[发明专利]燃气轮机利用低浓度瓦斯气的系统和方法

权利要求书

1.一种燃气轮机利用低浓度瓦斯气的系统，其特征在于，包括掺混器、燃气轮机压缩机、回热器、燃烧室、燃气轮机透平、余热锅炉；其中，掺混器设有两个不同瓦斯浓度的进口，掺混器出口通过管道与燃气轮机压缩机的进口相连，燃气轮机压缩机的出口通过管道与回热器的冷侧进口相连，回热器冷侧出口与回热式柔和燃烧室通过管道连接，回热式柔和燃烧室还设有起动燃料的进口，回热式柔和燃烧室的出口通过管道连接到燃气轮机透平，透平的出口通过管道连接到回热器热侧入口，回热器热侧出口连接到余热锅炉，余热锅炉的蒸汽出口连接到燃气轮机透平的冷却入口，余热锅炉设有烟气排放口通向大气，燃气轮机压缩机和燃气轮机透平和发电机通过轴连接在一起。

2.根据权利要求1所述的利用低浓度瓦斯气的系统，其特征在于，所述回热式柔和燃烧室，包括燃烧室壳体、换热器；燃烧室壳体内空腔为燃烧腔，非接触式换热器位于燃烧腔内，燃烧室壳体上设有一进口、一出口。

3.一种根据权利要求1所述的燃气轮机利用低浓度瓦斯气的系统使用方法，其特征在于，包括步骤：

a)将低浓度瓦斯直接引入燃气轮机的压缩机进口，经压缩机压缩后，进入回热器被加热提高温度，

b)然后通入回热式柔和燃烧室进行直接燃烧，燃烧后的烟气经透平膨胀做功并发电；

c)经透平膨胀做功后的烟气进入回热器，加热经压缩机压缩的低浓度瓦斯，然后进入余热锅炉产生蒸汽；

d)余热锅炉产生的蒸汽进入透平冷却透平叶片。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述a)步中将低浓度瓦斯引入压缩机进口是：

(i)将甲烷浓度为1％～2％之间的低浓度瓦斯直接引入燃气轮机的压缩机入口；

(ii)将甲烷浓度小于1％的低浓度瓦斯输入掺混器，和大于2％的低浓度瓦斯掺混形成甲烷浓度为1％～2％的低浓度瓦斯再引入压缩机入口。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述b)步中的回热式柔和燃烧室，是先将低浓度瓦斯气通入非接触式换热器，通过燃烧后的烟气利用非接触式换热器将低浓度瓦斯气进行加热，将其温度提高到自燃温度之上，然后进入燃烧室的燃烧区形成柔和燃烧。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述b)步中的直接燃烧，是回热式柔和燃烧室不要其他燃料辅助，而是直接利用低浓度瓦斯气进行燃烧后做功并发电。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述d)步中利用余热锅炉产生的蒸汽对透平叶片进行冷却。