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能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统

阅读：846发布：2021-02-27

IPRDB可以提供能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统，包括燃烧室、透平和压气机，压气机与所述透平驱动连接。燃机还包括向所述燃烧室输送天然气的天然气输送通道。所述发电系统还包括斯特林发动机，所述斯特林发动机用以利用所述天然气输送通道中的LNG冷能和所述透平排出的尾气热能进行发电。天然气输送通道中的LNG在经过所述斯特林发动机时汽化成气态天然气向所述燃烧室输送。本发明用结构简单、体积小、噪声小的斯特林发动机同时回收LNG的冷能和燃机的尾气热能，提高了斯特林发动机的效率。以简单的低设备投入和小体积系统回收尾气热能和LNG冷能，提高系统换热效率，增加能量利用率，以一种更好的方式提高了燃机的效率，节约使用成本。，下面是能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统，包括燃烧室、透平和压气机，所述压气机与所述透平驱动连接，所述燃烧室包括燃烧室入口和燃烧室出口，所述透平包括透平入口和透平出口，所述压气机包括压气机入口和压气机出口，所述压气机入口用以通入空气，所述压气机出口与所述燃烧室入口连通，所述透平入口与所述燃烧室出口连通，所述燃机还包括向所述燃烧室输送天然气的天然气输送通道，其特征在于，还包括斯特林发动机，所述斯特林发动机用以利用所述天然气输送通道中的LNG冷能和所述透平排出的尾气热能进行发电，所述天然气输送通道中的LNG在经过所述斯特林发动机时汽化成气态天然气向所述燃烧室输送。

2.如权利要求1所述的能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统，其特征在于，所述斯特林发动机包括热气缸、冷气缸以及分别位于所述热气缸和冷气缸外围的热气缸换热装置和冷气缸换热装置，所述冷气缸换热装置设置成接收所述天然气输送通道内的LNG从而为所述斯特林发动机提供冷源并将所述LNG汽化成所述气态天然气，所述热气缸换热装置用以接收所述透平排出的尾气从而为所述斯特林发动机提供热源。

3.如权利要求2所述的能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统，其特征在于，所述热气缸换热装置包括缠绕在所述热气缸外壁面的加热盘管，所述透平排出的尾气通入所述加热盘管内。

4.如权利要求2所述的能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统，其特征在于，所述冷气缸换热装置包括缠绕在所述冷气缸外壁面的冷却盘管，所述LNG通入所述冷却盘管内，所述LNG在所述冷却盘管内吸热汽化成所述气态天然气。

5.如权利要求1所述的能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统，其特征在于，所述发电系统包括与所述透平驱动连接的第一发电机。

6.如权利要求1或5所述的能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统，其特征在于，所述发电系统包括与所述斯特林发动机驱动连接的第二发电机。

7.如权利要求5所述的能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统，其特征在于，所述压气机、透平、第一发电机同轴连接。

8.如权利要求1所述的能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统，其特征在于，还包括LNG输送泵，所述LNG输送泵用以向所述天然气输送通道内输送LNG。

说明书全文

能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种发电系统，特别涉及一种能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统。

背景技术

[0002] 燃气轮机的尾气温度高，携带了大量的热能，现有的回收余热联合循环的方式基本分为蒸汽余热锅炉带汽轮机，蒸汽回注，ORC系统回收。但是这些系统需要的附属设备较多，体积大，系统庞杂，噪声大。LNG环保清洁价格较低，对于烧LNG的燃机，LNG的冷能蕴含丰富，不加以利用是一种极大的浪费。

[0003] 斯特林发动机是通过设置在配气气缸外部的加热装置和冷却装置对配气气缸两侧进行加热和冷却，通过加热气体膨胀和冷却气体的收缩再配合配气气缸内的配气活塞移动，从而驱动做功气缸内的做功活塞进行做功，以用于发电或者直接机械地联接至负载。

[0004] 因此，如何将斯特林发动机和以LNG作为燃烧燃料的燃气轮机有效地结合在一起是本领域技术人员的研究方向之一。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明提出一种能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统。

