专利名称：凝汽式双工质燃气透平循环系统发电方法
技术领域：
本发明涉及发电技术，特别是涉及一种凝汽式双工质燃气透平循环系统发电方法的技术。
背景技术：
由于化石能源大量消耗而引发的全球化能源危机和环境污染生态破坏愈来愈严重，发展先进高效清洁的发电技术，是解决这些问题的重要途径。目前来看，虽然理论上以燃料电池为核心的联合循环可以实现最高的发电效率 (70%左右)，并具有一定清洁环保的优点，但是从材料及生产成本等亟需解决的关键问题上来看，燃料电池在现阶段以及未来很长一段时间仍将无法大规模投入商业化应用。燃气轮机主要具有以下几个方面的显著优点结构紧凑、质量轻、单位功率质量小、占地面积小、启动快、安装快、运行平稳、可靠性高、热效率高、污染排放低。燃气轮机研究制造水平的高低是直接反映一个国家科学技术实力和综合国力的重要标志，许多国家都把先进的燃气轮机技术作为本国科技优先发展领域和关键技术研究开发的重点，所以作为航空、电力行业主要动力装置的燃气轮机还将存在很长时间。现有采用燃气轮机的发电装置都是采用空气冷却的，压气机空气流量的75%左右用于冷却高温燃气和高温部件，因此压气机的压缩耗功很大，燃烧室的结构也相对复杂，其造价及故障率均较高，而且燃气轮机的排气余热也没有得到有效利用，其排气中的烟气硫污染物和NOx污染物的排放浓度也较高。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种燃烧室的造价及故障率低，压气机的压缩耗功小，发电效率高，有效降低烟气硫污染物和NOx污染物的排放浓度的凝汽式双工质燃气透平循环系统发电方法。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种凝汽式双工质燃气透平循环系统发电方法，其特征在于天然气经过脱硫后先与燃气轮机作功后的排气换热，再通过燃气压气机升压后送入混合器，在混合器中与水蒸汽混合后进入燃烧室燃烧，进而推动燃气轮机做功，带动发电机发电；利用凝汽器将燃气轮机作功后的排气中的水蒸汽在高真空状态下凝结成水；将凝汽器生成的凝结水泵入水处理器去污处理为纯净的化学除盐水；将水处理器生成的化学除盐水分成两部分，一部分用于冷却燃气轮机的排气，另一部分用于冷却压缩空气，升温后的回水都送入汽水分离器；利用燃气轮机的热端部件将汽水分离器的排水加热为水蒸汽后送回汽水分离器；利用高温压缩空气将汽水分离器排放的饱和水蒸汽加热为过热水蒸汽后送入混合器与天然气混合。本发明提供的凝汽式双工质燃气透平循环系统发电方法，具有以下有益效果1)采用水冷却方式替代了传统的空气冷却方式，因此燃烧室结构比较简单，能有效降低其造价及故障率，而且空气和燃料可以实现理想配比燃烧，能降低压气机的压缩耗功，相对于高压比的空气压缩耗功来讲，水的不可压缩性使得压到同样压力和质量流量的情况下，水的压缩耗功几乎可以忽略；2)利用凝汽器回收燃气轮机排气的余热及排气中的水工质，能在提高循环发电效率的同时节省水资源；3)压气机空气吸入口装有电除尘器可以减少固体颗粒污染物的吸入，防止传热面和叶片的脏污；脱硫塔可以有效去除天然气中的硫从而降低烟气硫污染物的排放浓度；燃烧室加入水蒸汽可以有效减少NOx污染物的生成。
图1是本发明实施例的凝汽式双工质燃气透平循环系统发电装置的结构示意图。
具体实施例方式以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。如图1所示，本发明实施例所提供的一种凝汽式双工质燃气透平循环系统发电装置，包括发电机19、燃气轮机5、燃烧室2和空气压气机，所述燃烧室2的排气口连接燃气轮机5的进气口，所述燃气轮机5的动力轴连接发电机19，其特征在于还包括混合器6、燃气压气机18、汽水分离器10、电除尘器1、间冷器8、后冷器9、省煤器11、凝汽器14、水处理器 17、脱硫塔7;所述空气压气机有两个，分别为低压空气压气机3、高压空气压气机4 ；所述混合器6设有一个排气口、两个进气口，其两个进气口分别为第一进气口、第二进气口，其排气口接到燃烧室的燃气进口，其第二进气口接到燃气压气机18的排气口 ；所述电除尘器1的进气口连通大气，其排气口接到低压空气压气机3的进气口 ；
