冷凝:烟气因换热温度下降，烟气中的水蒸汽被部分冷凝，冷凝过程中释放潜热；
[0068]7)水滴过滤:经过冷却的空气进入水滴过滤器，除却空气中夹带的水滴，减少水滴对压气机的损害。
[0069]8)烟气排向大气。
[0070]本发明的双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环的理论依据及原理是:
[0071]I)回热循环:简单循环中，透平排气温度仍相当高，带走大量热量。而一般情况下压气机出口空气温度比透平排气温度低很多。让透平排气通过回热器先把压气机出口的空气加热，然后空气再进入燃烧室，则在燃气初温不变的情况下可以节省燃烧室内加入的热量，从而提尚循环效率。
[0072]2)注蒸汽循环:将燃气轮机后余热锅炉产生的蒸汽回注到燃气轮机的燃烧室，同燃气混合、膨胀做功的循环。同联合循环相比，注蒸汽循环效率稍低，比功高；污染物排放降低；系统结构简单，造价下降；可实现热电联供，且热电调节范围大；启动关停快速，操作简单、易维护；部分负荷性能好、对负荷的快速跟踪能力强；占地面积小。
[0073]3)正逆耦合循环:将燃气轮机透平排出的烟气的压力故意设置为大气压力以下，之后再跟随一个烟气的等压冷却过程及一个压缩过程的燃气轮机循环。对此循环，烟气从低于大气压再压缩到大气压的耗功远小于烟气在透平中从大气压膨胀到低于大气压的膨胀功；由于存在逆循环，循环的优化压比下降；由于压比下降，燃料的压缩功减少。同等条件下，正逆耦合循环的效率较单纯的正向循环提高约I?2个百分点，对烟气中蒸汽含量高的循环，如注水循环、注蒸汽循环等尤其有效。同时，凝结的水份可回收利用；
[0074]4)外燃式燃气轮机循环:生物质、煤等固体燃料在锅炉中燃烧产生的高温烟气间接加热进入燃气轮机燃烧室的空气，则可以完全或部分替代需在燃气轮机燃烧室内加入的清洁燃料，从而实现对生物质、煤等固体燃料的高效利用。
[0075]本发明将燃气轮机及其循环以及回热、注蒸汽、正逆循环耦合、外燃等技术有机集成，形成了可大幅提高生物质燃料的能源利用效率的新型循环。此循环的生物质的折合发电效率较一般的生物质气化发电、直接燃烧发电、外燃式燃气轮机发电等技术方案大幅提高。另外，由于生物质燃料燃烧所需要的空气不依赖于燃气轮机排气，生物质燃料与清洁燃料的比例在系统设计时可在较大的范围内变化，以应对不同的燃料供应条件，较一般的生物质燃烧外燃式燃气轮机循环更为灵活。
[0076]本发明的双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，计算表明，在ISO条件下，在压气机压比为16、燃烧室出口温度为1260°C、冷却空气量为压气机总流量的18.65%、蒸汽压力为3.92Mpa、透平膨胀到50kPa、回热器和锅炉气-气加热器的换热有效度取为0.9、余热锅炉过热器与进口烟气的接近点温差为60°C、烟气在进入排气压缩机前被冷却到27°C、锅炉空气预热器的换热有效度取为0.8、压缩机等熵绝热效率取为0.88、透平等熵绝热效率取为0.9、锅炉烟气出口温度取为850°C的条件下，在生物质燃料与清洁燃料的燃料能量比为0.7时，整个循环系统的发电效率达44.26%，若假设同等条件下的注蒸汽循环的效率是47.78%，则生物质的折合发电效率达39.21%，若假设常规生物质气化、燃烧发电系统的效率为32 %，则生物质燃料的发电效率提高达7.21 %。其它条件不变，在生物质燃料与清洁燃料的燃料能量比为0.52,0.35,0.21,0.10时，整个循环系统的发电效率达 45.54 %Λ1.53 %、48.54 %Α9.60%,生物质的折合发电效率达 44.17 %、46.82 %、52.12%,68.32%，较常规生物质发电系统的发电效率提高达12.17%、14.81%,20.12%,36.32%。发电效率提高的幅度因燃气轮机、生物质燃烧条件等而异，但本发明的适用性不受燃气轮机型号、容量以及生物质种类等的限制。
[0077]本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
【主权项】
