了零件的數量，縮短了第一轉子5的軸向長度，提高了 系統的可靠性。 低壓壓氣機6布置在渦輪組件7與第二負載4之間，且低壓壓氣機6的進氣端遠 離渦輪組件7的排氣端（附圖1中，低壓壓氣機6的右端為低壓壓氣機6的進氣端，渦輪組 件7的右端為渦輪組件7的排氣端）。低壓壓氣機6同旋向的葉片葉型沿第一轉子5的軸 線對稱布置得到反旋向的葉片葉型，使得渦輪組件7和低壓壓氣機6的氣流方向相反，而旋 向相同。 低壓壓氣機6的進氣端遠離渦輪組件7的排氣端的優點在于：低壓壓氣機6的進 口溫度不受渦輪組件7的排氣的影響，提高了低壓壓氣機6進口的空氣質量。 高壓渦輪9與高壓壓氣機11通過第二轉子12連接，且高壓渦輪9與高壓壓氣機 11同軸，在高壓渦輪9與高壓壓氣機11之間布置有燃燒室10,高壓壓氣機11將空氣壓縮 后進入燃燒室10。在燃燒室10內噴入燃料，燃料在高壓空氣下燃燒生成高溫高壓燃氣，高 溫高壓燃氣流入高壓渦輪9用于高壓渦輪9做功，高壓渦輪9做功用于通過第二轉子12帶 動高壓壓氣機11運轉。 本專利技術相比現有技術，包含有第一轉子5和第二轉子12,其優點在于：現有技術中 的轉子需要穿過中間冷卻器13、高壓壓氣機11、燃燒室10、高壓渦輪9,轉子的軸向距離較 長，不利于轉子軸承布置和轉子動力學設計。而本專利技術中采用了兩個轉子，轉子軸向長度明 顯降低，大幅提高了轉子的剛度，有利于轉子的動力學設計，使得燃氣輪機工作過程中更加 穩定。 補燃燃燒室8布置在第二轉子12上的高壓渦輪9與第一轉子5上的渦輪組件7 之間。補燃燃燒室8對從高壓渦輪9流出的燃氣再次加熱，補燃燃燒室8內噴入燃料，燃料 在補燃燃燒室8中的高溫高壓氣流中充分燃燒，燃燒后的燃氣流入渦輪組件7做功，渦輪組 件7通過第一轉子5帶動低壓壓氣機6和第二負載4。 增加補燃燃燒室8的優點在于：可提高渦輪組件7進口燃氣的溫度，使燃氣輪機的 循環功加大，而且補燃燃燒室8中的壓力較高，燃燒效率也高，因而既提高了功率又使熱效 率保持較高的水平，對降當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種間冷燃氣輪機聯合循環系統，包含余熱鍋爐(3)、低壓壓氣機(6)、高壓渦輪(9)及高壓壓氣機(11)，其特征在于：進一步包含渦輪組件(7)、補燃燃燒室(8)及中間冷卻器(13)，其中，所述補燃燃燒室(8)布置在高壓渦輪(9)與渦輪組件(7)之間，高壓渦輪(9)排出的燃氣經過補燃燃燒室(8)再次加熱后加入渦輪組件(7)，渦輪組件(7)的排氣溫度升高；所述渦輪組件(7)的排氣端與所述余熱鍋爐(3)的進氣端連接；所述中間冷卻器(13)布置在低壓壓氣機(6)與高壓壓氣機(11)之間。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡云彪，聶海剛，吳森，高峰，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司沈陽發動機設計研究所，
類型：發明
國別省市：遼寧;21