CN115217563A - 双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供双燃料燃气‑蒸汽联合循环动力装置，属于热力学与热动技术领域。外部有低品位燃料通道与初段燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室连通，外部还有空气通道与压缩机连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室连通和第二路经初段燃烧室与二段燃烧室连通，初段燃烧室还有初段燃气通道与二段燃烧室连通，二段燃烧室还有燃气通道经燃气轮机和高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与高温热交换器连通之后高温热交换器再有蒸汽通道与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成双燃料燃气‑蒸汽联合循环动力装置。
Description
技术领域：
本发明属于热力学与热动技术领域。
背景技术：
冷需求、热需求和动力需求，为人类生活与生产当中所常见；其中，将优质燃料的化学能通过燃烧转换为热能，进而通过燃气-蒸汽动力装置再将热能高效地转换为机械能，是向人类提供动力或电力的重要手段。
燃料有不同的种类和不同的性质，其中燃料燃烧所形成燃气的温度高低直接决定着热变功效率；从燃烧形成的燃气温度(如定压燃烧温度)来看，定压燃烧温度高的高品位燃料，对应着高品位热源，可转化更多的机械能；而定压燃烧温度低的低品位燃料，难以形成高温燃烧产物，对应着低品位热源——相对前者，可转化较少的机械能。
在常规燃气-蒸汽动力装置中，其采用的汽油、柴油、天然气等燃料均为优质的高品位燃料；由于受限于工作原理或材料性质或设备制造水平等原因，其优质高品位燃料形成高温热源的燃烧过程中，助燃介质(如空气)温度与燃料定压燃烧温度之间差别较大，燃烧过程中存在较大温差不可逆损失，这导致燃料利用上的质量损失——不过，这为低品位燃料参与构建热源提供了机遇。
人们需要简单、主动、安全、高效地利用燃料来获得动力，本发明给出了将低品位燃料与高品位燃料合理搭配使用，实现取长补短和优势互补，大幅度提高低品位燃料热变功效率，减少温室气体排放，并能够有效降低燃料成本的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
发明内容：
本发明主要目的是要提供双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，具体发明内容分项阐述如下：
1.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室和二段燃烧室所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室连通，外部还有空气通道与压缩机连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室连通和第二路经初段燃烧室与二段燃烧室连通，初段燃烧室还有初段燃气通道与二段燃烧室连通，二段燃烧室还有燃气通道经燃气轮机和高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与高温热交换器连通之后高温热交换器再有蒸汽通道与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
2.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室连通，外部还有空气通道经压缩机与高温回热器连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室连通和第二路经初段燃烧室与二段燃烧室连通，初段燃烧室还有初段燃气通道与二段燃烧室连通，二段燃烧室还有燃气通道经燃气轮机、高温回热器和高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与高温热交换器连通之后高温热交换器再有蒸汽通道与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
3.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室连通，外部还有空气通道与压缩机连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室连通，第二路经初段燃烧室和高温回热器与二段燃烧室连通；初段燃烧室还有初段燃气通道经高温回热器与二段燃烧室连通，二段燃烧室还有燃气通道经燃气轮机、高温回热器和高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与高温热交换器连通之后高温热交换器再有蒸汽通道与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
4.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室连通，外部还有空气通道与压缩机连通之后压缩机再有空气通道经高温回热器与自身连通，压缩机还有空气通道分别直接与初段燃烧室连通和经初段燃烧室与二段燃烧室连通，初段燃烧室还有初段燃气通道与二段燃烧室连通，二段燃烧室还有燃气通道经燃气轮机、高温回热器和高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与高温热交换器连通之后高温热交换器再有蒸汽通道与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
