太阳能燃气轮机发电系统

技术领域

[ _0001] 本发明涉及一种太阳能燃气轮机发电系统， 特别涉及一种可提高发电效率的太 阳能燃气轮机发电系统。

背景技术

_[0002] 现有的太阳能燃气轮机发电系统， 一般将燃气轮机水平放置在地面， 这就使得 燃气轮机与太阳能吸热器距离较远， 导致管道安装比较复杂， 热量损失较大， 效率降低。

技术问题

_[0003] 有鉴于此， 本发明提出一种可减少热量损失、提高发电效 率的太阳能燃气轮机 发电系统。

问题的解决方案

技术解决方案

_[0004] 本发明提供一种太阳能燃气轮机发电系统， 包括发电机以及驱动所述发电机运 行的燃气轮机， 所述燃气轮机包括压气机， 所述压气机包括用于输出压缩空气 的压气机出口； 透平， 所述透平通过透平工质通道与所述压气机出口 相通， 从 而通过所述透平工质通道接收欲在所述透平上 做功的工质， 所述太阳能燃气轮 机发电系统对在所述透平上做功的工质设置一 临界温度； 太阳能吸热器， 所述 太阳能吸热器设置在所述透平工质通道上， 用于接收所述压气机出口的压缩空 气， 并利用吸收地面安装的太阳能反射装置反射的 太阳能以对所述压缩空气进 行加热； 以及燃烧室， 所述燃烧室设置在所述透平工质通道上， 当所述太阳能 吸热器输出的压缩空气的温度低于所述临界温 度时， 所述燃烧室接收所述压缩 空气以燃烧的方式提高所述压缩空气的温度； 其中， 所述压气机、 透平、 太阳 能吸热器和燃烧室固定安装在一起， 并整体被支撑在距离地面的预定高度位置

_[0005] 在一实施例中， 所述燃气轮机垂直于地面安装。 \¥0 2019/100359 卩（：17（：\2017/113010

_[0006] 在一实施例中， 所述压气机、 发电机、燃烧室及透平沿垂直方向从上往下依 次 排布， 所述太阳能吸热器设置在所述发电机周向外侧 。

_[0007] 在一实施例中， 所述压气机与所述太阳能吸热器之间通过若干 气流分管连接。

_[0008] 在一实施例中， 所述压气机、透平和发电机共轴连接， 所述发电机设置在所述 压气机与所述透平之间。

_[0009] 在一实施例中， 所述太阳能吸热器为环形且环绕所述发电机设 置， 所述太阳能 吸热器的外周面为吸热面。

_[0010] 在一实施例中， 所述太阳能吸热器的中轴线与所述燃气轮机的 主轴重叠， 且垂 直于地面。

_[0011] 在一些实施例中， 所述发电机为第一发电机， 所述太阳能燃气轮机发电系统还 包括蒸汽轮机， 所述蒸汽轮机与所述透平连接以接收所述透平 排出的废气， 所 述废气与所述蒸汽轮机的蒸汽循环进行热交换 产生热蒸汽， 所述热蒸汽驱动所 述蒸汽轮机转动， 进而带动连接在所述蒸汽轮机上的第二发电机 发电， 所述蒸 汽轮机和第二发电机采用地面安装。

_[0012] 在一些实施例中， 所述燃气轮机包括换热器， 所述换热器与所述透平连接以接 收所述透平排出的废气， 所述换热器设置在所述压气机与所述太阳能吸 热器之 间， 以使得压缩空气在进入所述太阳能吸热器之前 与所述废气进行热交换。

_[0013] 本发明还提供一种太阳能燃气轮机发电系统， 包括发电机以及驱动所述发电机 运行的燃气轮机， 所述燃气轮机包括压气机， 所述压气机包括用于输出压缩空 气的压气机出口； 太阳能吸热器， 所述太阳能吸热器接收所述压气机出口的压 缩空气， 并吸收太阳能反射装置反射的太阳能以对所述 压缩空气进行加热； 燃 烧室， 所述燃烧室接收所述被加热的压缩空气并在参 与燃烧后排出燃烧产物； 以及透平， 所述透平接收所述燃烧产物以被驱动旋转， 从而驱动所述发电机发 电； 其中， 所述燃气轮机垂直于地面安装。

