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一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统及应用方法

更新时间:2024-07-01
一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统及应用方法 专利申请类型:发明专利;
地区:陕西-西安;
源自:西安高价值专利检索信息库;

专利名称:一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统及应用方法

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202210288615.3

专利申请(专利权)人:段艳娟
权利人地址:陕西省西安市灞桥区田洪正街83号公寓楼

专利发明(设计)人:段艳娟

专利摘要:本发明公开了一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统及应用方法,包括:串联在一起的液氧罐、燃烧室以及常温换热器,液氧罐与燃烧室之间通过若干个低温换热器连接,液氧罐与低温换热器之间设置有液氧泵;燃烧室与常温换热器之间设置膨胀机,膨胀机上设置有阀门,阀门连接排放管道以及燃气管道,燃气管道连接常温换热器壳程;常温换热器内设置有管程和壳程,常温换热器壳程既连接液体管道,也连接低温换热器壳程,液体流道连接水泵,水泵与加热器连接,加热器与燃烧室之间设置有气体管道,气体管道设置有燃料入口;低温换热器内设置有管程和壳程,常温换热器壳程连接液体管道和连接压缩机,液体管道上设置有阀门,阀门连接排出通道和循环通道。

主权利要求:
1.一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统,包括:串联在一起的液氧罐、燃烧室以及常温换热器,其特征在于,所述液氧罐与所述燃烧室之间通过一个一级低温换热器以及若干与所述一级低温换热器串联在一起的二级低温换热器连接,所述液氧罐与所述一级低温换热器之间设置有液氧泵;
所述燃烧室与所述常温换热器之间设置膨胀机作为主要的功率输出部件,所述膨胀机上设置有阀门,所述阀门连接排放管道以及燃气管道,所述燃气管道连接所述常温换热器壳程;
所述常温换热器内设置有管程和壳程,所述常温换热器壳程既连接第一液体管道,也连接二级低温换热器壳程,所述第一液体管道连接水泵,所述水泵与加热器连接,所述加热器与所述燃烧室之间设置有第一气体管道,所述第一气体管道上设置有燃料入口,从所述第一液体管道流出的水经过泵增压后进入加热器被气化能够与燃料管内燃料混合后进入燃烧室,所述常温换热器管程内流冷却介质;
所述二级低温换热器内设置有管程和壳程,所述二级低温换热器壳程既连接第二液体管道,也连接压缩机,所述第二液体管道上设置有阀门,所述阀门连接排出通道和循环通道,所述循环通道通过加压泵连接所述燃烧室;
所述燃料还能够再单独设定一路,通过增压装置增压后与水混合、与氧混合进入燃烧室或直接与所述燃烧室相连,在所述燃烧室内与氧气、水混合;
所述第二液体管道中流出的液态水经所述水泵增压后进入所述加热器被气化后进入所述燃烧室,或不经过所述加热器,直接进入所述燃烧室进行雾化与燃料、氧气混合;
所述二级低温换热器的第二气体管道上设置有压缩机和真空泵,所述压缩机能够连接所述一级低温换热器或连接所述燃烧室;
所述的一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统的应用方法,包括以下步骤:S1、增压降耗:将液氧通过液氧泵增压后,再依次通过一级低温换热器和二级低温换热器进行吸能,经过一级低温换热器和二级低温换热器后通过管道进入燃烧室,或将液氧通过液氧泵增压后直接进入燃烧室;
S2、水分离:在膨胀机内做完功排出的燃气经过阀门进入常温换热器,常温换热器将燃气中水蒸气冷凝出凝结水进入水泵;
S3、气体分离:经过S2步骤的剩余燃气进入二级低温换热器,通过二级低温转换器将燃气中的二氧化碳以及其他一些沸点温度高于‑170℃气体按沸点温度的高低依次冷凝出来,冷凝出的二氧化碳包括以下两种情形:情形一:通过阀门将液态二氧化碳直接排出;情形二:通过阀门使液态二氧化碳进入加压泵,经过加压泵后进入燃烧室;