5.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室连通，外部还有空气通道经压缩机与高温回热器连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室连通和第二路经初段燃烧室与二段燃烧室连通，初段燃烧室还有初段燃气通道与二段燃烧室连通，二段燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通之后燃气轮机再有燃气通道经高温回热器与自身连通，燃气轮机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与高温热交换器连通之后高温热交换器再有蒸汽通道与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
6.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室连通，外部还有空气通道与压缩机连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室连通，第二路经初段燃烧室和高温回热器与二段燃烧室连通；初段燃烧室还有初段燃气通道经高温回热器与二段燃烧室连通，二段燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通之后燃气轮机再有燃气通道经高温回热器与自身连通，燃气轮机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与高温热交换器连通之后高温热交换器再有蒸汽通道与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
7.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室连通，外部还有空气通道与压缩机连通之后压缩机再有空气通道经高温回热器与自身连通，压缩机还有空气通道分别直接与初段燃烧室连通和经初段燃烧室与二段燃烧室连通，初段燃烧室还有初段燃气通道与二段燃烧室连通，二段燃烧室还有燃气通道与燃气轮机连通之后燃气轮机再有燃气通道经高温回热器与自身连通，燃气轮机还有燃气通道经高温热交换器与外部连通；冷凝器有冷凝液管路经升压泵与高温热交换器连通之后高温热交换器再有蒸汽通道与汽轮机连通，汽轮机还有低压蒸汽通道与冷凝器连通；冷凝器还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机连接压缩机并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
8.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，是在第1-7项所述的任一一款双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，将高热交换器有蒸汽通道与汽轮机连通调整为高热交换器有蒸汽通道经初段燃烧室与汽轮机连通，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
9.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，是在第1-7项所述的任一一款双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，将高热交换器有蒸汽通道与汽轮机连通调整为高热交换器有蒸汽通道与汽轮机连通之后汽轮机再有蒸汽通道经初段燃烧室与自身连通，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
10.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，是在第1-9项所述的任一一款双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，增加第二升压泵和低温回热器，将冷凝器有冷凝液管路与升压泵连通调整为冷凝器有冷凝液管路经第二升压泵与低温回热器连通，汽轮机设置抽汽通道与低温回热器连通，低温回热器再有冷凝液管路与升压泵连通，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
11.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，是在第1-9项所述的任一一款双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，增加膨胀增速机并取代汽轮机，增加扩压管并取代升压泵，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
12.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，是在第10项所述的任一一款双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，增加膨胀增速机并取代汽轮机，增加扩压管并取代升压泵，增加第二扩压管取代第二升压泵，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
附图说明：