所述间冷器8的空气侧进口接到低压空气压气机3的排气口，其空气侧出口接到高压空气压气机4的进气口，其水侧出口接到汽水分离器10的进水口 ；所述后冷器9的空气侧进口接到高压空气压气机4的排气口，其空气侧出口接到燃烧室2的空气进口，其蒸汽侧进口接到汽水分离器10的排气口，其蒸汽侧出口接到混合器6的第一进气口；所述汽水分离器10的排水口经一给水泵13、一热端冷却器12接到其进水口 ；所述省煤器11的水侧出口接到汽水分离器10的进水口，其气侧进口接到燃气轮机5的排气口，其气侧出口接到凝汽器14的气腔进气口 ；所述水处理器17的排水口分别接到间冷器8的水侧进口及省煤器11的水侧进 Π ；所述脱硫塔7的进气口接到外部天然气气源；所述凝汽器14的冷却介质进口接到脱硫塔7的排气口，其冷却介质出口接到燃气压气机18的进气口，其气腔补水口接到外部水源，其气腔抽气口经一真空泵15接到外部排烟管道，其气腔凝结水出口经一凝结水泵16接到水处理器17的进水口。本发明实施例所提供的一种凝汽式双工质燃气透平循环系统发电方法，其特征在于外部空气依次经电除尘器1除尘处理、低压空气压气机3升压后进入间冷器8，在间冷器8内与水处理器17的排水换热后进入高压空气压气机4，经高压空气压气机4 二次升压后进入后冷器9，在后冷器9内与汽水分离器10排放的水蒸汽换热后进入燃烧室2 ；天然气经脱硫塔7脱硫处理后进入凝汽器14，在凝汽器14内与燃气轮机5的排气换热升温后进入燃气压气机18，经燃气压气机18升压后进入混合器6，在混合器6中与水蒸汽混合后进入燃烧室2燃烧，进一步提高温度后推动燃气轮机5做功，从而带动发电机发电；燃气轮机5的排气先进入省煤器11，在省煤器11内与水处理器17的排水换热降温后进入凝汽器14，在凝汽器14内与天然气换热降温后，其中的水蒸汽在高真空状态下凝结成水从凝汽器14的气腔凝结水出口排出，水中溶解的二氧化碳等气体可以在真空下脱除，不凝结气体经凝汽器14的气腔抽气口，由真空泵15抽除；凝汽器14排出的凝结水经凝结水泵16升压后进入水处理器17，在水处理器17内经阴阳离子交换除去各种污染物，成为纯净的化学除盐水；水处理器17的排水分成两路，其中一路先流入间冷器8，在间冷器8内与压缩空气换热后再流入汽水分离器10，另一路先流入省煤器11，在省煤器11内与燃气轮机5的排气换热升温后，再流入汽水分离器10，水处理器17多余的排水可供应外部；汽水分离器10的排水经给水泵13升压后进入热端冷却器12，在热端冷却器12内吸取燃气轮机的热端部件的热量后变为水蒸汽排回汽水分离器10，汽水分离器10排放的饱和水蒸汽先进入后冷器9，在后冷器9内与高温压缩空气换热后，成为过热水蒸汽进入混合器6与天然气混合。
权利要求
1. 一种凝汽式双工质燃气透平循环系统发电方法，其特征在于 天然气经过脱硫后先与燃气轮机作功后的排气换热，再通过燃气压气机升压后送入混合器，在混合器中与水蒸汽混合后进入燃烧室燃烧，进而推动燃气轮机做功，带动发电机发电；利用凝汽器将燃气轮机作功后的排气中的水蒸汽在高真空状态下凝结成水； 将凝汽器生成的凝结水泵入水处理器去污处理为纯净的化学除盐水； 将水处理器生成的化学除盐水分成两部分，一部分用于冷却燃气轮机的排气，另一部分用于冷却压缩空气，升温后的回水都送入汽水分离器；利用燃气轮机的热端部件将汽水分离器的排水加热为水蒸汽后送回汽水分离器； 利用高温压缩空气将汽水分离器排放的饱和水蒸汽加热为过热水蒸汽后送入混合器与天然气混合。
全文摘要
一种凝汽式双工质燃气透平循环系统发电方法，涉及发电技术领域，所解决的是降低成本及故障率，提高发电效率的技术问题。该方法的特征在于天然气先与燃气轮机的排气换热，再通过燃气压气机升压后送入混合器，在混合器中与水蒸汽混合后进入燃烧室燃烧；利用凝汽器将燃气轮机排气中的水蒸汽在高真空状态下凝结成水后，再处理为化学除盐水；再利用化学除盐水冷却燃气轮机的排气及压缩空气，升温后的回水都送入汽水分离器；利用燃气轮机的发热部件将汽水分离器的排水加热为水蒸汽后送回汽水分离器；利用高温压缩空气将汽水分离器排放的饱和水蒸汽加热为过热水蒸汽后送入混合器与天然气混合。本发明提供的方法，排气中的污染物排放浓度低。
文档编号F01K11/02GK102505990SQ201110349830
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者姚振鹏, 李富强, 李杨, 翁一武 申请人:上海交通大学