本發(fā)明涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種能回收燃機(jī)尾氣熱能和LNG冷能的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

燃?xì)廨啓C(jī)的尾氣溫度高，攜帶了大量的熱能，現(xiàn)有的回收余熱聯(lián)合循環(huán)的方式基本分為蒸汽余熱鍋爐帶汽輪機(jī)，蒸汽回注，ORC系統(tǒng)回收。但是這些系統(tǒng)需要的附屬設(shè)備較多，體積大，系統(tǒng)龐雜，噪聲大。LNG環(huán)保清潔價(jià)格較低，對(duì)于燒LNG的燃機(jī)，LNG的冷能蘊(yùn)含豐富，不加以利用是一種極大的浪費(fèi)。

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是通過設(shè)置在配氣氣缸外部的加熱裝置和冷卻裝置對(duì)配氣氣缸兩側(cè)進(jìn)行加熱和冷卻，通過加熱氣體膨脹和冷卻氣體的收縮再配合配氣氣缸內(nèi)的配氣活塞移動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)做功氣缸內(nèi)的做功活塞進(jìn)行做功，以用于發(fā)電或者直接機(jī)械地聯(lián)接至負(fù)載。

因此，如何將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和以LNG作為燃燒燃料的燃?xì)廨啓C(jī)有效地結(jié)合在一起是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究方向之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種能回收燃機(jī)尾氣熱能和LNG冷能的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。

一種能回收燃機(jī)尾氣熱能和LNG冷能的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括燃燒室、透平和壓氣機(jī)，所述壓氣機(jī)與所述透平驅(qū)動(dòng)連接，所述燃燒室包括燃燒室入口和燃燒室出口，所述透平包括透平入口和透平出口，所述壓氣機(jī)包括壓氣機(jī)入口和壓氣機(jī)出口，所述壓氣機(jī)入口用以通入空氣，所述壓氣機(jī)出口與所述燃燒室入口連通，所述透平入口與所述燃燒室出口連通。所述燃機(jī)還包括向所述燃燒室輸送天然氣的天然氣輸送通道。所述發(fā)電系統(tǒng)還包括斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)用以利用所述天然氣輸送通道中的LNG冷能和所述透平排出的尾氣熱能進(jìn)行發(fā)電，所述天然氣輸送通道中的LNG在經(jīng)過所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽化成氣態(tài)天然氣向所述燃燒室輸送。

在一實(shí)施例中，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)包括熱氣缸、冷氣缸以及分別位于所述熱氣缸和冷氣缸外圍的熱氣缸換熱裝置和冷氣缸換熱裝置，所述冷氣缸換熱裝置設(shè)置成接收所述天然氣輸送通道內(nèi)的LNG從而為所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)提供冷源并將所述LNG汽化成所述氣態(tài)天然氣，所述熱氣缸換熱裝置用以接收所述透平排出的尾氣從而為所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)提供熱源。

在一實(shí)施例中，所述熱氣缸換熱裝置包括纏繞在所述熱氣缸外壁面的加熱盤管，所述透平排出的尾氣通入所述加熱盤管內(nèi)。

在一實(shí)施例中，所述冷氣缸換熱裝置包括纏繞在所述冷氣缸外壁面的冷卻盤管，所述LNG通入所述冷卻盤管內(nèi)，所述LNG在所述冷卻盤管內(nèi)吸熱汽化成所述氣態(tài)天然氣。

在一實(shí)施例中，所述發(fā)電系統(tǒng)包括與所述透平驅(qū)動(dòng)連接的第一發(fā)電機(jī)。

在一實(shí)施例中，所述發(fā)電系統(tǒng)包括與所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)連接的第二發(fā)電機(jī)。