1.一种双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，包括: 空气由压气机的空气输入端进入； 压气机的输出端与燃气回热器的空气输入端和透平的冷却空气输入端相连； 燃气回热器的空气输出端与锅炉气-气换热器的空气输入端相连； 锅炉气-气换热器的空气输出端与燃烧室的空气输入端相连，用于加热空气的清洁燃料由燃烧室的燃料输入端进入； 燃烧室的烟气输出端与透平的烟气输入端相连； 透平的烟气输出端与燃气回热器的烟气输入端相连； 燃气回热器的烟气输出端与过热器的烟气输入端相连； 过热器的烟气输出端与蒸发器的烟气输入端相连； 蒸发器的烟气输出端与省煤器的烟气输入端相连； 省煤器的烟气输出端与烟气复热器的热烟气输入端相连； 冷凝水从烟气复热器中导出； 烟气复热器的热烟气输出端与烟气冷却器的烟气输入端相连，冷凝水从烟气冷却器中Q山寸出； 烟气冷却器的烟气输出端与排气压缩机的烟气输入端相连； 排气压缩机的烟气输出端与烟气复热器的冷烟气输入端相连，经加热的冷烟气从烟气复热器的冷烟气排出端排出排空； 余热锅炉给水由省煤器的水输入端进入，余热锅炉由依次相连的过热器、蒸发器、省煤器组成； 省煤器的水输出端与蒸发器的水输入端相连； 蒸发器的饱和蒸汽输出端入过热器的饱和蒸汽输出端相连； 过热器的过热蒸汽输出端与燃烧室的过热蒸汽输入端相连； 用于加热空气的生物质燃料由锅炉的燃料输入端进入； 锅炉的烟气输出端与锅炉气-气换热器的烟气输入端相连； 锅炉气-气换热器的烟气输出端与锅炉空气预热器的烟气输入端相连，由锅炉空气预热器的烟气输出端输出的烟气排空； 锅炉燃烧所需的空气由锅炉空气预热器的空气输入端进入； 锅炉空气预热器的空气输出端与锅炉的空气输入端相连； 透平的膨胀功扣除压气机和排气压缩机的压缩功之后的余功推动发电机运转。
2.根据权利要求1所述的双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，其中，透平出口的烟气低于大气压力。
3.根据权利要求2所述的双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，其中，透平出口烟气压力为0.1?0.95bar0
4.根据权利要求1所述的双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，其中，烟气复热器、烟气冷却器均设有冷凝水回收装置，回收的冷凝水经处理后可用作余热锅炉的给水。
5.根据权利要求1所述的双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，其中，烟气冷却器设有冷却水冷却器，冷却水冷却器的水输入端与烟气冷却器的水输出端连接，冷却水冷却器的水输出端通过水泵与烟气冷却器的水输入端连接。
6.根据权利要求1所述的双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，其中，烟气冷却器的烟气输出端与排气压缩机的烟气输入端之间设有水滴过滤器，烟气冷却器的烟气输出端通过水滴过滤器后与排气压缩机的烟气输入端相连。
7.根据权利要求1所述的双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，其中，从过热器中产生的过热蒸汽引入燃烧室，用于对外供热。
8.根据权利要求1所述的双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，其中，锅炉是指燃料和空气在其中绝热燃烧且其中不布置水冷壁的流化床或循环流化床锅炉，锅炉的炉膛温度为 650-850O。
9.根据权利要求8所述的双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，其中，流化床或循环流化床锅炉中添加有脱硫剂。
10.根据权利要求1所述的双燃料注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，其中，清洁燃料包括天然气、合成气、液化石油气、各类蒸馏油、甲醇、乙醇中的一种或几种。
【专利摘要】一种燃用清洁燃料和生物质双燃料的注蒸汽正逆燃气轮机联合循环，燃气轮机采用回热型注蒸汽-逆燃气轮机联合循环的形式，燃用清洁燃料；生物质燃料在锅炉中燃烧产生的烟气先间接加热进入燃气轮机燃烧室的空气，再预热进入锅炉的空气。其中，燃气轮机循环产生的蒸汽可用于对外供热。本发明利用能的梯级利用原理，通过系统集成将外燃方法和先进注蒸汽正逆布雷登循环有机结合起来，可大幅提高生物质燃料的能源利用效率，生物质与清洁燃料的比例可调，并实现注蒸汽耗水和回收水的自平衡。
【IPC分类】F02C3-30, F02C3-04, F02C7-10, F02C7-14, F02C6-00
【公开号】CN104533621
【申请号】CN201510005310
【发明人】张士杰, 肖云汉
【申请人】中国科学院工程热物理研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月6日