发明的有益效果

有益效果

_[0014] 综上所述， 本发明提供一种太阳能燃气轮机发电系统， 通过将燃气轮机垂直放 置使得太阳能吸热器与燃气轮机有机结合， 拉近二者的距离。 将压气机与太阳 \¥0 2019/100359 卩（：17（：\2017/113010 能吸热器通过气流分管直接连接， 降低能量损失， 提高效率。 将太阳能吸热器 设计为环形， 可以实现整个环形面积吸收太阳能热量， 提高单机发电功率。 本 发明的太阳能燃气轮机发电系统结构简单， 可做成一个整体， 安装方便。 另外 ， 透平出口排出的废气气流仍然具有较高能量， 经过换热器与蒸汽轮机的蒸汽 循环进行热交换， 产生符合要求的热蒸汽， 驱动蒸汽轮机发电， 提高太阳能燃 气轮机发电系统的总发电量和发电效率。 而且， 在不驱动蒸汽轮机的情况下， 可以将透平出口的废气气流与进入太阳能吸热 器的气流进行热交换， 提高发电 效率。

[0015]

对附图的简要说明

附图说明

_[0016] 图 ₁ 是本发明的太阳能燃气轮机发电系统一实 施例的简化示意图。

_[0017] 图 ₂ 是本发明的太阳能燃气轮机发电系统另一 实施例的简化示意图。

_[0018] 图 ₃ 是本发明的太阳能燃气轮机发电系统另一 实施例的简化示意图。

发明实施例

本发明的实施方式

_[0019] 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。

_[0020] 图 ₁ 是本发明的太阳能燃气轮机发电系统一实 施例的简化示意图。 本实施例中 ， 太阳能燃气轮机发电系统包括发电机 ₂₂ 以及驱动发电机 ₂₂ 运行的燃气轮机， 发电机 ₂₂ 和燃气轮机被支撑在距离地面的预定高度 位置， 该预定高度位置可根 据燃气轮机的实际安装高度来确定。 应当理解的是， 发电机 ₂₂ 和燃气轮机被支 撑在距离地面的预定高度位置， 例如， 发电机 ₂₂ 和燃气轮机垂直于地面放置或 者水平放置， 也可以是与地面形成一定角度的倾斜放置等其 他放置方式， 只要 \¥0 2019/100359 卩（：17（：\2017/113010 满足发电机 ₂₂ 和燃气轮机是设置在距离地面的预定高度 位置即可， 本发明不对 此限定。

_[0021] 本实施例中， 燃气轮机垂直于地面安装， 所述燃气轮机包括压气机 ₁₄ 、 太阳能 吸热器 ₁₆ 、燃烧室 ₁₈ 、透平 ₂₀ 和发电机 ₂₂ 。 在所示的实施例中， 在太阳能燃气 轮机的下部设置一发电系统支撑柱 _12, 以支撑垂直放置的整个太阳能燃气轮机

[0022] 压气机 14用以压缩空气， 以提高气流压力。 压气机 14可以为任何适当类型的压 气机， 比如轴流式或离心式压气机， 可以为一级或多级， 在此不加以限制。 压 气机 14具有压气机入口 24和压气机出口 26， 压气机入口 24用以引入空气， 压气 机出口 26用以排出压缩空气。

[0023] 为了净化进入压气机 14的空气， 减小空气中的有害物质进入燃气轮机对其造成 损害， 延长燃气轮机使用寿命， 提高燃气轮机燃烧效率。 本实施例中， 在压气 机入口 24处设置一空气过滤系统 28, 用以对进入压气机 14的空气进行过滤。 空 气过滤系统 28可以根据具体工况需要设置成对空气进行不� ��的过滤模式， 例如 当空气中的粉尘等颗粒物含量较多时， 可以将空气过滤系统 28设置成对空气中 的粉尘等颗粒物进行过滤； 当空气比较潮湿时， 也可以设置成对空气中的水分 或其他有害组分进行过滤； 或者也可以设置成同时对空气中的粉尘和水分 等组 分进行过滤， 操作者可以根据具体的工况环境作出合理的设 置， 本发明不对此 加以限制。

[0024] 透平 20通过透平工质通道与压气机出口 26相通， 从而通过所述透平工质通道接 收欲在透平 20上做功的工质。 所述太阳能燃气轮机发电系统对在透平 20上做功 的工质设置一临界温度。