[0006] 一种能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统，包括燃烧室、透平和压气机，所述压气机与所述透平驱动连接，所述燃烧室包括燃烧室入口和燃烧室出口，所述透平包括透平入口和透平出口，所述压气机包括压气机入口和压气机出口，所述压气机入口用以通入空气，所述压气机出口与所述燃烧室入口连通，所述透平入口与所述燃烧室出口连通。所述燃机还包括向所述燃烧室输送天然气的天然气输送通道。所述发电系统还包括斯特林发动机，所述斯特林发动机用以利用所述天然气输送通道中的LNG冷能和所述透平排出的尾气热能进行发电，所述天然气输送通道中的LNG在经过所述斯特林发动机时汽化成气态天然气向所述燃烧室输送。

[0007] 在一实施例中，所述斯特林发动机包括热气缸、冷气缸以及分别位于所述热气缸和冷气缸外围的热气缸换热装置和冷气缸换热装置，所述冷气缸换热装置设置成接收所述天然气输送通道内的LNG从而为所述斯特林发动机提供冷源并将所述LNG汽化成所述气态天然气，所述热气缸换热装置用以接收所述透平排出的尾气从而为所述斯特林发动机提供热源。

[0008] 在一实施例中，所述热气缸换热装置包括缠绕在所述热气缸外壁面的加热盘管，所述透平排出的尾气通入所述加热盘管内。

[0009] 在一实施例中，所述冷气缸换热装置包括缠绕在所述冷气缸外壁面的冷却盘管，所述LNG通入所述冷却盘管内，所述LNG在所述冷却盘管内吸热汽化成所述气态天然气。

[0010] 在一实施例中，所述发电系统包括与所述透平驱动连接的第一发电机。

[0011] 在一实施例中，所述发电系统包括与所述斯特林发动机驱动连接的第二发电机。

[0012] 在一实施例中，所述压气机、透平、第一发电机同轴连接。

[0013] 在一实施例中，还包括LNG输送泵，所述LNG输送泵用以向所述天然气输送通道内输送LNG。

[0014] 综上所述，本发明提出一种能回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统。将斯特林发动机和LNG燃机有机地并联在一起，用燃机的高温尾气作为斯特林发动机的热源，以LNG作为斯特林发动机的冷源。LNG输送进斯特林发动机的冷气缸换热装置内汽化后供给燃气轮机燃烧以用于发电或做功。本发明用结构简单、体积小、噪声小的斯特林发动机同时回收LNG的冷能和燃机的尾气热能，提高了斯特林发动机的效率。以简单的低设备投入和小体积系统回收尾气热能和LNG冷能，提高系统换热效率，增加能量利用率，以一种更好的方式提高了燃机的效率，节约使用成本。

附图说明

[0015] 图1为本发明的联合循环发电系统的简化结构示意图。

具体实施方式

[0016] 在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。

[0017] 如图1所示，本发明提出一种能够回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统10，该发电系统10包括燃机、斯特林发动机和LNG输送泵12。LNG输送泵12用以向燃机输送LNG燃料，斯特林发动机与燃机有机并联在一起，使得斯特林发动机可利用LNG冷能和燃机排出的尾气热能进行发电。

[0018] 燃机包括燃烧室14、透平16和压气机18，透平16与压气机18驱动连接。燃烧室14包括燃烧室入口20和燃烧室出口22，透平16包括透平入口24和透平出口26，压气机18包括压气机入口28和压气机出口30。压气机入口28用以通入空气，压气机出口30与燃烧室入口20连通，燃烧室出口22与透平入口24连通。此外，燃机还包括向燃烧室14输送天然气的天然气输送通道32，天然气输送通道32一端与LNG输送泵12连通，另一端连通至燃烧室14。天然气输送通道中的LNG在经过斯特林发动机时汽化成气态天然气，然后输入燃烧室14内燃烧。

[0019] 在所示的实施例中，透平16上驱动连接一第一发电机34，以驱动第一发电机34发电。在其他实施例中，透平16上也可连接一负载，或者同时连接负载和发电机，本发明不对此限定。

