CN101503975A - 双压气机母管式微型燃气轮机组 - Google Patents

Abstract

双压气机母管式微型燃气轮机组，它涉及一种用于发电的燃气轮机组。本发明解决了现有的微型燃气轮机组无法在较宽的负荷变化范围内保持较高的运行效率。所述第一电动机(8)的输出轴通过第一叠片联轴器(6)与第一压气机(2)输入轴连接，第二电动机(9)的输出轴通过第二叠片联轴器(7)与第二压气机(3)输入轴连接，第一压气机(2)和第二压气机(3)的出口均与母管(1)的入口连接，母管(1)的出口与燃烧室(4)的入口连接，燃烧室(4)的出口与透平(5)的入口连接，透平(5)的输出轴与第三叠片联轴器(10)的一端连接。本发明实现了在较宽的负荷变化范围内保持较高的运行效率，改善了压气机的运行性能，提高了机组的整体的经济性。

Description

双压气机母管式微型燃气轮机组

技术领域

本发明涉及一种用于发电的燃气轮机组，具体涉及一种面向分布式能源应用的微型燃气轮机组。

背景技术

现有的微型燃气轮机组中压气机和透平是共轴的(如图3所示)，由透平来提供压气机的驱动力。压气机、燃烧室、透平整体作为动力源，通过联轴器将轴功率传递给发电机，并最终转化为电能向用户供电。对于分布式能源应用而言，用户负荷特性变化剧烈，存在极大的峰谷差，这要求其动力设备在很宽的功率范围内均能提供稳定的负荷输出。以现有的微型燃气轮机组作为分布式能源系统的动力设备，将面临着艰难处境：为了满足用户的负荷需要，燃气轮机组将长时间处于较低工况下运行。由于微型燃气轮机组中压气机变工况特性变化大，部分工况下效率急剧降低，从而导致整个燃气轮机组的运行经济性很差，甚至因机组的负荷无法平衡而导致机组不能工作，机组的运行经济性与满足用户负荷需求之间存在很大的矛盾。

发明内容

本发明为了解决现有的微型燃气轮机组无法在较宽的负荷变化范围内保持较高的运行效率，进而提供了一种双压气机母管式微型燃气轮机组。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明所述双压气机母管式微型燃气轮机组包括主机舱、燃烧室、透平和第三叠片联轴器，所述微型燃气轮机组还包括第一电动机、第二电动机、第一叠片联轴器、第二叠片联轴器、第一压气机、第二压气机和母管；所述燃烧室、透平、第三叠片联轴器、第一电动机、第二电动机、第一叠片联轴器、第二叠片联轴器、第一压气机和第二压气机和母管均设置在主机舱内；第一电动机的输出轴通过第一叠片联轴器与第一压气机输入轴连接，第二电动机的输出轴通过第二叠片联轴器与第二压气机输入轴连接，第一压气机和第二压气机的出口均与母管的入口连接，母管的出口与燃烧室的入口连接，燃烧室的出口与透平的入口连接，透平的输出轴与第三叠片联轴器的一端连接。

本发明的有益效果是：本发明实现了在较宽的负荷变化范围内保持较高的运行效率，同时还改善了压气机的运行性能，提高了机组的整体的经济性，可完全满足分布式能源系统的需要。本发明的两台压气机可以独立的起停，可以实现低流量(负荷)时压气机的高效率，进而使得燃气轮机机组的总体效率提高，能够节约燃料(参见图4～6，如当系统流量(负荷)为40或60时，这时可只打开第一压气机2或第二压气机3，而此时，第一压气机2或第二压气机3的效率才达峰值；而采用现有的共轴式微型燃气轮机组，当系统流量(负荷)为40或60时，效率是很低的)。在分布式能源系统中，系统的负荷需求变化较大，燃气轮机机组在很多情况下会在变工况(变负荷)，尤其是低工况(低负荷)下运行，这使得本发明具有明显的优势。本发明可以作为分布式能源系统的主要发电设备，适用于各种小型的供电单元，如学校、医院、广场、饭店等，可广泛推广应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图2是具体实施方式二的结构示意图，图3是现有的微型燃气轮机组的结构示意图；图4为假设现有微型燃气轮机组(共轴式)中压气机的额定流量(负荷)为100时的压气机的效率曲线图(在共轴燃气轮机额定流量(负荷)为100时，压气机的效率在低流量(负荷)时效率比较低，导致整个燃气轮机机组的效率低；横坐标为流量(负荷)，纵坐标为效率)，图5为假设本发明所述第一压气机2的额定流量为40时的效率曲线图