_[0025] 压缩空气从压气机出口 ₂₆ 出来后被引入太阳能吸热器 ₁₆ 进行加热。 更具体地， 太阳能吸热器 ₁₆ 设置在所述透平工质通道上， 用于接收压气机出口 ₂₆ 的压缩空 气， 并利用吸收一太阳能反射装置 ₁₀ 反射的太阳能以对所述压缩空气进行加热 。 应当理解的是， 此处所说的对压缩空气进行加热， 该加热可以使得压缩空气 温度升高， 也可以不变， 即加热使得压缩空气温度升高 ₀ 度， 例如， 在夜晚没有 阳光的时候。 太阳能反射装置 ₁₀ 为地面安装， 例如为太阳能定日镜 ₁₀ 。 在所示 \¥0 2019/100359 卩（：17（：\2017/113010 的实施例中， 太阳能吸热器 ₁₆ 设计成环形， 环形的太阳能吸热器 ₁₆ 的中轴线与 燃气轮机的主轴重叠， 且垂直于地面。 太阳能吸热器 ₁₆ 的外周面为吸热面， 这 样环形的太阳能吸热器 ₁₆ 的整个外周面环形面积都可以吸收太阳能 热量， 提高 燃机的单机发电功率。

_[0026] 本实施例中， 压气机 ₁₄ 与太阳能吸热器 ₁₆ 之间通过若干气流分管 ₃₀ 连接， 以将 压缩空气均匀地注入太阳能吸热器 ₁₆ 中， 提高加热效率。 由于燃气轮机为垂直 于地面安装， 气流分管 ₃₀ 可同时起到支撑压气机 ₁₄ 的作用。 太阳能定日镜 ₁₀ 将 阳光反射至太阳能吸热器 ₁₆ 的环形面上， 太阳能吸热器 ₁₆ 吸收反射的太阳能热 量对其中的压缩空气进行加热。

_[0027] 太阳能燃气轮机发电系统对在透平 ₂₀ 上做功的工质设置一临界温度， 该临界温 度可以根据燃气轮机的实际工作参数进行设定 。 在一些实施例中， 当太阳能吸 热器 ₁₆ 输出的压缩空气的温度低于所述临界温度 时， 例如， 白天太阳能不足或 夜晚等情况下， 太阳能吸热器 ₁₆ 无法吸收到足够的太阳能对压缩空气加热 使其 达到临界温度， 此时燃烧室 ₁₈ 可以作为补燃装置参与工作。 燃烧室 ₁₈ 设置在所 述透平工质通道上， 压缩空气经太阳能吸热器 ₁₆ 出来后通入燃烧室 ₁₈ 内。 燃烧 室 ₁₈ 接收压缩空气以燃烧的方式提高压缩空气 的温度， 这些压缩空气在燃烧室 _{1 8} 内参与燃烧后形成高温高压燃烧产物或者 燃气工质并被排出。 这样可以保证燃 气轮机可以在太阳能不足或夜晚等情况下， 也能正常发电。 当太阳能吸热器 ₁₆ 输出的压缩空气的温度高于或等于所述临界温 度时， 压缩空气直接经燃烧室 ₁₈ 进入透平 ₂₀ 做工， 不参与燃烧。

_[0028] 本实施例中， 燃烧室 ₁₈ 为由多个连接在太阳能吸热器 ₁₆ 与透平 ₂₀ 之间的分管构 成， 这样可以缩小燃气轮机的体积， 减少损失， 提高燃气轮机效率。

_[0029] 在一些实施例中， 不管太阳能吸热器 ₁₆ 能否将压缩空气加热至所述临界温度， 从太阳能吸热器 ₁₆ 出来的压缩空气均进入燃烧室 ₁₈ 参与燃烧， 保证燃气轮机一 直进行高速运转。

[0030] 达到临界温度的压缩空气或者燃烧产物形成的 气流从燃烧室 18出来后进入透平 20， 驱动透平做工， 并在做工后排出废气。 透平 20与发电机 22连接以驱动发电 机 22发电。 本实施例中， 压气机 14、透平 20和发电机 22共轴连接， 发电机 22设 \¥0 2019/100359 卩（：17（：\2017/113010 置在压气机 14与透平 20之间， 因此透平 20转动可以同时带动压气机 14工作和发 电机 22对外发电。 在此实施例中， 发电机 22作为系统负载的一个举例， 在其他 实施例中， 系统负载也可以是需要被驱动的其他机构。

_[0031] 燃气轮机垂直于地面放置。 在所示的实施例中， 空气过滤系统 ₂₈ 、压气机 ₁₄ 、 发电机 ₂₂ 、燃烧室 ₁₈ 及透平 ₂₀ 沿垂直方向从上往下依次排布， 太阳能吸热器 ₁₆ 设置在发电机 ₂₂ 的周向外侧。 本实施例中， 太阳能吸热器 ₁₆ 设计成环形， 并环 绕发电机 ₂₂ 设置。 为了方便安装， 节省空间， 在此实施例中， 空气过滤系统 ₂₈ 、压气机 ₁₄ 、 发电机 ₂₂ 、 太阳能吸热器 ₁₆ 、燃烧室 ₁₈ 及透平 ₂₀ 为整机一体安装