图1是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第1种原则性热力系统图。
图2是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第2种原则性热力系统图。
图3是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第3种原则性热力系统图。
图4是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第4种原则性热力系统图。
图5是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第5种原则性热力系统图。
图6是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第6种原则性热力系统图。
图7是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第7种原则性热力系统图。
图8是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第8种原则性热力系统图。
图9是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第9种原则性热力系统图。
图10是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第10种原则性热力系统图。
图11是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第11种原则性热力系统图。
图12是依据本发明所提供的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置第12种原则性热力系统图。
图中，1-汽轮机，2-升压泵，3-高温热交换器，4-冷凝器，5-压缩机，6-燃气轮机，7-初段燃烧室，8-二段燃烧室，9-高温回热器，10-第二升压泵，11-低温回热器，12-膨胀增速机，13-扩压管，14-第二扩压管。
关于膨胀增速机、初段燃烧室、低品位燃料、高品位燃料和初段燃气，这里给出如下简要说明：
(1)为揭示汽轮机1和膨胀增速机12在工作流程上的区别，这里作如下解释：
①图1中，蒸汽流经汽轮机1实现热变功，汽轮机1出口蒸汽具有很低压力和较小流速(对应较小的动能)，升压泵2需要的机械能可通过机械传输由汽轮机1或由外部提供。
②相比之下，图11中，膨胀增速机12出口蒸汽同样具有很低的压力，但流速相对较大(一部分压降转换为低压蒸汽的动能)以满足扩压管13降速升压的需要。
③对图1中蒸汽流经汽轮机1实现热变功的过程采用“降压作功”，对图11中蒸汽流经膨胀增速机12实现热变功的过程采用“降压作功并增速”来表示。
(2)关于初段燃烧室的说明：
①根据需要，初段燃烧室内部设置相关热交换器(换热管束)；比如，图8中对来自高温热交换器3的蒸汽进行加热的过热器，图9中对来自汽轮机1的蒸汽进行加热的再热器。
②不具体指明具体换热管束(过热器或再热器)，而统一采用初段燃烧室来表述。
③本发明申请中，初段燃烧室7提供高温热源初始段热负荷，并承担对进入二段燃烧室8的空气的加热任务；一些情况下，还承担对底部朗肯循环子系统循环蒸汽的加热任务。
(3)关于燃料的说明：
①低品位燃料：指的是燃烧产物所能够形成的最高温度(比如绝热燃烧温度或定压燃烧温度)相对较低的燃料，比如煤矸石、煤泥、可燃垃圾等。从热源的概念来看，低品位燃料指的是燃烧产物难以形成较高温度的高温热源的燃料。
②高品位燃料：指的是燃烧产物所能够形成的最高温度(比如绝热燃烧温度或定压燃烧温度)相对较高的燃料，比如优质煤、天然气、甲烷、氢气等。从热源的概念来看，高品位燃料指的是燃烧产物能够形成较高温度的高温热源的燃料。
具体实施方式：
首先要说明的是，在结构和流程的表述上，非必要情况下不重复进行；对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室和二段燃烧室所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室7连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室8连通，外部还有空气通道与压缩机5连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室7连通和第二路经初段燃烧室7与二段燃烧室8连通，初段燃烧室7还有初段燃气通道与二段燃烧室8连通，二段燃烧室8还有燃气通道经燃气轮机6和高温热交换器3与外部连通；冷凝器4有冷凝液管路经升压泵2与高温热交换器3连通之后高温热交换器3再有蒸汽通道与汽轮机1连通，汽轮机1还有低压蒸汽通道与冷凝器4连通；冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机6连接压缩机5并传输动力。
(2)流程上，外部空气流经压缩机5升压升温，之后分成两路——第一路直接进入初段燃烧室7参与燃烧，第二路流经初段燃烧室7吸热升温之后进入二段燃烧室8参与燃烧；外部低品位燃料进入初段燃烧室7，低品位燃料和空气在初段燃烧室7内混合并燃烧成温度较高的初段燃气，初段燃气放热于流经初段燃烧室7的空气之后提供给二段燃烧室8；外部高品位燃料进入二段燃烧室8，与来自初段燃烧室7的空气和初段燃气混合并燃烧成高温高压燃气，二段燃烧室8产生的高温高压燃气流经燃气轮机6降压作功，流经高温热交换器3放热降温，之后对外排放；冷凝器4的冷凝液流经升压泵2升压，流经高温热交换器3吸热升温、汽化和过热，之后进入汽轮机1降压作功，汽轮机1排放的低压蒸汽进入冷凝器4放热并冷凝；低品位燃料通过初段燃烧室7和高品位燃料通过二段燃烧室8共同提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器4带走低温热负荷，空气和燃气通过进出流程带走低温热负荷；汽轮机1和燃气轮机6输出的功提供给压缩机5和外部作动力，或汽轮机1和燃气轮机6输出的功提供给升压泵2、压缩机5和外部作动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