(横坐标为流量(负荷)，纵坐标为效率)，图6为假设本发明所述第二压气机3的额定流量为60时的效率曲线图(横坐标为流量(负荷)，纵坐标为效率)。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式所述的双压气机母管式微型燃气轮机组包括主机舱12、燃烧室4、透平5和第三叠片联轴器10，所述微型燃气轮机组还包括第一电动机8、第二电动机9、第一叠片联轴器6、第二叠片联轴器7、第一压气机2、第二压气机3和母管1；所述燃烧室4、透平5、第三叠片联轴器10、第一电动机8、第二电动机9、第一叠片联轴器6、第二叠片联轴器7、第一压气机2和第二压气机3和母管1均设置在主机舱12内；第一电动机8的输出轴通过第一叠片联轴器6与第一压气机2输入轴连接，第二电动机9的输出轴通过第二叠片联轴器7与第二压气机3输入轴连接，第一压气机2和第二压气机3的出口均与母管1的入口连接，母管1的出口与燃烧室4的入口连接，燃烧室4的出口与透平5的入口连接，透平5的输出轴与第三叠片联轴器10的一端连接，第三叠片联轴器10的另一端与发电机11连接。本实施方式所述母管1为现有技术，在并列锅炉系统中常用到母管构件。它是一种密闭的混合容器、储能元件，而且具有调压功能。本实施方式所述透平5是指涡轮机。所述主机舱12可具有隔声功能。

本实施方式所述的双压气机母管式微型燃气轮机组在使用时，主机舱12内还可设有隔声箱体、滑油装置、燃油装置、燃机支承、控制保护装置、电气设备和测量设备等，主机舱内各主要设备及隔声箱体安装在机组整体式底盘上。

具体实施方式二：如图2所示，本实施方式微型燃气轮机组还包括两个过滤消音装置13和两个机舱通风进气消音装置14，在第一压气机2的空气进气端B、第二压气机3的空气进气端C上分别设有一个过滤消音装置13和一个机舱通风进气消音装置14，所述两个过滤消音装置13和两个机舱通风进气消音装置14均设置在主机舱12的外部。过滤消音装置13和机舱通风进气消音装置14均为现有技术。设置过滤消音装置13可有效降低屏蔽本发明在工作时产生的噪声，使机组周围的噪声得到有效的控制，减少噪声污染。设置机舱通风进气消音装置14使得机组运行时舱内温度略高于环境温度。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图2所示，本实施方式所述微型燃气轮机组还包括排气引射段15和排气消音装置16，所述排气引射段15和排气消音装置16依次设置在透平5的烟气排出端D上，且所述排气引射段15和排气消音装置16均设置在主机舱12的外部。排气引射段15和排气消音装置16均为现有技术。排气引射段-排气消音装置15可使烟气排出顺畅，而且还可进一步消除噪音。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

工作原理

本发明的工作过程是：两台独立的电动机驱动压气机，压缩产生的高压空气进入母管中混合，混合空气进入燃烧室和燃料(燃料从燃料注入口A注入)混合燃烧，形成的高温燃气进入透平中做功，透平输出的轴功率通过联轴器传递给发电机，最终转化为电能向外供电。由于压气机由独立的电动机来驱动，压气机的转速成了可以选择调节的参数，合理调节压气机转速即可以满足机组运行所需的空气压缩特性，也可以改善压气机的变工况运行效率。当用电负荷少于单台机组(一台压气机、燃烧室和透平来构成)的额定功率时，直接启用单台机组工作，并关闭另一台压气机组。当用电负荷高于单台机组的额定功率时，同时启用两台压气机工作。两台压气机间的配合以及压气机转速的合理调节，使得压气机的运行工况点不会严重地偏离设计工况，在满足负荷大范围变化的前提下改善了压气机的运行效率，保证了整个机组的运行性能，实现了机组经济性改善与负荷宽范围变化的需求(参见图1～6)。

Claims (3)

1、双压气机母管式微型燃气轮机组，所述微型燃气轮机组包括主机舱(12)、燃烧室(4)、透平(5)和第三叠片联轴器(10)，其特征在于：所述微型燃气轮机组还包括第一电动机(8)、第二电动机(9)、第一叠片联轴器(6)、第二叠片联轴器(7)、第一压气机(2)、第二压气机(3)和母管(1)；所述燃烧室(4)、透平(5)、第三叠片联轴器(10)、第一电动机(8)、第二电动机(9)、第一叠片联轴器(6)、第二叠片联轴器(7)、第一压气机(2)和第二压气机(3)和母管(1)均设置在主机舱(12)内；第一电动机(8)的输出轴通过第一叠片联轴器(6)与第一压气机(2)输入轴连接，第二电动机(9)的输出轴通过第二叠片联轴器(7)与第二压气机(3)输入轴连接，第一压气机(2)和第二压气机(3)的出口均与母管(1)的入口连接，母管(1)的出口与燃烧室(4)的入口连接，燃烧室(4)的出口与透平(5)的入口连接，透平(5)的输出轴与第三叠片联轴器(10)的一端连接。

2、根据权利要求1所述的双压气机母管式微型燃气轮机组，其特征在于：所述微型燃气轮机组还包括两个过滤消音装置(13)和两个机舱通风进气消音装置(14)，在第一压气机(2)的空气进气端(B)、第二压气机(3)的空气进气端(C)上分别设有一个过滤消音装置(13)和一个机舱通风进气消音装置(14)，所述两个过滤消音装置(13)和两个机舱通风进气消音装置(14)均设置在主机舱(12)的外部。

3、根据权利要求1或2所述的双压气机母管式微型燃气轮机组，其特征在于：所述微型燃气轮机组还包括排气引射段(15)和排气消音装置(16)，所述排气引射段(15)和排气消音装置(16)依次设置在透平(5)的烟气排出端(D)上，且所述排气引射段(15)和排气消音装置(16)均设置在主机舱(12)的外部。

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