在一實(shí)施例中，所述壓氣機(jī)、透平、第一發(fā)電機(jī)同軸連接。

在一實(shí)施例中，還包括LNG輸送泵，所述LNG輸送泵用以向所述天然氣輸送通道內(nèi)輸送LNG。

綜上所述，本發(fā)明提出一種能回收燃機(jī)尾氣熱能和LNG冷能的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和LNG燃機(jī)有機(jī)地并聯(lián)在一起，用燃機(jī)的高溫尾氣作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源，以LNG作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的冷源。LNG輸送進(jìn)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的冷氣缸換熱裝置內(nèi)汽化后供給燃?xì)廨啓C(jī)燃燒以用于發(fā)電或做功。本發(fā)明用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、噪聲小的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)回收LNG的冷能和燃機(jī)的尾氣熱能，提高了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。以簡(jiǎn)單的低設(shè)備投入和小體積系統(tǒng)回收尾氣熱能和LNG冷能，提高系統(tǒng)換熱效率，增加能量利用率，以一種更好的方式提高了燃機(jī)的效率，節(jié)約使用成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)描述實(shí)施例之前，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于本申請(qǐng)中下文或附圖中所描述的詳細(xì)結(jié)構(gòu)或元件排布。本發(fā)明可為其它方式實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例。而且，應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的措辭及術(shù)語僅僅用作描述用途，不應(yīng)作限定性解釋。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等類似措辭意為包含其后所列出之事項(xiàng)、其等同物及其它附加事項(xiàng)。特別是，當(dāng)描述“一個(gè)某元件”時(shí)，本發(fā)明并不限定該元件的數(shù)量為一個(gè)，也可以包括多個(gè)。

如圖1所示，本發(fā)明提出一種能夠回收燃機(jī)尾氣熱能和LNG冷能的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)10，該發(fā)電系統(tǒng)10包括燃機(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和LNG輸送泵12。LNG輸送泵12用以向燃機(jī)輸送LNG燃料，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與燃機(jī)有機(jī)并聯(lián)在一起，使得斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)可利用LNG冷能和燃機(jī)排出的尾氣熱能進(jìn)行發(fā)電。

燃機(jī)包括燃燒室14、透平16和壓氣機(jī)18，透平16與壓氣機(jī)18驅(qū)動(dòng)連接。燃燒室14包括燃燒室入口20和燃燒室出口22，透平16包括透平入口24和透平出口26，壓氣機(jī)18包括壓氣機(jī)入口28和壓氣機(jī)出口30。壓氣機(jī)入口28用以通入空氣，壓氣機(jī)出口30與燃燒室入口20連通，燃燒室出口22與透平入口24連通。此外，燃機(jī)還包括向燃燒室14輸送天然氣的天然氣輸送通道32，天然氣輸送通道32一端與LNG輸送泵12連通，另一端連通至燃燒室14。天然氣輸送通道中的LNG在經(jīng)過斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽化成氣態(tài)天然氣，然后輸入燃燒室14內(nèi)燃燒。

在所示的實(shí)施例中，透平16上驅(qū)動(dòng)連接一第一發(fā)電機(jī)34，以驅(qū)動(dòng)第一發(fā)電機(jī)34發(fā)電。在其他實(shí)施例中，透平16上也可連接一負(fù)載，或者同時(shí)連接負(fù)載和發(fā)電機(jī)，本發(fā)明不對(duì)此限定。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)施例中，透平16與壓氣機(jī)18同軸驅(qū)動(dòng)連接，以驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)18運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)透平16還與第一發(fā)電機(jī)34同軸驅(qū)動(dòng)連接，以驅(qū)動(dòng)第一發(fā)電機(jī)34發(fā)電。在其他實(shí)施例中，透平16、壓氣機(jī)18和第一發(fā)電機(jī)34也可以同軸驅(qū)動(dòng)連接。

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)包括熱氣缸36、冷氣缸38以及分別位于熱氣缸36和冷氣缸38外圍的熱氣缸換熱裝置和冷氣缸換熱裝置。其中所述熱氣缸換熱裝置用以接收透平16排出的尾氣從而為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)提供熱源，冷氣缸換熱裝置設(shè)置成接收天然氣輸送通道32內(nèi)的LNG從而為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)提供冷源，并將所述LNG汽化成所述氣態(tài)天然氣。