[0032] 应当理解的是， 上述实施例中太阳能燃气轮机各器件的布置方 式及排布顺序仅 为本发明的优选实施方式， 在其他实施例中， 根据实际设计需要燃气轮机各器 件也可以是其他类型的布置方式及排布顺序， 本发明对此不加以限制。

[0033] 图 2是本发明的太阳能燃气轮机发电系统另一实� �例的简化示意图。 本实施例 中， 太阳能燃气轮机发电系统包括第一发电机 222、驱动第一发电机 222运行的 燃气轮机以及一蒸汽轮机 232, 第一发电机 222和燃气轮机被支撑在距离地面的 预定高度位置， 该预定高度位置可根据燃气轮机的实际安装高 度来确定。 应当 理解的是， 第一发电机 222和燃气轮机被支撑在距离地面的预定高度位 置， 例如 ， 第一发电机 222和燃气轮机垂直于地面放置或者水平放置， 也可以是与地面形 成一定角度的倾斜放置等其他放置方式， 只要满足第一发电机 222和燃气轮机是 设置在距离地面的预定高度位置即可， 本发明不对此限定。

[0034] 本实施例中， 燃气轮机垂直于地面安装。 蒸汽轮机 232上连接一第二发电机 234 ， 蒸汽轮机 232和第二发电机 234采用地面安装。 所述燃气轮机包括压气机 214、 太阳能吸热器 216、燃烧室 218、透平 220和第一发电机 222。 在所示的实施例中 ， 在燃气轮机的下部设置一发电系统支撑柱 212, 以支撑垂直放置的整个燃气轮 机。

[0035] 压气机 214用以压缩空气， 以提高气流压力。 压气机 214可以为任何适当类型的 压气机， 比如轴流式或离心式压气机， 可以为一级或多级， 在此不加以限制。 压气机 214具有压气机入口 224和压气机出口 226， 压气机入口 224用以引入空气 \¥0 2019/100359 卩（：17（：\2017/113010

， 压气机出口 ₂₂₆ 用以排出压缩空气。

_[0036] 为了净化进入压气机 ₂₁₄ 的空气， 减小空气中的有害物质进入燃气轮机对其造 成损害， 延长燃气轮机使用寿命， 提高燃气轮机燃烧效率。 本实施例中， 在压 气机入口 ₂₂₄ 处设置一空气过滤系统 ₂₂₈ ， 用以对进入压气机 ₂₁₄ 的空气进行过滤 。 空气过滤系统 ₂₂₈ 可以根据具体工况需要设置成对空气进行 不同的过滤模式， 例如当空气中的粉尘等颗粒物含量较多时， 可以将空气过滤系统 ₂₂₈ 设置成对空 气中的粉尘等颗粒物进行过滤； 当空气比较潮湿时， 也可以设置成对空气中的 水分或其他有害组分进行过滤； 或者也可以设置成同时对空气中的粉尘和水分 等组分进行过滤， 操作者可以根据具体的工况环境作出合理的设 置， 本发明不 对此加以限制。

_[0037] 透平 ₂₂₀ 通过透平工质通道与压气机出口 ₂₂₆ 相通， 从而通过所述透平工质通道 接收欲在透平 ₂₂₀ 上做功的工质。 所述太阳能燃气轮机发电系统对在透平 ₂₂₀ 上 做功的工质设置一临界温度。

_[0038] 压缩空气从压气机出口 ₂₂₆ 出来后被引入太阳能吸热器 ₂₁₆ 进行加热。 更具体地 ， 太阳能吸热器 ₂₁₆ 设置在所述透平工质通道上， 用于接收压气机出口 ₂₂₆ 的压 缩空气， 并利用吸收一太阳能反射装置 ₂₁₀ 反射的太阳能以对所述压缩空气进行 加热。 应当理解的是， 此处所说的对压缩空气进行加热， 该加热可以使得压缩 空气温度升高， 也可以不变， 即加热使得压缩空气温度升高 ₀ 度， 例如， 在夜晚 没有阳光的时候。 太阳能反射装置 ₂₁₀ 为地面安装， 例如为太阳能定日镜 ₂₁₀ 。 在所示的实施例中， 太阳能吸热器 ₂₁₆ 设计成环形， 环形的太阳能吸热器 ₂₁₆ 的 中轴线与燃气轮机的主轴重叠， 且垂直于地面。 太阳能吸热器 ₂₁₆ 的外周面为吸 热面， 这样环形的太阳能吸热器 ₂₁₆ 的整个外周面环形面积都可以吸收太阳能 热 量， 提高燃机的单机发电功率。