图2所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室7连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室8连通，外部还有空气通道经压缩机5与高温回热器9连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室7连通和第二路经初段燃烧室7与二段燃烧室8连通，初段燃烧室7还有初段燃气通道与二段燃烧室8连通，二段燃烧室8还有燃气通道经燃气轮机6、高温回热器9和高温热交换器3与外部连通；冷凝器4有冷凝液管路经升压泵2与高温热交换器3连通之后高温热交换器3再有蒸汽通道与汽轮机1连通，汽轮机1还有低压蒸汽通道与冷凝器4连通；冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机6连接压缩机5并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置相比较，不同之处在于：外部空气流经压缩机5升压升温，流经高温回热器9吸热升温，之后分成两路——第一路直接进入初段燃烧室7参与燃烧，第二路流经初段燃烧室7吸热升温之后进入二段燃烧室8参与燃烧；外部低品位燃料进入初段燃烧室7，低品位燃料和空气在初段燃烧室7内混合并燃烧成温度较高的初段燃气，初段燃气放热于流经初段燃烧室7的空气之后提供给二段燃烧室8；外部高品位燃料进入二段燃烧室8，与来自初段燃烧室7的空气和初段燃气混合并燃烧成高温高压燃气，二段燃烧室8产生的高温高压燃气流经燃气轮机6降压作功，流经高温回热器9和高温热交换器3逐步放热降温之后对外排放，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
图3所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室7连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室8连通，外部还有空气通道与压缩机5连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室7连通，第二路经初段燃烧室7和高温回热器9与二段燃烧室8连通；初段燃烧室7还有初段燃气通道经高温回热器9与二段燃烧室8连通，二段燃烧室8还有燃气通道经燃气轮机6、高温回热器9和高温热交换器3与外部连通；冷凝器4有冷凝液管路经升压泵2与高温热交换器3连通之后高温热交换器3再有蒸汽通道与汽轮机1连通，汽轮机1还有低压蒸汽通道与冷凝器4连通；冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机6连接压缩机5并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置相比较，不同之处在于：外部空气流经压缩机5升压升温之后分成两路——第一路直接进入初段燃烧室7参与燃烧，第二路流经初段燃烧室7和高温回热器9逐步吸热升温之后进入二段燃烧室8参与燃烧；外部低品位燃料进入初段燃烧室7，低品位燃料和空气在初段燃烧室7内混合并燃烧成温度较高的初段燃气，初段燃气放热于流经初段燃烧室7的空气和流经高温回热器9吸热升温，之后提供给二段燃烧室8；外部高品位燃料进入二段燃烧室8，与来自初段燃烧室7的空气和初段燃气混合并燃烧成高温高压燃气，二段燃烧室8产生的高温高压燃气流经燃气轮机6降压作功，流经高温回热器9和高温热交换器3逐步放热降温，之后对外排放，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
图4所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室7连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室8连通，外部还有空气通道与压缩机5连通之后压缩机5再有空气通道经高温回热器9与自身连通，压缩机5还有空气通道分别直接与初段燃烧室7连通和经初段燃烧室7与二段燃烧室8连通，初段燃烧室7还有初段燃气通道与二段燃烧室8连通，二段燃烧室8还有燃气通道经燃气轮机6、高温回热器9和高温热交换器3与外部连通；冷凝器4有冷凝液管路经升压泵2与高温热交换器3连通之后高温热交换器3再有蒸汽通道与汽轮机1连通，汽轮机1还有低压蒸汽通道与冷凝器4连通；冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机6连接压缩机5并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置相比较，不同之处在于：外部空气进入压缩机5升压升温至一定程度之后流经高温回热器9吸热升温，再之后进入压缩机5继续升压升温，而后分成两路——第一路直接进入初段燃烧室7参与燃烧，第二路流经初段燃烧室7吸热升温之后进入二段燃烧室8参与燃烧；外部低品位燃料进入初段燃烧室7，低品位燃料和空气在初段燃烧室7内混合并燃烧成温度较高的初段燃气，初段燃气放热于流经初段燃烧室7的空气之后提供给二段燃烧室8；外部高品位燃料进入二段燃烧室8，与来自初段燃烧室7的空气和初段燃气混合并燃烧成高温高压燃气，二段燃烧室8产生的高温高压燃气流经燃气轮机6降压作功，流经高温回热器9和高温热交换器3逐步放热降温，之后对外排放，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