具體來說，所述熱氣缸換熱裝置包括纏繞在熱氣缸36外壁面的加熱盤管40，加熱盤管40包括加熱盤管入口42和加熱盤管出口44，透平出口26與加熱盤管入口42連通，以使得透平16排出的尾氣通入加熱盤管40內(nèi)，然后經(jīng)加熱盤管出口44排放出去或做進(jìn)一步處理。

所述冷氣缸換熱裝置包括纏繞在冷氣缸38外壁面的冷卻盤管46，冷卻盤管46位于天然氣輸送通道32上。冷卻盤管46包括冷卻盤管入口48和冷卻盤管出口50，冷卻盤管入口48用以接收LNG輸送泵12輸送過來的LNG，LNG通過冷卻盤管46后吸熱汽化成所述氣態(tài)天然氣，然后經(jīng)冷卻盤管出口50輸向燃機(jī)的燃燒室14。

在所示的實(shí)施例中，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)上驅(qū)動(dòng)連接一第二發(fā)電機(jī)52，以驅(qū)動(dòng)第二發(fā)電機(jī)52發(fā)電。

下面將對(duì)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行過程進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。

開機(jī)時(shí)，燃機(jī)的啟動(dòng)電機(jī)先行運(yùn)轉(zhuǎn)，LNG輸送泵12先運(yùn)行，輸送少量LNG進(jìn)冷氣缸換熱裝置的冷卻盤管46中依靠環(huán)境熱量汽化成氣態(tài)天然氣，同時(shí)冷卻冷氣缸38內(nèi)的工作介質(zhì)。汽化后的天然氣進(jìn)入燃燒室14燃燒。高溫燃?xì)馔苿?dòng)透平16渦輪運(yùn)行后，高溫尾氣一部分通入熱氣缸換熱裝置的加熱盤管40中給熱氣缸36內(nèi)的工作介質(zhì)加熱，另一部分排放出去或作進(jìn)一步處理。透平16運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)第一發(fā)電機(jī)34發(fā)電。具備冷源和熱源的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)開始運(yùn)行，并驅(qū)動(dòng)第二發(fā)電機(jī)52發(fā)電。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的冷氣缸38有了熱量補(bǔ)充，冷卻盤管46中的LNG汽化開始加強(qiáng)，燃燒室14功率提升，直到最后燃機(jī)自持開始發(fā)電。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)也開始隨燃機(jī)一起持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電。

在所示的實(shí)施例中，以盤管作為換熱裝置。在其它實(shí)施例中，只要能將LNG冷能和燃機(jī)尾氣熱能交換至斯特林氣缸中的工作介質(zhì)，換熱裝置也可以實(shí)施成其他形式的換熱裝置。

綜上所述，本發(fā)明提出一種能夠回收燃機(jī)尾氣熱能和LNG冷能的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和LNG燃機(jī)有機(jī)地并聯(lián)在一起，用燃機(jī)的高溫尾氣作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源，以LNG作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的冷源。LNG輸送進(jìn)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的冷氣缸換熱裝置內(nèi)汽化后供給燃機(jī)燃燒以用于發(fā)電或做功。本發(fā)明用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、噪聲小的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)回收LNG的冷能和燃機(jī)的尾氣熱能，提高了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。以簡(jiǎn)單的低設(shè)備投入和小體積系統(tǒng)回收尾氣熱能和LNG冷能，提高系統(tǒng)換熱效率，增加能量利用率，以一種更好的方式提高了燃機(jī)的效率，節(jié)約使用成本。

本文所描述的概念在不偏離其精神和特性的情況下可以實(shí)施成其它形式。所公開的具體實(shí)施例應(yīng)被視為例示性而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求，而不是根據(jù)之前的這些描述進(jìn)行確定。在權(quán)利要求的字面意義及等同范圍內(nèi)的任何改變都應(yīng)屬于這些權(quán)利要求的范圍。