_[0039] 本实施例中， 压气机 ₂₁₄ 与太阳能吸热器 ₂₁₆ 之间通过若干气流分管 ₂₃₀ 连接， 以将压缩空气均匀地注入太阳能吸热器 ₂₁₆ 中， 提高加热效率。 由于燃气轮机为 垂直于地面安装， 气流分管 ₂₃₀ 可同时起到支撑压气机 ₂₁₄ 的作用。 太阳能定日 镜 ₂₁₀ 将阳光反射至太阳能吸热器 ₂₁₆ 的环形面上， 太阳能吸热器 ₂₁₆ 吸收反射的 太阳能热量对其中的压缩空气进行加热。 \¥0 2019/100359 卩（：17（：\2017/113010

_[0040] 太阳能燃气轮机发电系统对在透平 ₂₂₀ 上做功的工质设置一临界温度， 该临界 温度可以根据燃气轮机的实际工作参数进行设 定。 在一些实施例中， 当太阳能 吸热器 ₂₁₆ 输出的压缩空气的温度低于所述临界温度 时， 例如， 白天太阳能不足 或夜晚等情况下， 太阳能吸热器 ₂₁₆ 无法吸收到足够的太阳能对压缩空气加热 使 其达到临界温度， 此时燃烧室 ₂₁₈ 可以作为补燃装置参与工作。 燃烧室 ₂₁₈ 设置 在所述透平工质通道上， 压缩空气经太阳能吸热器 ₂₁₆ 出来后通入燃烧室 ₂₁₈ 内 。 燃烧室 ₂₁₈ 接收压缩空气以燃烧的方式提高压缩空气 的温度， 这些压缩空气在 燃烧室 ₂₁₈ 内参与燃烧后形成高温高压燃烧产物或者 燃气工质并被排出。 这样可 以保证燃气轮机可以在太阳能不足或夜晚等情 况下， 也能正常发电。 当太阳能 吸热器 ₂₁₆ 输出的压缩空气的温度高于或等于所述临 界温度时， 压缩空气直接经 燃烧室 ₂₁₈ 进入透平 ₂₂₀ 做工， 不参与燃烧。

_[0041] 本实施例中， 燃烧室 ₂₁₈ 为由多个连接在太阳能吸热器 ₂₁₆ 与透平 ₂₂₀ 之间的分 管构成， 这样可以缩小燃气轮机的体积， 减少损失， 提高燃气轮机效率。

_[0042] 在一些实施例中， 不管太阳能吸热器 ₂₁₆ 能否将压缩空气加热至所述临界温度 ， 从太阳能吸热器 ₂₁₆ 出来的压缩空气均进入燃烧室 ₂₁₈ 参与燃烧， 保证燃气轮 机一直进行高速运转。

[0043] 达到临界温度的压缩空气或者燃烧产物形成的 气流从燃烧室 218出来后进入透 平 220， 驱动透平做工， 并在做工后排出废气。 透平 220与第一发电机 222连接以 驱动第一发电机 222发电。 本实施例中， 压气机 214、透平 220和第一发电机 222 共轴连接， 第一发电机 222设置在压气机 214与透平 220之间， 因此透平 220转动 可以同时带动压气机 214工作和第一发电机 222对外发电。 在此实施例中， 第一 发电机 222作为系统负载的一个举例， 在其他实施例中， 系统负载也可以是需要 被驱动的其他机构。

[0044] 透平 220排出的废气中含有大量余热， 具有较高能量， 可以加以利用。 本实施 例中， 在透平 220上连接一蒸气轮机 232， 蒸汽轮机 232接收透平 220排出的具有 较高能量的废气， 该废气经过换热器与蒸汽轮机 232的蒸汽循环进行热交换， 产 生符合要求的热蒸汽， 热蒸汽驱动蒸汽轮机 232运转。 第二发电机 234与蒸汽轮 机 232驱动连接， 因此蒸汽轮机 232的转动可以驱动第二发电机 234发电。 应当注 \¥0 2019/100359 卩（：17（：\2017/113010 意的是， 在此实施例中， 第二发电机 ₂₃₄ 仅作为蒸汽轮机 ₂₃₂ 负载的一个举例， 在其他实施例中， 蒸汽轮机 ₂₃₂ 负载也可以是需要被驱动的其他机构。

