分布式多轴燃气轮机及复合动力系统技术方案

本发明专利技术提供一种分布式多轴燃气轮机及复合动力系统，所述分布式多轴燃气轮机包括：彼此独立并通过管路连接的低压轴模块、第一间冷器模块、高压轴模块、回热器模块、燃烧室模块及动力涡轮驱动模块；其中，所述低压轴模块包括：低压压气机及低压涡轮，所述低压压气机与所述低压涡轮通过轴承同轴连接；所述高压轴模块包括：高压压气机及高压涡轮，所述高压压气机与所述高压涡轮通过轴承同轴连接；所述动力涡轮驱动模块包括：动力涡轮及功率输出单元，所述动力涡轮与所述功率输出单元通过轴承同轴连接。通过本发明专利技术提供的一种分布式多轴燃气轮机，解决了现有单轴燃气轮机存在设计难度大的问题。

【技术实现步骤摘要】
分布式多轴燃气轮机及复合动力系统
本专利技术涉及燃气轮机结构，特别是涉及一种分布式多轴燃气轮机及复合动力系统。
技术介绍
燃气轮机是通过压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩，压缩后的空气进入燃烧室并与喷入的燃料混合后燃烧成为高温燃气，随即流入涡轮中膨胀作功以推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；由于加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。现有专用于地面的燃气轮机基本为单轴结构，其在具体应用时，根据需要采用低压轴(低压压气机+低压涡轮)、中压轴(中压压气机+中压涡轮)或高压轴(高压压气机+高压涡轮)的方式实现。现有单轴结构虽然能够满足燃气轮机的基本功能要求，但对于某些应用场景(如高压、高功率的应用场景)，其对压气机的性能要求很高，从而导致单轴燃气轮机的设计难度较大。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种分布式多轴燃气轮机及复合动力系统，用于解决现有单轴燃气轮机存在设计难度大的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种分布式多轴燃气轮机，所述分布式多轴燃气轮机包括：彼此独立并通过管路连接的低压轴模块、第一间冷器模块、高压轴模块、回热器模块、燃烧室模块及动力涡轮驱动模块，所述低压轴模块包括：低压压气机及低压涡轮，所述低压压气机与所述低压涡轮通过轴承同轴连接；所述高压轴模块包括：高压压气机及高压涡轮，所述高压压气机与所述高压涡轮通过轴承同轴连接；所述动力涡轮驱动模块包括：动力涡轮及功率输出单元，所述动力涡轮与所述功率输出单元通过轴承同轴连接；其中，所述低压压气机的进气口用于吸入空气，所述低压压气机的出气口与所述第一间冷器模块的空气进口相连，所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口相连，所述高压压气机的出气口与所述回热器模块的空气进口相连，所述回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的进气口相连，所述燃烧室模块的出气口与所述高压涡轮的进气口相连，所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口相连，所述低压涡轮的出气口与所述动力涡轮的进气口相连，所述动力涡轮的出气口与所述回热器模块的热媒进口相连。可选地，所述低压轴模块及所述高压轴模块均采用轴流式结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机均为轴流压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮均为轴流涡轮；或者所述低压轴模块及所述高压轴模块均采用径流式结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机均为离心压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮均为向心涡轮；或者所述低压轴模块及所述高压轴模块采用混合结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机中的一个为轴流压气机、另一个为离心压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮中对应的一个为轴流涡轮、另一个为向心涡轮。可选地，采用涡轮增压器替换所述离心压气机。可选地，所述分布式多轴燃气轮机还包括：至少一个中压轴模块，所述中压轴模块包括：中压压气机及中压涡轮，所述中压压气机与所述中压涡轮通过轴承同轴连接，此时，所述中压压气机连接于所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口之间，所述中压涡轮连接于所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口之间；在所述分布式多轴燃气轮机包括两个及以上所述中压轴模块时，多个所述中压压气机串行连接于所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口之间，多个所述中压涡轮串行连接于所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口之间。可选地，所述分布式多轴燃气轮机还包括：至少一个第二间冷器模块，所述第二间冷器模块连接于所述中压压气机的出气口与所述高压压气机的进气口之间；在所述分布式多轴燃气轮机包括两个及以上所述第二间冷器模块时，所述第二间冷器模块还连接于相邻两所述中压压气机之间。可选地，所述低压轴模块、所述中压轴模块及所述高压轴模块均采用轴流式结构实现，此时，所述低压压气机、所述中压压气机及所述高压压气机均为轴流压气机，所述低压涡轮、所述中压涡轮及所述高压涡轮均为轴流涡轮；或者所述低压轴模块、所述中压轴模块及所述高压轴模块均采用径流式结构实现，此时，所述低压压气机、所述中压压气机及所述高压压气机均为离心压气机，所述低压涡轮、所述中压涡轮及所述高压涡轮均为向心涡轮；或者所述低压轴模块、所述中压轴模块及所述高压轴模块采用混合结构实现，此时，所述低压压气机、所述中压压气机及所述高压压气机中的任意一个或两个为轴流压气机、其余为离心压气机，所述低压涡轮、所述中压涡轮及所述高压涡轮中对应的一个或两个为轴流涡轮，其余为向心涡轮。可选地，采用涡轮增压器替换所述离心压气机。可选地，所述功率输出单元包括高速电机或齿轮箱。本专利技术还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，其中，所述高温燃料电池连接于所述回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的进气口之间。本专利技术还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，其中，所述高温燃料电池连接于所述动力涡轮的出气口与所述回热器模块的热媒进口之间。本专利技术还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，所述高温燃料电池通过高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中；此时，所述高温燃料电池的出气口与所述高温回热器模块的热媒进口相连，所述高温回热器模块的空气进口与所述回热器模块的空气出口相连，所述高温回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的空气进口相连。本专利技术还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机及高温燃料电池，所述高温燃料电池通过高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中；此时，所述高温燃料电池的出气口与所述高温回热器模块的热媒进口相连，所述高温回热器模块的尾气进口与所述动力涡轮的出气口相连，所述高温回热器模块的尾气出口与所述回热器模块的热媒进口相连。本专利技术还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机、第一高温燃料电池及第二高温燃料电池，所述第一高温燃料电池通过第一高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中，所述第二高温燃料电池通过第二高温回热器模块接入所述分布式多轴燃气轮机中；此时，所述第一高温燃料电池的出气口与所述第一高温回热器模块的热媒进口相连，所述第一高温回热器模块的空气进口与所述回热器模块的空气出口相连，所述第一高温回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的空气进口相连，所述第二高温燃料电池的出气口与所述第二高温回热器模块的热媒进口相连，所述第二高温回热器模块的尾气进口与所述动力涡轮的出气口相连，所述第二高温回热器模块的尾气出口与所述回热器模块的热媒进口相连。本专利技术还提供了一种复合动力系统，所述复合动力系统包括：如上任一项所述的分布式多轴燃气轮机及太阳能接收器，其中，所述太阳能接收器连接于所述回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的进气口之间。如上所述，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述分布式多轴燃气轮机包括：彼此独立并通过管路连接的低压轴模块、第一间冷器模块、高压轴模块、回热器模块、燃烧室模块及动力涡轮驱动模块，/n所述低压轴模块包括：低压压气机及低压涡轮，所述低压压气机与所述低压涡轮通过轴承同轴连接；/n所述高压轴模块包括：高压压气机及高压涡轮，所述高压压气机与所述高压涡轮通过轴承同轴连接；/n所述动力涡轮驱动模块包括：动力涡轮及功率输出单元，所述动力涡轮与所述功率输出单元通过轴承同轴连接；/n其中，所述低压压气机的进气口用于吸入空气，所述低压压气机的出气口与所述第一间冷器模块的空气进口相连，所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口相连，所述高压压气机的出气口与所述回热器模块的空气进口相连，所述回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的进气口相连，所述燃烧室模块的出气口与所述高压涡轮的进气口相连，所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口相连，所述低压涡轮的出气口与所述动力涡轮的进气口相连，所述动力涡轮的出气口与所述回热器模块的热媒进口相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述分布式多轴燃气轮机包括：彼此独立并通过管路连接的低压轴模块、第一间冷器模块、高压轴模块、回热器模块、燃烧室模块及动力涡轮驱动模块，
所述低压轴模块包括：低压压气机及低压涡轮，所述低压压气机与所述低压涡轮通过轴承同轴连接；
所述高压轴模块包括：高压压气机及高压涡轮，所述高压压气机与所述高压涡轮通过轴承同轴连接；
所述动力涡轮驱动模块包括：动力涡轮及功率输出单元，所述动力涡轮与所述功率输出单元通过轴承同轴连接；
其中，所述低压压气机的进气口用于吸入空气，所述低压压气机的出气口与所述第一间冷器模块的空气进口相连，所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口相连，所述高压压气机的出气口与所述回热器模块的空气进口相连，所述回热器模块的空气出口与所述燃烧室模块的进气口相连，所述燃烧室模块的出气口与所述高压涡轮的进气口相连，所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口相连，所述低压涡轮的出气口与所述动力涡轮的进气口相连，所述动力涡轮的出气口与所述回热器模块的热媒进口相连。