步骤S3还包括:
a1、将燃气中的氧气分离出,分离出的氧气包括以下三种处理情形:情形一:氧气通过真空泵抽出;情形二:氧气直接排放在空气中;情形三:氧气经过压缩机进入一级低温换热器或进入燃烧室;
a2、随着循环的进行,尾气中的氮气会在二级低温换热器出口富集,当氮气富集到一定程度时,将在二级低温换热器内的不凝气体通过真空泵抽出。
2.根据权利要求1所述的一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统,其特征在于:所述液氧泵与所述一级低温换热器连接,连接处设置有液体抽气器。
3.根据权利要求1所述的一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统,其特征在于:所述燃烧室与所述二级低温换热器连接,连接处设置有气体抽气器。
4.根据权利要求1所述的一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统,其特征在于:步骤S2还包括,凝结水经过水泵之后进入加热器,经过加热器的水通过燃料管道与燃料混合后由燃烧室喷头进入燃烧室,燃料与水的混合方式有两种:第一种:水气化前在管道内增速,所述燃料管道与增速后的水管道在平直段交汇,利用水流的高速对周围造成的负压来抽吸燃料;
第二种:水经过加热器气化后利用气流的高速对其周围造成的负压来抽吸燃料。 说明书 : 一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统及应用方法技术领域[0001] 本发明涉及燃气轮机领域,尤其涉及一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统及应用方法。背景技术[0002] 燃气轮机在空气和燃气的主要流程中,只有压气机、燃烧室和燃气涡轮这三大部件组成的燃气轮机循环,通称为简单循环,大多数燃气轮机均采用简单循环方案,压气机从外界大气环境吸入空气,并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压,同时空气温度也相应提高;压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体;然后再进入到涡轮中膨胀做功,推动涡轮带动压气机和外负荷转子一起高速旋转,实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功,并输出电功。[0003] 但燃燃气轮机容易出现以下问题,1)燃烧室排气温度虽然高达1500K,但压气机压缩空气消耗大量的轴功,导致效率仅35%左右。2)由于存在压气机,以及驱动压气机的涡轮,导致整个燃气轮机的制造难度和成本太高。3)同样是因为压缩空气,导致空气中的氮气也进入了燃烧室,在高温下产生了污染环境的NOX,目前的解决办法要么是在排气增加脱销装置,要么是研发低氮燃烧室,都增加了燃气轮机的费用。4)现在国际上燃气轮机排气温度大约在400‑500℃,排气量大,温度高,为了提高能源利用率,一般都是增加余热锅炉和汽轮机,进行综合利用,既可以输出电能,也可以进行供热,但整个系统设备更多,故障率增加,投资大。5)热电联供在第4条里提到了,如果想实现冷热电三联供,现在应用较多的技术是将尾气与吸收式制冷相结合,但问题同样是系统复杂,设备多,故障率高,造价高。[0004] 故而一种新型燃气轮机技术,可同时解决以上五个问题,还能生产水及液态CO2,极大提高了能源利用率,使燃气轮机的产出多样化,已经成为一种市场需求。发明内容[0005] 本发明克服了现有技术的不足,提供一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统及应用方法。[0006] 为达到上述目的,本发明采用的技术方案为:一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统及应用方法,包括:1.