_[0045] 燃气轮机垂直于地面放置。 在所示的实施例中， 空气过滤系统 ₂₂₈ 、压气机 ₂₁₄ 、第一发电机 ₂₂₂ 、燃烧室 ₂₁₈ 及透平 ₂₂₀ 沿垂直方向从上往下依次排布， 太阳能 吸热器 ₂₁₆ 设置在第一发电机 ₂₂₂ 的周向外侧。 本实施例中， 太阳能吸热器 ₂₁₆ 设 计成环形， 并环绕第一发电机 ₂₂₂ 设置。 蒸汽轮机 ₂₃₂ 及第二发电机 ₂₃₄ 设置在地 面上。 为了方便安装， 节省空间， 在此实施例中， 空气过滤系统 ₂₂₈ 、压气机 _{21 4} 、第一发电机 ₂₂₂ 、 太阳能吸热器 ₂₁₆ 、燃烧室 ₂₁₈ 及透平 ₂₂₀ 为整机一体安装。

_[0046] 应当理解的是， 上述实施例中燃气轮机各器件的布置方式及排 布顺序仅为本发 明的优选实施方式， 在其他实施例中， 根据实际设计需要燃气轮机各器件也可 以是其他类型的布置方式及排布顺序， 本发明对此不加以限制。

_[0047] 图 ₃ 是本发明的太阳能燃气轮机发电系统另一 实施例的简化示意图。 本实施例 中， 太阳能燃气轮机发电系统包括发电机 ₃₂₂ 以及驱动发电机 ₃₂₂ 运行的燃气轮 机， 发电机 ₃₂₂ 和燃气轮机被支撑在距离地面的预定高度 位置， 该预定高度位置 可根据燃气轮机的实际安装高度来确定。 应当理解的是， 发电机 ₃₂₂ 和燃气轮机 被支撑在距离地面的预定高度位置， 例如， 发电机 ₃₂₂ 和燃气轮机垂直于地面放 置或者水平放置， 也可以是与地面形成一定角度的倾斜放置等其 他放置方式， 只要满足发电机 ₃₂₂ 和燃气轮机是设置在距离地面的预定高度 位置即可， 本发明 不对此限定。

_[0048] 本实施例中， 燃气轮机垂直于地面安装， 所述燃气轮机包括压气机 ₃₁₄ 、 太阳 能吸热器 ₃₁₆ 、燃烧室 ₃₁₈ 、透平 ₃₂₀ 、 发电机 ₃₂₂ 和换热器 ₃₃₂ 。 在所示的实施例 中， 在燃气轮机的下部设置一发电系统支撑柱 _312, 以支撑垂直放置的整个燃气 轮机。

_[0049] 压气机 ₃₁₄ 用以压缩空气， 以提高气流压力。 压气机 ₃₁₄ 可以为任何适当类型的 压气机， 比如轴流式或离心式压气机， 可以为一级或多级， 在此不加以限制。 压气机 ₃₁₄ 具有压气机入口 ₃₂₄ 和压气机出口 ₃₂₆ ， 压气机入口 ₃₂₄ 用以引入空气 ， 压气机出口 ₃₂₆ 用以排出压缩空气。

_[0050] 为了净化进入压气机 ₃₁₄ 的空气， 减小空气中的有害物质进入燃气轮机对其造 \¥0 2019/100359 卩（：17（：\2017/113010 成损害， 延长燃气轮机使用寿命， 提高燃气轮机燃烧效率。 本实施例中， 在压 气机入口 324处设置一空气过滤系统 328， 用以对进入压气机 314的空气进行过滤 。 空气过滤系统 328可以根据具体工况需要设置成对空气进行不 同的过滤模式， 例如当空气中的粉尘等颗粒物含量较多时， 可以将空气过滤系统 328设置成对空 气中的粉尘等颗粒物进行过滤； 当空气比较潮湿时， 也可以设置成对空气中的 水分或其他有害组分进行过滤； 或者也可以设置成同时对空气中的粉尘和水分 等组分进行过滤， 操作者可以根据具体的工况环境作出合理的设 置， 本发明不 对此加以限制。

_[0051] 透平 ₃₂₀ 通过透平工质通道与压气机出口 ₃₂₆ 相通， 从而通过所述透平工质通道 接收欲在透平 ₃₂₀ 上做功的工质。 所述太阳能燃气轮机发电系统对在透平 ₃₂₀ 上 做功的工质设置一临界温度。

