一种高压再热燃气-蒸汽联合循环发电系统及发电方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103711587103711587A(43)申请公布日2014.04.09(21)申请号201310722096.8(22)申请日2013.12.24(71)申请人国电新能源技术研究院地址102209北京市昌平区北七家镇未来科技城北二街(72)发明人郭桦付忠广杨天亮卢可贾金祥(74)专利代理机构北京大成律师事务所11352代理人陈福(51)Int.Cl.F02C6/00(2006.01)F01K23/02(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书10页说明书10页附图2页附图2页(54)发明名称一种高压再热燃气-蒸汽联合循环发电系统及发电方法(57)摘要本发明涉及一种高压再热燃气-蒸汽联合循环发电系统及发电方法。该系统由燃气轮机子系统和蒸汽轮机子系统组成，燃气轮机子系统包含用于两级空气压缩、两次燃烧及高压、中压两次透平做功的装置；高温燃气初次做功后，进入中压燃烧室再热后二次做功，提高了整体循环的平均吸热温度；两级压气机中间设置至少一级间冷器，间冷器热流和两级压气机相连。蒸汽轮机子系统采用三压再热式的锅炉和蒸汽轮机，间冷器冷却水和高压水相连，高中低压水和间冷器冷却水多次分级吸热，高效利用了热能。本发明在最佳参数下运行时，联合循环效率较F级燃气轮机为主的联合循环系统提高3至5个百分点，单机输出功率提高70%以上，达到800MW级。CN103711587ACN103758ACN103711587A权利要求书1/2页1.一种高压再热燃气-蒸汽联合循环发电系统，由燃气轮机子系统和蒸汽轮机子系统组成，其特征在于：燃气轮机子系统包括中压系统和高压系统，中压系统包括一级压气机、中压燃烧室和中压燃气透平，高压系统包括二级压气机、高压燃烧室和高压燃气透平，一级和二级压气机之间设有至少一级间冷器；运行时过量空气通过所述一、二级压气机两级压缩后，进入高压燃烧室燃烧加热，产生的高温燃气经高压燃气透平后进入中压燃烧室，再热后经中压燃气透平做功；中压系统排气口连通蒸汽轮机子系统，排气在蒸汽轮机子系统回收热量。2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：所述发电系统参数设置为，中压系统中，一级压缩后的空气一级压力为1.5-2.4MPa；高压系统中，二级压缩后的空气二级压力为6-20MPa；设置一级间冷器，空气的间冷温度为100-200℃。3.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于：高压燃气透平进气温度为1000-1500℃，中压燃气透平进气温度为1200-1500℃。4.根据1至3任一权利要求所述的发电系统，其特征在于：所述间冷器的冷却水连通所述蒸汽轮机子系统，回收冷却水的热量。5.根据权利要求4所述的发电系统，其特征在于：所述蒸汽轮机子系统包括余热锅炉和蒸汽轮机，所述中压系统排气口连接余热锅炉烟气入口。6.根据权利要求5所述的发电系统，其特征在于：所述余热锅炉和蒸汽轮机为三压再热式；给水结构分为高、中、低压三路，给水可在余热锅炉中多次分级吸热；所述蒸汽轮机设置有高、中、低压缸，高压缸与中压缸之间连接再热器，高压缸排汽进入再热器再热后，进入中压缸做功。7.根据权利要求6所述的发电系统，其特征在于：所述间冷器的冷却水流接入所述蒸汽轮机子系统的高压水路。8.根据权利要求7所述的发电系统，其特征在于：所述蒸气轮机子系统高、中、低三路压力分别为9.63MPa、2.16MPa和0.367MPa。9.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于：所述发电系统参数设置为，一级压力1.54MPa，二级压力14MPa，间冷温度100℃，高压燃气透平进气温度和中压燃气透平进气温度均为1325℃。10.根据1至3任一权利要求所述的发电系统，其特征在于：所述中压燃气透平与一级压气机同轴，所述高压燃气透平与二级压气机同轴，燃气透平与发电机连轴。11.根据权利要求10所述的发电系统，其特征在于：所述高压系统和中压系统采用同轴布置或分轴布置，分轴时，一级压气机与二级压气机分布在不同轴上。12.一种高压再热燃气-蒸汽联合循环发电方法，步骤包括：燃气循环，压缩空气与燃料混合燃烧，产生的高温燃气透平做功推动发电机发电，排气导入蒸汽循环回收余热；蒸汽循环，将燃气循环排气余热作为热源，由蒸汽做功推动发电机发电；其特征在于：所述空气为过量空气，压缩过程为两级，空气经一级压气机压至一级压力，经二级压气机压至二级压力；所述空气两级压缩之间经过至少一级间冷过程；2CN103711587A权利要求书2/2页所述燃气循环中加入再热过程，一次循环中燃气两次透平做功，将通过高压燃气透平后压力降低的燃气再热，再通过中压燃气透平。13.根据权利要求12所述的发电方法，其特征在于：所述空气一级压力为1.5-2