[0020] 应当理解的是，本实施例中，透平16与压气机18同轴驱动连接，以驱动压气机18运转，同时透平16还与第一发电机34同轴驱动连接，以驱动第一发电机34发电。在其他实施例中，透平16、压气机18和第一发电机34也可以同轴驱动连接。

[0021] 斯特林发动机包括热气缸36、冷气缸38以及分别位于热气缸36和冷气缸38外围的热气缸换热装置和冷气缸换热装置。其中所述热气缸换热装置用以接收透平16排出的尾气从而为斯特林发动机提供热源，冷气缸换热装置设置成接收天然气输送通道32内的LNG从而为斯特林发动机提供冷源，并将所述LNG汽化成所述气态天然气。

[0022] 具体来说，所述热气缸换热装置包括缠绕在热气缸36外壁面的加热盘管40，加热盘管40包括加热盘管入口42和加热盘管出口44，透平出口26与加热盘管入口42连通，以使得透平16排出的尾气通入加热盘管40内，然后经加热盘管出口44排放出去或做进一步处理。

[0023] 所述冷气缸换热装置包括缠绕在冷气缸38外壁面的冷却盘管46，冷却盘管46位于天然气输送通道32上。冷却盘管46包括冷却盘管入口48和冷却盘管出口50，冷却盘管入口48用以接收LNG输送泵12输送过来的LNG，LNG通过冷却盘管46后吸热汽化成所述气态天然气，然后经冷却盘管出口50输向燃机的燃烧室14。

[0024] 在所示的实施例中，斯特林发动机上驱动连接一第二发电机52，以驱动第二发电机52发电。

[0025] 下面将对联合循环发电系统的运行过程进行简单描述。

[0026] 开机时，燃机的启动电机先行运转，LNG输送泵12先运行，输送少量LNG进冷气缸换热装置的冷却盘管46中依靠环境热量汽化成气态天然气，同时冷却冷气缸38内的工作介质。汽化后的天然气进入燃烧室14燃烧。高温燃气推动透平16涡轮运行后，高温尾气一部分通入热气缸换热装置的加热盘管40中给热气缸36内的工作介质加热，另一部分排放出去或作进一步处理。透平16运转驱动第一发电机34发电。具备冷源和热源的斯特林发动机开始运行，并驱动第二发电机52发电。斯特林发动机的冷气缸38有了热量补充，冷却盘管46中的LNG汽化开始加强，燃烧室14功率提升，直到最后燃机自持开始发电。斯特林发动机也开始随燃机一起持续稳定发电。

[0027] 在所示的实施例中，以盘管作为换热装置。在其它实施例中，只要能将LNG冷能和燃机尾气热能交换至斯特林气缸中的工作介质，换热装置也可以实施成其他形式的换热装置。

[0028] 综上所述，本发明提出一种能够回收燃机尾气热能和LNG冷能的联合循环发电系统。将斯特林发动机和LNG燃机有机地并联在一起，用燃机的高温尾气作为斯特林发动机的热源，以LNG作为斯特林发动机的冷源。LNG输送进斯特林发动机的冷气缸换热装置内汽化后供给燃机燃烧以用于发电或做功。本发明用结构简单、体积小、噪声小的斯特林发动机同时回收LNG的冷能和燃机的尾气热能，提高了斯特林发动机的效率。以简单的低设备投入和小体积系统回收尾气热能和LNG冷能，提高系统换热效率，增加能量利用率，以一种更好的方式提高了燃机的效率，节约使用成本。

[0029] 本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。

标题	发布/更新时间	阅读量
斯特林发动机-专利编号CN1826497A	2020-05-14	730
斯特林发动机-专利编号CN1965200A	2020-05-14	78
斯特林发动机-专利编号CN1230652C	2020-05-15	178
斯特林发动机-专利编号CN101107484A	2020-05-13	857
斯特林发动机-专利编号CN109236489A	2020-05-11	326
斯特林发动机-专利编号CN102356226A	2020-05-12	145
斯特林发动机-专利编号CN100434685C	2020-05-13	919
斯特林发动机-专利编号CN105658939A	2020-05-11	749
斯特林发动机-专利编号CN103210199B	2020-05-11	413
斯特林发动机-专利编号CN103210199A	2020-05-12	750

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