_[0052] 压缩空气从压气机出口 ₃₂₆ 出来后被引入太阳能吸热器 ₃₁₆ 进行加热。 更具体地 ， 太阳能吸热器 ₃₁₆ 设置在所述透平工质通道上， 用于接收压气机出口 ₃₂₆ 的压 缩空气， 并利用吸收一太阳能反射装置 ₃₁₀ 反射的太阳能以对所述压缩空气进行 加热。 应当理解的是， 此处所说的对压缩空气进行加热， 该加热可以使得压缩 空气温度升高， 也可以不变， 即加热使得压缩空气温度升高 ₀ 度， 例如， 在夜晚 没有阳光的时候。 太阳能反射装置 ₃₁₀ 为地面安装， 例如为太阳能定日镜 ₃₁₀ 。 在所示的实施例中， 太阳能吸热器 ₃₁₆ 设计成环形， 环形的太阳能吸热器 ₃₁₆ 的 中轴线与燃气轮机的主轴重叠， 且垂直于地面。 太阳能吸热器 ₃₁₆ 的外周面为吸 热面， 这样环形的太阳能吸热器 ₃₁₆ 的整个外周面环形面积都可以吸收太阳能 热 量， 提高燃机的单机发电功率。

_[0053] 本实施例中， 压气机 ₃₁₄ 与太阳能吸热器 ₃₁₆ 之间通过若干气流分管 ₃₃₀ 连接， 以将压缩空气均匀地注入太阳能吸热器 ₃₁₆ 中， 提高加热效率。 由于燃气轮机为 垂直于地面安装， 气流分管 ₃₃₀ 可同时起到支撑压气机 ₃₁₄ 的作用。 太阳能定日 镜 ₃₁₀ 将阳光反射至太阳能吸热器 ₃₁₆ 的环形面上， 太阳能吸热器 ₃₁₆ 吸收反射的 太阳能热量对其中的压缩空气进行加热。

_[0054] 太阳能燃气轮机发电系统对在透平 ₃₂₀ 上做功的工质设置一临界温度， 该临界 温度可以根据燃气轮机的实际工作参数进行设 定。 在一些实施例中， 当太阳能 \¥0 2019/100359 卩（：17（：\2017/113010 吸热器 ₃₁₆ 输出的压缩空气的温度低于所述临界温度 时， 例如， 白天太阳能不足 或夜晚等情况下， 太阳能吸热器 ₃₁₆ 无法吸收到足够的太阳能对压缩空气加热 使 其达到临界温度， 此时燃烧室 ₃₁₈ 可以作为补燃装置参与工作。 燃烧室 ₃₁₈ 设置 在所述透平工质通道上， 压缩空气经太阳能吸热器 ₃₁₆ 出来后通入燃烧室 ₃₁₈ 内 。 燃烧室 ₃₁₈ 接收压缩空气以燃烧的方式提高压缩空气 的温度， 这些压缩空气在 燃烧室 ₃₁₈ 内参与燃烧后形成高温高压燃烧产物或者 燃气工质并被排出。 这样可 以保证燃气轮机可以在太阳能不足或夜晚等情 况下， 也能正常发电。 当太阳能 吸热器 ₁₆ 输出的压缩空气的温度高于或等于所述临 界温度时， 压缩空气直接经 燃烧室 ₁₈ 进入透平 ₂₀ 做工， 不参与燃烧。

_[0055] 本实施例中， 燃烧室 ₁₈ 为由多个连接在太阳能吸热器 ₁₆ 与透平 ₂₀ 之间的分管构 成， 这样可以缩小燃气轮机的体积， 减少损失， 提高燃气轮机效率。

_[0056] 在一些实施例中， 不管太阳能吸热器 ₁₆ 能否将压缩空气加热至所述临界温度， 从太阳能吸热器 ₁₆ 出来的压缩空气均进入燃烧室 ₁₈ 参与燃烧， 保证燃气轮机一 直进行高速运转。

_[0057] 达到临界温度的压缩空气或者燃烧产物形成的 气流从燃烧室 ₃₁₈ 出来后进入透 平 ₃₂₀ ， 驱动透平做工， 并在做工后排出废气。 透平 ₃₂₀ 与发电机 ₃₂₂ 连接以驱动 发电机 ₃₂₂ 发电。 本实施例中， 压气机 ₃₁₄ 、透平 ₃₂₀ 和发电机 ₃₂₂ 共轴连接， 发 电机 ₃₂₂ 设置在压气机 ₃₁₄ 与透平 ₃₂₀ 之间， 因此透平 ₃₂₀ 转动可以同时带动压气 机 ₃₁₄ 工作和发电机 ₃₂₂ 对外发电。 在此实施例中， 发电机 ₃₂₂ 作为系统负载的一 个举例， 在其他实施例中， 系统负载也可以是需要被驱动的其他机构。