串联在一起的液[0007] 氧罐、燃烧室以及常温换热器,其特征在于,[0008] 所述液氧罐与所述燃烧室之间通过若干个低温换热器连接,所述液氧罐与所述低温换热器之间设置有液氧泵;[0009] 所述燃烧室与所述常温换热器之间设置膨胀机作为主要的功率输出部件,所述膨胀机上设置有阀门,所述阀门连接排放管道以及燃气管道,所述燃气管道连接所述常温换热器壳程;[0010] 所述常温换热器内设置有管程和壳程,所述常温换热器壳程既连接液体管道,也连接低温换热器壳程,所述液体流道连接水泵,所述水泵与加热器连接,所述加热器与所述燃烧室之间设置有气体管道,所述气体管道上设置有燃料入口,从所述液体流道流出的水经过泵增压后进入加热器被气化能够与所述燃料管内燃料混合后进入燃烧室,所述常温换热器管程内流冷却介质;[0011] 所述低温换热器内设置有管程和壳程,所述低温换热器壳程既连接液体管道,也连接压缩机,所述液体管道上设置有阀门,所述阀门连接排出通道和循环通道,所述循环通道通过加压泵连接所述燃烧室。[0012] 本发明一个较佳实施例中,所述低温换热器包括一个一级低温换热器以及若干与所述一级低温换热器串联在一起的二级低温换热器。[0013] 本发明一个较佳实施例中,所述二级低温换热器气体管道上设置有压缩机,所述压缩机能够连接所述一级低温换热器或连接所述燃烧室。[0014] 本发明一个较佳实施例中,做完功的燃气走常温换热器壳程放热,冷却介质走管程吸热,所述冷却介质可以为空气也可以是冷却水,所述燃气被冷却介质冷却后凝结出液态水。[0015] 本发明一个较佳实施例中,所述液态水经所述水泵增压后进入所述加热器被气化后进入所述燃烧室,也可以不经过所述加热器,直接进入所述燃烧室。[0016] 本发明一个较佳实施例中,所述液氧泵与所述一级低温换热器连接,所述连接处设置有液体抽气器。[0017] 本发明一个较佳实施例中,所述燃烧室与所述二级低温换热器连接,所述连接处设置有气体抽气器。[0018] 本发明一个较佳实施例中,所述燃料还能够再单独设定一路,通过增压装置增压后与水混合、与氧混合进入燃烧室,亦可直接与所述燃烧室相连,在所述燃烧室内与氧气、水混合。[0019] 本发明一个较佳实施例中,所述液氧罐与所述低温换热器之间设置有节流阀或膨胀机。[0020] 本发明一个较佳实施例中,一种一种自产液态CO2、清洁排放、冷热电三联供的高效燃气轮机系统的应用方法,包括以下步骤:[0021] S1、增压吸能:将液氧通过液氧泵增压后,再依次通过低温换热器进行吸能,经过低温换热器后通过管道进入燃烧室;[0022] S2、水分离:将经过燃烧室得到的燃气通入膨胀机内,经过膨胀机后的燃气经过双开阀门进入常温换热器,常温换热器将水蒸气冷凝出凝结水进入水泵;[0023] S3、气体分离:经过S2步骤的剩余燃气进入低温换热器,通过低温转换器将燃气中的二氧化碳冷凝出来,冷凝出的二氧化碳包括以下两种情形:[0024] 情形一:通过阀门将液态二氧化碳直接排出;情形二:通过阀门使液态二氧化碳进入加压泵,经过加压泵后进入燃烧室。[0025] 本发明一个较佳实施例中,步骤S2还包括,凝结水经过水泵之后进入加热器,经过加热器的水通过燃气管道与燃烧室喷头进入燃烧室。[0026] 本发明一个较佳实施例中,步骤S3还包括:[0027] a1、将燃气中的氧气分离出,分离出的氧气包括以下三种处理情形:[0028] 情形一:氧气通过真空泵抽出;情形二:氧气直接排放在空气中;情形三:氧气经过压缩机进入一级低温换热器或进入燃烧室放热,然后进过第二膨胀机或节流阀降温降压成液态氧,回流进液氧罐;[0029] a2、将在二级低温换热器内的含氮气体通过真空泵抽出。[0030] 本发明一个较佳实施例中,分离出的氧气还包括以下两种处理情形:[0031] 情形一:氧气通过液体抽气器与液氧泵出口的氧直接汇合进入第一低温换热器;情形二:氧气通过气体抽气器与第二低温换热器出口的氧直接汇合进入燃烧室。[0032] 通过该两种处理方式可以降低氧气压缩机的功耗。[0033] 本发明解决了背景技术中存在的缺陷,本发明具备以下有益效果:[0034] (1)本发明通过液氧泵对液氧进行增压,比用压气机直接对气体增压耗功大大降低,增压后又经过多个低温换热器,使其液氧吸收大量热量发生气化,液氧气化后体积增加了700‑800倍,气化后流速剧烈增加,在燃烧室内流通面积增加,流速降低,压力升高,与设置在燃烧室前的液氧泵结合,具有双重增压效果,与现有燃气轮机通过压气机增压相比,使得增压耗功更低,并且通过液氧泵和气化后的液氧提高燃烧室及燃烧室之前管道的压力,不仅提高了输出功率同时还了降低膨胀机排气温度,使得燃气轮机功率、效率大幅度增加,通过将液氧气化与液氧泵配合管道进行增压提高功率的同时,多个低温换热器又为液氧提供了大量能量,使其液氧在进入燃烧室时已经携带大量能量,使其燃烧室内燃烧更加充分,又进一步提高燃气轮机工作效率。