一种燃气轮机及大功率燃气轮机的启动方法与流程

本发明涉及燃气轮机领域，特涉及一种燃气轮机及大功率燃气轮机的启动方法。

背景技术：

现有的燃气轮机空气启动系统通过压缩机组将大气压缩，形成高压工质，通过该高压工质可以对燃气轮机进行启动。该高压空气启动系统需要体积和功率庞大的压缩机组，不利于规模化推广应用。而对于大功率燃气轮机，采用压缩机启动的方式，将极大的增加系统的制造成本，使系统设备体积庞大。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种燃气轮机及大功率燃气轮机的启动方法。本发明的燃气轮机输出高压工质用于启动更大功率的燃气轮机或产生推力，从而降低了大型燃气轮机的制造成本和体积，本发明的燃气轮机也可产生持续的推力。

本发明的技术方案是：一种燃气轮机，包括低压压气机、低压涡轮、高压压气机、高压涡轮、燃烧室，低压第二路工质输入高压压气机，其特征在于：高压压气机的高压第二路工质进入燃烧室，从燃烧室输出气体进入高压涡轮，高压涡轮输出气体进入低压涡轮，低压压气机输出低压第一路工质或高压压气机输出高压第一路工质。

根据如上所述的一种燃气轮机，其特征在于：还包括换热器，高压压气机经过换热器后进入燃烧室，低压涡轮输出气体经过换热器换热排出。

根据如上所述的一种燃气轮机，其特征在于：低压涡轮输出功率不超过低压压气机输入功率的5％；高压涡轮输出功率不超过高压压气机输入功率的5％。

根据如上所述的一种燃气轮机，其特征在于：低压压气机与低压涡轮同轴连接，高压压气机与高压涡轮同轴连接。

根据如上所述的一种燃气轮机，其特征在于：低压压气机与低压涡轮的连接和高压压气机与高压涡轮的连接为分轴结构；低压涡轮和高压涡轮为对转涡轮。

根据如上所述的一种燃气轮机，其特征在于：还包括加热器，加热器设置在低压涡轮和高压涡轮之间，加热器对高压涡轮输出的工质进行加热。

根据如上所述的一种燃气轮机，其特征在于：还包括冷却器，冷却器设置在低压压气机与高压压气机之间，冷却器采用喷淋注入方式冷却。

根据如上所述的一种燃气轮机，其特征在于：低压压气机进口流量的20％至60％输出为低压第一路工质或高压压气机进口流量的20％至60％输出为高压第一路工质。

本发明还公开了一种大功率燃气轮机的启动方法，采用高压工质吹动的方式进行启动，其特征在于：高压工质由燃气轮机输出，燃气轮机高压工质气体的压力为200kpa至2500kpa之间。

根据如上所述的一种大功率燃气轮机的启动方法，其特征在于：采用如上所述的燃气轮机输出高压工质，高压工质为低压第一路工质或高压第一路工质。

本发明的有益效果是：一是输出的第一路工质可用于启动更大功率的燃气轮机或产生推力，使驱动设备更小更经济。二是分轴结构，每个转子结构简单。三是压气机和涡轮功率相当，设备运行效率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明另一实施例的结构示意图。

图3为本发明另一实施例的结构示意图。

图4为本发明另一实施例的结构示意图。

图5为本发明另一实施例的结构示意图。

附图说明：低压压气机1、低压第一路工质10、低压第二路工质11、低压涡轮2、高压压气机3、高压第一路工质30、高压第二路工质31、高压涡轮4、换热器5、燃烧室6、加热器7、冷却器8。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本发明的燃气轮机包括低压压气机1、低压涡轮2、高压压气机3、高压涡轮4、换热器5、燃烧室6，低压压气机1与低压涡轮2同轴连接，低压压气机1输出两路工质，分别为低压第一路工质10、低压第二路工质11。低压第二路工质11输入高压压气机3，高压压气机3与高压涡轮4同轴连接，高压压气机3经过换热器5后进入燃烧室6，然后从燃烧室6输出气体进入高压涡轮4，高压涡轮4输出气体进入低压涡轮2，低压涡轮2输出气体经过换热器5换热排出。这样低压涡轮2输出气体可对进入燃烧室6的工质进行加热，提高能源的利用效率。