图5所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室7连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室8连通，外部还有空气通道经压缩机5与高温回热器9连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室7连通和第二路经初段燃烧室7与二段燃烧室8连通，初段燃烧室7还有初段燃气通道与二段燃烧室8连通，二段燃烧室8还有燃气通道与燃气轮机6连通之后燃气轮机6再有燃气通道经高温回热器9与自身连通，燃气轮机6还有燃气通道经高温热交换器3与外部连通；冷凝器4有冷凝液管路经升压泵2与高温热交换器3连通之后高温热交换器3再有蒸汽通道与汽轮机1连通，汽轮机1还有低压蒸汽通道与冷凝器4连通；冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机6连接压缩机5并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置相比较，不同之处在于：外部空气流经压缩机5升压升温，流经高温回热器9吸热升温，之后分成两路——第一路直接进入初段燃烧室7参与燃烧，第二路流经初段燃烧室7吸热升温之后进入二段燃烧室8参与燃烧；外部低品位燃料进入初段燃烧室7，低品位燃料和空气在初段燃烧室7内混合并燃烧成温度较高的初段燃气，初段燃气放热于流经初段燃烧室7的空气之后提供给二段燃烧室8；外部高品位燃料进入二段燃烧室8，与来自初段燃烧室7的空气和初段燃气混合并燃烧成高温高压燃气，二段燃烧室8产生的高温高压燃气进入燃气轮机6降压作功至一定程度之后流经高温回热器9放热降温，再之后进入燃气轮机6继续降压作功；燃气轮机6排放的燃气流经高温热交换器3放热降温，之后对外排放，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
图6所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室7连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室8连通，外部还有空气通道与压缩机5连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室7连通，第二路经初段燃烧室7和高温回热器9与二段燃烧室8连通；初段燃烧室7还有初段燃气通道经高温回热器9与二段燃烧室8连通，二段燃烧室8还有燃气通道与燃气轮机6连通之后燃气轮机6再有燃气通道经高温回热器9与自身连通，燃气轮机6还有燃气通道经高温热交换器3与外部连通；冷凝器4有冷凝液管路经升压泵2与高温热交换器3连通之后高温热交换器3再有蒸汽通道与汽轮机1连通，汽轮机1还有低压蒸汽通道与冷凝器4连通；冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机6连接压缩机5并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置相比较，不同之处在于：外部空气流经压缩机5升压升温之后分成两路——第一路直接进入初段燃烧室7参与燃烧，第二路流经初段燃烧室7和高温回热器9逐步吸热升温之后进入二段燃烧室8参与燃烧；外部低品位燃料进入初段燃烧室7，低品位燃料和空气在初段燃烧室7内混合并燃烧成温度较高的初段燃气，初段燃气放热于流经初段燃烧室7的空气和流经高温回热器9吸热升温之后提供给二段燃烧室8；外部高品位燃料进入二段燃烧室8，与来自初段燃烧室7的空气和初段燃气混合并燃烧成高温高压燃气，二段燃烧室8产生的高温高压燃气进入燃气轮机6降压作功至一定程度之后流经高温回热器9放热降温，再之后进入燃气轮机6继续降压作功；燃气轮机6排放的燃气流经高温热交换器3放热降温，之后对外排放，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
图7所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，它主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室7连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室8连通，外部还有空气通道与压缩机5连通之后压缩机5再有空气通道经高温回热器9与自身连通，压缩机5还有空气通道分别直接与初段燃烧室7连通和经初段燃烧室7与二段燃烧室8连通，初段燃烧室7还有初段燃气通道与二段燃烧室8连通，二段燃烧室8还有燃气通道与燃气轮机6连通之后燃气轮机6再有燃气通道经高温回热器9与自身连通，燃气轮机6还有燃气通道经高温热交换器3与外部连通；冷凝器4有冷凝液管路经升压泵2与高温热交换器3连通之后高温热交换器3再有蒸汽通道与汽轮机1连通，汽轮机1还有低压蒸汽通道与冷凝器4连通；冷凝器4还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机6连接压缩机5并传输动力。