[0035] (2)通过在燃烧室内通入二氧化碳和水,使其燃烧室内的氧气含量降低,从而燃烧速率减缓,使其进入燃烧室内的氧气能够均匀的在燃烧室内分布,从而整体燃烧更加充分,并且不会出现热量聚集从而导致设备烧坏的情况,同时将水通入燃烧室内,水分挥发时吸收燃烧室内部分热量从而控制燃烧室内温度,使其燃烧室内温度不会出现过高,由于水在加热到2000℃时能够分解为氢气和氧气,具有一定的助燃性,故而不会因为通入二氧化碳而导致燃烧室内燃烧不完全的情况,反之二氧化碳具有一定阻燃性,也能够阻止水在变为氢气氧气时燃气室内温度过高的情况,并且水及其二氧化碳皆为燃料燃烧后的产物,同时实现了资源的循环利用。[0036] (3)本发明通过膨胀机连接常温换热器进而连接二级低温换热器对燃烧后的气体进行处理,由于从膨胀机排出的尾气主要成分为水蒸气、气态CO2和燃烧室过量的氧气,燃气进入常温换热器,冷凝出液态水,将水放入燃气系统循环使用,尾气中剩余气体(氧气和气态CO2)再进入二级低温换热器,由于氧的沸点为‑183℃,而CO2的沸点‑78.5℃,所以液氧泵出口液氧的温度远低于CO2的沸点,此时尾气(氧气和气态CO2)流经二级低温换热器时,便可冷凝出液态CO2,可将二氧化碳制成液态二氧化碳产品,或将其循环回燃烧系统,实现资源的回收利用,减少对二氧化碳的排放,同时富氧尾气除了用真空泵抽走,还可以流入压缩机进行增压,在膨胀机出口至压缩机入口段仍可制造负压环境,提高燃气轮机的功率和效率。增压后的氧气,可流进燃烧室,既可以用来参与燃烧,也可以用以冷却燃烧室或为其它气膜冷却位置提供气源,随着循环的进行,尾气中的氮气会在低温换热器出口富集,当氮气富集到一定程度时可启动真空泵抽走,从而达到无氮排放的效果,实现清洁排放。[0037] (4)其中燃料与水还能够通过水气化前在管道内增速,燃料管道与增速后的水管道在平直段交汇,利用水流的高速对周围造成的负压来抽吸燃料或者水经过加热器气化后利用气流的高速对其周围造成的负压来抽吸燃料,降低对燃料增压的功耗,同时燃料与氧气也能有同样的抽吸混合方式,液氧气化前在管道内增速,燃料管道与增速后的液氧管道在平直段交汇,利用液氧的高速对周围造成的负压来抽吸燃料或者液氧经换热器气化后利用气流的高速对其周围造成的负压来抽吸燃料,故需通过压缩机增压的燃料量下降,该压缩机的功耗随之,燃料与水、燃料与氧的抽吸混合,方式相同,相互配合又更进一步降低对燃料增压的功耗,从而提高燃气轮机的工作效率。附图说明[0038] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图;[0039] 图1是本发明的优选实施例的燃气轮机应用系统图。具体实施方式[0040] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。[0041] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。[0042] 在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外,术语“一级”、“二级”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此,限定有“一级”、“二级”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。[0043] 在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。[0044] 如图1所示,一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统及应用方法,包括:串联在一起的液氧罐、燃烧室以及常温换热器,液氧罐与燃烧室之间通过若干个低温换热器连接,液氧罐与低温换热器之间设置有液氧泵;燃烧室与常温换热器之间设置膨胀机作为主要的功率输出部件,膨胀机上设置有阀门,阀门连接排放管道以及燃气管道,燃气管道连接常温换热器壳程;常温换热器内设置有管程和壳程,常温换热器壳程既连接液体管道,也连接低温换热器壳程,液体管道连接水泵,液体管道与水泵之间有个水室,当凝结水量大于燃烧室需求时,多余的水排出作为他用,当不足时需加入满足相应水质标准的水,水泵与加热器连接,加热器与燃烧室之间设置有气体管道,气体管道上设置有燃料入口,从液体流道流出的水经过泵增压后进入加热器被气化能够与燃料管内燃料混合后进入燃烧室,常温换热器管程内流冷却介质;低温换热器内设置有管程和壳程,常温换热器壳程既连接液体管道,也连接压缩机,液体管道上设置有阀门,阀门连接排出通道和循环通道,循环通道通过加压泵连接燃烧室。