如图2所示，本发明的两路高压输出也可以在高压压气机3进行，低压压气机1输出气体全部送至高压压气机3，高压压气机3输出两路工质分别为高压第一路工质30、高压第二路工质31。这样的好处在于：输出的高压工质压力高于图1所示方法，满足更高压力的需求。

如图3所示，本发明也可以不设置换热器5，如果不设置换热器5，低压涡轮2排出的热气不能进行二次利用，相应燃烧室6的进气温度会较低，系统节能效果不如图1和图2所示技术方案。

本发明的低压压气机1与低压涡轮2的连接和高压压气机3与高压涡轮4的连接为分轴结构，这样每个转子结构简单；降低了燃气轮机制造工艺，也降低了制造成本。

本发明中，低压压气机1与低压涡轮2和高压压气机3与高压涡轮4功率相当，即低压涡轮2输出功率不超过低压压气机1输入功率的5％；高压涡轮4输出功率不超过高压压气机3输入功率的5％；这样确保本发明的燃气轮机工作效率高。本发明的燃气轮机在启动更大功率的燃气轮机时，启动完毕后即可关闭。燃气轮机用于产生持续推力时，可以长期稳定工作，且具有能源利用率高的特点。

本发明中，低压涡轮2和高压涡轮4最好为对转涡轮，这样可以进一步使本发明的装置具有效率高、质量轻的好处。

如图4所示，还包括加热器7，加热器7设置在低压涡轮2和高压涡轮4之间，加热器7对高压涡轮4输出的工质进行加热，提高低压涡轮2的效率，从而提高燃气轮机的效率。

如图5所示，还包括冷却器8，冷却器8设置在低压压气机1与高压压气机3之间。冷却器8采用喷淋注入方式冷却，采用喷淋注入方式冷却通往高压压气机3的工质，同时提高工质功率密度，提高燃机的输出功率。

本发明图1中，低压压气机1进口流量的20％至60％输出为低压第一路工质10，如低压第一路工质10的气体流量可以为30％、35％、40％、45％、50％、55％，优选范围在40％至50％，这样可以提高输出平均效率高，使效率变化<1％。

本发明图2中，高压压气机3进口流量的20％至60％输出为高压第一路工质30，如高压第一路工质30的气体流量可以为30％、35％、40％、45％、50％、55％，优选范围在40％至50％，这样可以提高输出平均效率高，使效率变化<1％。

本发明还公开了一种大功率燃气轮机的启动方法，采用高压工质吹动的方式进行启动，高压工质由燃气轮机输出，燃气轮机高压工质气体的压力为200kpa至2500kpa之间，如压力较低可以实施，则可以采用图1公开的技术方案进行启动，如压力要求较高，则可以采用图2公开的技术方案进行启动。本发明的方法特别适合于启动额定功率>50kw的燃气轮机，及本发明的大功率一般指功率大于50kw的燃气轮机，对于特大型燃气轮机，如功率大于等于500kw的燃气轮机，使设备更小更经济的优势更加突出。

技术特征：

技术总结
本发明涉及燃气轮机领域，特涉及一种燃气轮机及大功率燃气轮机的启动方法。本发明高压压气机的高压第二路工质进入燃烧室，从燃烧室输出气体进入高压涡轮，高压涡轮输出气体进入低压涡轮，低压压气机输出低压第一路工质或高压压气机输出高压第一路工质。本发明输出的第一路工质可用于启动更大功率的燃气轮机或产生推力，使驱动设备更小更经济。

技术研发人员：卢稳
受保护的技术使用者：杭州螺旋新能源科技有限公司
技术研发日：2018.09.25
技术公布日：2019.03.01