(2)流程上，与图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置相比较，不同之处在于：外部空气进入压缩机5升压升温至一定程度之后流经高温回热器9吸热升温，再之后进入压缩机5继续升压升温，而后分成两路——第一路直接进入初段燃烧室7参与燃烧，第二路流经初段燃烧室7吸热升温之后进入二段燃烧室8参与燃烧；外部低品位燃料进入初段燃烧室7，低品位燃料和空气在初段燃烧室7内混合并燃烧成温度较高的初段燃气，初段燃气放热于流经初段燃烧室7的空气之后提供给二段燃烧室8；外部高品位燃料进入二段燃烧室8，与来自初段燃烧室7的空气和初段燃气混合并燃烧成高温高压燃气，二段燃烧室8产生的高温高压燃气进入燃气轮机6降压作功至一定程度之后流经高温回热器9放热降温，再之后进入燃气轮机6继续降压作功；燃气轮机6排放的燃气流经高温热交换器3放热降温，之后对外排放，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
图8所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，将高热交换器3有蒸汽通道与汽轮机1连通调整为高热交换器3有蒸汽通道经初段燃烧室7与汽轮机1连通。
(2)流程上，与图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置相比较，不同之处在于：高温热交换器3排放的蒸汽流经初段燃烧室7吸热升温，之后进入汽轮机1降压作功，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
图9所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，将高热交换器3有蒸汽通道与汽轮机1连通调整为高热交换器3有蒸汽通道与汽轮机1连通之后汽轮机1再有蒸汽通道经初段燃烧室7与自身连通。
(2)流程上，与图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置相比较，不同之处在于：高温热交换器3排放的蒸汽进入汽轮机1降压作功至一定程度之后流经初段燃烧室7吸热升温，之后进入汽轮机1继续降压作功，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
图10所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，增加第二升压泵和低温回热器，将冷凝器4有冷凝液管路与升压泵2连通调整为冷凝器4有冷凝液管路经第二升压泵10与低温回热器11连通，汽轮机1设置抽汽通道与低温回热器11连通，低温回热器11再有冷凝液管路与升压泵2连通。
(2)流程上，与图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置相比较，不同之处在于：冷凝器4排放的冷凝液流经第二升压泵10升压之后进入低温回热器11，与来自汽轮机1的抽汽混合、吸热和升温，抽汽放热成冷凝液；低温回热器11的冷凝液流经升压泵2升压，流经高温热交换器3吸热升温、汽化和过热，之后进入汽轮机1降压作功；进入汽轮机1的蒸汽降压作功至一定程度之后分成两路——第一路提供给低温回热器11，第二路继续降压作功之后进入冷凝器4放热并冷凝，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
图11所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，增加膨胀增速机12并取代汽轮机1，增加扩压管13并取代升压泵2。
(2)流程上，与图1所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置相比较，不同之处在于：冷凝器4的冷凝液流经扩压管13降速升压，流经高温热交换器3吸热升温、汽化和过热，流经膨胀增速机12降压作功并增速，之后进入冷凝器4放热并冷凝；低品位燃料通过空气加热炉7和高品位燃料通过燃烧室8共同提供驱动热负荷，冷却介质通过冷凝器4带走低温热负荷，空气和燃气通过进出流程带走低温热负荷；燃气轮机6和膨胀增速机12输出的功提供给压缩机5和外部作动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
图12所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置是这样实现的：
(1)结构上，在图10所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，增加膨胀增速机12并取代汽轮机1，增加扩压管13并取代升压泵2，增加第二扩压管14取代第二升压泵10。
(2)流程上，与图10所示的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置相比较，不同之处在于：冷凝器4排放的冷凝液流经第二扩压管14降速升压之后进入低温回热器11，与来自膨胀增速机12的抽汽混合、吸热和升温，抽汽放热成冷凝液；低温回热器11的冷凝液流经扩压管13降速升压，流经高温热交换器3吸热升温、汽化和过热，之后进入膨胀增速机12降压作功并增速；进入膨胀增速机12的蒸汽降压作功至一定程度之后分成两路——第一路提供给低温回热器11，第二路继续降压作功并增速之后进入冷凝器4放热并冷凝，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，具有如下效果和优势：