2.根据权利要求1所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述低压轴模块及所述高压轴模块均采用轴流式结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机均为轴流压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮均为轴流涡轮；或者所述低压轴模块及所述高压轴模块均采用径流式结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机均为离心压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮均为向心涡轮；或者所述低压轴模块及所述高压轴模块采用混合结构实现，此时，所述低压压气机及所述高压压气机中的一个为轴流压气机、另一个为离心压气机，所述低压涡轮及所述高压涡轮中对应的一个为轴流涡轮、另一个为向心涡轮。


3.根据权利要求2所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，采用涡轮增压器替换所述离心压气机。


4.根据权利要求1所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述分布式多轴燃气轮机还包括：至少一个中压轴模块，所述中压轴模块包括：中压压气机及中压涡轮，所述中压压气机与所述中压涡轮通过轴承同轴连接，此时，所述中压压气机连接于所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口之间，所述中压涡轮连接于所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口之间；在所述分布式多轴燃气轮机包括两个及以上所述中压轴模块时，多个所述中压压气机串行连接于所述第一间冷器模块的空气出口与所述高压压气机的进气口之间，多个所述中压涡轮串行连接于所述高压涡轮的出气口与所述低压涡轮的进气口之间。


5.根据权利要求4所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述分布式多轴燃气轮机还包括：至少一个第二间冷器模块，所述第二间冷器模块连接于所述中压压气机的出气口与所述高压压气机的进气口之间；在所述分布式多轴燃气轮机包括两个及以上所述第二间冷器模块时，所述第二间冷器模块还连接于相邻两所述中压压气机之间。


6.根据权利要求4或5所述的分布式多轴燃气轮机，其特征在于，所述低压轴模块、所述中压轴模块及所述高压轴模块均采用轴流式结构实现，此时，所述低压压气机、所述中压压气机及所述高压压气机均为轴流压气机，所述低压涡轮、所述中压涡轮及所述高压涡轮均为轴流涡轮；或者所述低压轴模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：高闯，黄伟光，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31