[0045] 水(或水蒸气)亦可直接与燃料混合然后喷入现有燃气轮机系统(含压气机或燃气发生器)的燃烧室内,或直接喷入燃烧室,减少压气机压缩空气的量,以此降低压缩机耗功,提高燃气轮机的效率。[0046] 水(或水蒸气)既可与燃料混合参与燃烧反应,亦可对燃烧室壁面进行冷却,或为其它气膜冷却位置提供气源。[0047] 通过液氧泵对液氧进行增压后又经过多个低温换热器,使其液氧吸收大量热量发生气化,液氧气化后体积增加了700‑800倍,气化后流速剧烈增加,在燃烧室内流通面积增加,流速降低,压力升高,与设置在燃烧室前的液氧泵结合,具有双重增压效果,使得增压耗功更低,并且通过液氧泵和气化后的液氧提高燃烧室及燃烧室之前管道的压力,不仅提高了输出功率同时还了降低排气温度,使得燃气轮机效率大幅度增加,通过将液氧气化与液氧泵配合管道进行增压提高功率的同时,多个低温换热器又为液氧提供了大量能量,使其液氧在进入燃烧室时已经携带大量能量,使其燃烧室内燃烧更加充分,又进一步提高燃气轮机工作效率。[0048] 本发明一个较佳实施例中,二级低温换热器气体管道上设置有压缩机,压缩机能够连接一级低温换热器或连接燃烧室,富氧尾气除了用真空泵抽走,还可以流入压缩机(用主管道氧气或液氧引射富氧尾气)进行增压,在膨胀机出口至压缩机及引射器入口段仍可制造负压环境,提高燃气轮机的功率和效率。[0049] 本发明一个较佳实施例中,液氧泵与一级低温换热器连接,连接处设置有液体抽气器,燃烧室与二级低温换热器连接,连接处设置有气体抽气器,不断地将氧输送管道内的空气及其他气体抽走,维持住输送管道内的真空,从而保证管道内压力不变。[0050] 本发明一个较佳实施例中,液氧罐与低温换热器之间设置有节流阀或膨胀机,通过膨胀机或节流阀改变输氧通道的压力,从而控制输氧管道内部在压力值始终保持在所需范围值。[0051] 本发明一个较佳实施例中,所述双流通道为做完功的燃气走壳程放热,冷却介质走管程吸热,所述冷却介质可以为空气也可以是冷却水,所述燃气被冷却介质冷却后凝结出液态水。[0052] 本发明一个较佳实施例中,所述液态水经所述水泵增压后进入所述加热器被气化后进入所述燃烧室,也可以不经过所述加热器,直接进入所述燃烧室。[0053] 本发明一个较佳实施例中,所述液氧泵与所述一级低温换热器连接,所述连接处设置有液体抽气器。[0054] 本发明一个较佳实施例中,燃料管道内设置有燃料通道和水流通道,水流通道与燃烧室连接处设置有喷头,通过喷头将水喷入燃烧室内,使其水能够均匀的进入燃烧室,对燃烧室进行均匀降温,并且喷头赋予了水一定的压力使水能够更好的与燃烧室内燃料混合,从而达到减缓燃烧的效果。[0055] 本发明一个较佳实施例中,燃料还能够再单独设定一路,通过增压装置增压后与水混合、与氧混合进入燃烧室,亦可直接与燃烧室相连,在燃烧室内与氧气、水混合。[0056] 一种清洁排放、冷热电联供高效燃气轮机系统的应用方法,包括以下步骤:[0057] S1、增压降耗:将液氧通过液氧泵增压后,再依次通过低温换热器进行吸能,经过低温换热器后通过管道进入燃烧室,或将液氧通过液氧泵增压后直接进入燃烧室;[0058] S2、水分离:将经过燃烧室得到的燃气通入膨胀机内,经过膨胀机后的燃气经过阀门进入常温换热器,常温换热器将燃气中水蒸气冷凝出凝结水进入水泵;[0059] S3、气体分离:经过S2步骤的剩余燃气进入二级低温换热器,通过二级低温转换器将燃气中的二氧化碳以及其他一些气体(沸点温度高于‑170℃)按沸点温度的高低依次冷凝出来,冷凝出的二氧化碳包括以下两种情形:[0060] 情形一:通过阀门将液态二氧化碳直接排出;情形二:通过阀门使液态二氧化碳进入加压泵,经过加压泵后进入燃烧室。