_[0058] 透平 ₃₂₀ 排出的废气中含有大量余热， 具有较高能量， 若不加以利用是一种浪 费。 本实施例中， 在透平 ₃₂₀ 上连接一换热器 _332, 以使得从透平 ₃₂₀ 排出的废气 进入换热器 ₃₃₂ 中。 同时， 将换热器 ₃₃₂ 设置在压气机 ₃₁₄ 与太阳能吸热器 ₃₁₆ 之 间， 以使得从压气机出口 ₃₂₆ 出来的压缩空气在进入太阳能吸热器 ₃₁₆ 之前与所 述废气进行热交换， 提高进入太阳能吸热器 ₃₁₆ 之前的压缩空气的温度。

_[0059] 在本实施例中， 压缩空气在注入燃烧室 ₃₁₈ 之前， 先在换热器 ₃₃₂ 中进行预热。

换热器 ₃₃₂ 中对压缩空气进行加热的热量来自于透平 ₃₂₀ 排出的废气。 对于产生 同样温度和压力的燃烧产物而言， 燃烧室 ₃₁₈ 的燃料投入可以减少， 因此提高了 \¥0 2019/100359 卩（：17（：\2017/113010 燃气轮机的热效率。 经过换热后的压缩空气再被注入太阳能吸热器 ₃₁₆ 中利用太 阳能进行二次加热， 进一步提高了压缩空气的温度， 之后送入燃烧室 ₃₁₈ 内燃烧 ， 显著提高了燃气轮机的热效率， 进而提高发电系统的发电效率。

_[0060] 燃气轮机垂直于地面放置。 在所示的实施例中， 空气过滤系统 ₃₂₈ 、压气机 ₃₁₄ 、 发电机 ₃₂₂ 、燃烧室 ₃₁₈ 及透平 ₃₂₀ 沿垂直方向从上往下依次排布， 太阳能吸热 器 ₃₁₆ 设置在发电机 ₃₂₂ 的周向外侧。 本实施例中， 太阳能吸热器 ₃₁₆ 设计成环形 ， 并环绕发电机 ₃₂₂ 设置。 换热器 ₃₃₂ 设置在压气机 ₃₁₄ 与太阳能吸热器 ₃₁₆ 之间 。 为了方便安装， 节省空间， 在此实施例中， 空气过滤系统 ₃₂₈ 、压气机 ₃₁₄ 、 发电机 ₃₂₂ 、换热器 ₃₃₂ 、 太阳能吸热器 ₃₁₆ 、燃烧室 ₃₁₈ 及透平 ₃₂₀ 为整机一体安 装。

_[0061] 应当理解的是， 上述实施例中太阳能燃气轮机各器件的布置方 式及排布顺序仅 为本发明的优选实施方式， 在其他实施例中， 根据实际设计需要太阳能燃气轮 机各器件也可以是其他类型的布置方式及排布 顺序， 本发明对此不加以限制。

_[0062] 例如， 在所有实施例中， 太阳能吸热器也可以不为环形， 而是其它形状。 发电 机也可以不设置在太阳能吸热器内， 而是设置在太阳能吸热器外。 而且， 也不 限制发电机的位置， 可放置在燃气轮机前端、 中间和后端。

_[0063] 综上所述， 本发明提供一种太阳能燃气轮机发电系统， 通过将燃气轮机垂直放 置使得太阳能吸热器与燃气轮机有机结合， 拉近二者的距离。 将压气机与太阳 能吸热器通过气流分管直接连接， 降低能量损失， 提高效率。 将太阳能吸热器 设计为环形， 可以实现整个环形面积吸收太阳能热量， 提高单机发电功率。 本 发明的太阳能燃气轮机发电系统结构简单， 可做成一个整体， 安装方便。 另外 ， 透平出口排出的废气气流仍然具有较高能量， 经过换热器与蒸汽轮机的蒸汽 循环进行热交换， 产生符合要求的热蒸汽， 驱动蒸汽轮机发电， 提高太阳能燃 气轮机发电系统的总发电量和发电效率。 而且， 在不驱动蒸汽轮机的情况下， 可以将透平出口的废气气流与进入太阳能吸热 器的气流进行热交换， 提高发电 效率。

_[0064] 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 \¥0 2019/100359 卩（：170^2017/113010 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。