[0061] 通过在燃烧室内通入二氧化碳和水,使其燃烧室内的氧气含量降低,从而燃烧速率减缓,使其进入燃烧室内的氧气能够均匀的在燃烧室内分布,从而整体燃烧更加充分,并且不会出现热量聚集从而导致设备烧坏的情况,同时将水通入燃烧室内,水分挥发时吸收燃烧室内部分热量从而控制燃烧室内温度,使其燃烧室内温度不会出现过高,由于水在加热到2000℃时能够分解为氢气和氧气,具有一定的助燃性,故而不会因为通入二氧化碳而导致燃烧室内燃烧不完全的情况,反之二氧化碳具有一定阻燃性,也能够阻止水在变为氢气氧气时燃气室内温度过高的情况,并且水及其二氧化碳皆为燃料燃烧后的产物,同时实现了资源的循环利用。[0062] 本发明一个较佳实施例中,步骤S2还包括,凝结水经过水泵之后进入加热器,经过加热器的水通过燃料管道与燃料混合后由燃烧室喷头进入燃烧室,所述燃料与水的混合方式有两种:[0063] 第一种:水气化前在管道内增速,所述燃料管道与增速后的水管道在平直段交汇,利用水流的高速对周围造成的负压来抽吸燃料;[0064] 第二种:水经过加热器气化后利用气流的高速对其周围造成的负压来抽吸燃料。[0065] 这两种混合方式对燃料的抽吸量都与水的速度有关,水或水蒸气的流速越快,燃料的抽吸量越大,这与燃机的工况相适应:水的流量越大,输出功率将越高。[0066] 燃料与水还能够通过水气化前在管道内增速,燃料管道与增速后的水管道在平直段交汇,利用水流的高速对周围造成的负压来抽吸燃料或者水经过加热器气化后利用气流的高速对其周围造成的负压来抽吸燃料,降低对燃料增压的功耗,提高系统的效率。[0067] 本发明一个较佳实施例中,步骤S3还包括:[0068] a1、将燃气中的氧气分离出,分离出的氧气包括以下五种处理情形:[0069] 情形一:氧气通过真空泵抽出;情形二:氧气直接排放在空气中;情形三:氧气经过压缩机进入一级低温换热器或进入燃烧室;情形四:氧气通过液体抽气器与液氧泵出口的氧直接汇合进入第一低温换热器;情形五:氧气通过气体抽气器与第二低温换热器出口的氧直接汇合进入燃烧室。[0070] 液氧气化前在管道内增速,燃料管道与增速后的液氧管道在平直段交汇,利用水流的高速对周围造成的负压来抽吸燃料或者液氧经换热器气化后利用气流的高速对其周围造成的负压来抽吸燃料,降低对燃料增压的功耗。[0071] a2、将在二级低温换热器内的含氮气体通过真空泵抽出。富氧尾气除了用真空泵抽走,还可以流入压缩机进行增压,在膨胀机出口至压缩机及引射器入口段仍可制造负压环境,提高燃气轮机的功率和效率。增压后的氧气,可流进燃烧室,既可以用来参与燃烧,也可以用以冷却燃烧室,随着循环的进行,尾气中的氮气会在低温换热器出口富集,当氮气富集到一定程度时可启动真空泵抽走,从而达到无氮排放的效果,实现清洁排放。[0072] 本发明一个较佳实施例中,在燃气轮机使用时还包括以下情形,[0073] 当有供热需求时,膨胀机的排气进入换热器或者余热锅炉,对其热量进行回收达到供热需求。当该排气的温度低于需求时,通过降低燃烧室压力来提高膨胀机排气温度,满足需求;当流量与需求不符时,通过调节进入燃烧室的水量来满足需求。[0074] 由于供氧管道温度低,当用户有用冷需求时,比如夏天的冷风,可将空气由风机鼓入低温换热器内与或常温换热器内获得冷量,降低空气的温度,提高供氧管道内氧气的温度。也可用水进行换热,输出冷水。[0075] 从膨胀机排出的尾气也可不经过常温冷却器而直接进入低温换热器,尾气中的水、CO2以及其他气体将在换热器内按凝结温度由高到低依次凝结。[0076] 参与燃烧的是氧和燃料,若燃料含氮元素低,那么燃料燃烧后所获得的燃气,相较于与空气燃烧时获得的获得的燃气,氮气含量极低,天然的具备低氮燃烧特性,使得排气中的NOX的含量远低于环保要求,达到清洁排放的目的。[0077] 燃料如果是气态,可经增压后直接从进入燃烧室。燃料亦可在通过液体引射器提高压力的同时提前与氧气进行预混,还可通过气体引射器提高压力并与氧气进行预混。如上三种方式,可根据需要选任意一种或多种组合。[0078] 以上依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

专利地区:陕西

专利申请日期:2022-03-22

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN114753926B

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