(1)低品位燃料与高品位燃料合理搭配，合建高温热源，有效降低燃料成本。
(2)高温热负荷分级利用，显著降低温差不可逆损失，有效提升热变功效率。
(3)低品位燃料完成压缩空气温度提升并为高品位燃料提供，有效降低高品位燃料燃烧过程中的温差不可逆损失。
(4)低品位燃料结合高品位燃料，为双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置提供高温驱动热负荷；低品位燃料发挥出高品位燃料效果，大幅度提升低品位燃料转换为机械能的利用价值。
(5)低品位燃料可用于或有助于降低顶部燃气轮机循环系统压缩比，提升气体循环工质流量，增大动力装置负荷。
(6)直接减少高品位燃料投入，其效果等同于提升高品位燃料转换为机械能的利用率。
(7)单独利用低品位燃料时，能够显著提升高温燃气品位，提升低品位燃料利用价值。
(8)提升燃料选择范围和使用价值，降低装置能耗成本。
(9)提升燃料利用价值，减少温室气体排放，减少污染物排放，节能减排效益突出。
(10)结构简单，流程合理，方案丰富，有利于降低装置的制造成本和扩展技术应用范围。
Claims (12)
1.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室和二段燃烧室所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室(7)连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室(8)连通，外部还有空气通道与压缩机(5)连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室(7)连通和第二路经初段燃烧室(7)与二段燃烧室(8)连通，初段燃烧室(7)还有初段燃气通道与二段燃烧室(8)连通，二段燃烧室(8)还有燃气通道经燃气轮机(6)和高温热交换器(3)与外部连通；冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(2)与高温热交换器(3)连通之后高温热交换器(3)再有蒸汽通道与汽轮机(1)连通，汽轮机(1)还有低压蒸汽通道与冷凝器(4)连通；冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(6)连接压缩机(5)并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
2.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室(7)连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室(8)连通，外部还有空气通道经压缩机(5)与高温回热器(9)连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室(7)连通和第二路经初段燃烧室(7)与二段燃烧室(8)连通，初段燃烧室(7)还有初段燃气通道与二段燃烧室(8)连通，二段燃烧室(8)还有燃气通道经燃气轮机(6)、高温回热器(9)和高温热交换器(3)与外部连通；冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(2)与高温热交换器(3)连通之后高温热交换器(3)再有蒸汽通道与汽轮机(1)连通，汽轮机(1)还有低压蒸汽通道与冷凝器(4)连通；冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(6)连接压缩机(5)并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
3.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室(7)连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室(8)连通，外部还有空气通道与压缩机(5)连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室(7)连通，第二路经初段燃烧室(7)和高温回热器(9)与二段燃烧室(8)连通；初段燃烧室(7)还有初段燃气通道经高温回热器(9)与二段燃烧室(8)连通，二段燃烧室(8)还有燃气通道经燃气轮机(6)、高温回热器(9)和高温热交换器(3)与外部连通；冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(2)与高温热交换器(3)连通之后高温热交换器(3)再有蒸汽通道与汽轮机(1)连通，汽轮机(1)还有低压蒸汽通道与冷凝器(4)连通；冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(6)连接压缩机(5)并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
4.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室(7)连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室(8)连通，外部还有空气通道与压缩机(5)连通之后压缩机(5)再有空气通道经高温回热器(9)与自身连通，压缩机(5)还有空气通道分别直接与初段燃烧室(7)连通和经初段燃烧室(7)与二段燃烧室(8)连通，初段燃烧室(7)还有初段燃气通道与二段燃烧室(8)连通，二段燃烧室(8)还有燃气通道经燃气轮机(6)、高温回热器(9)和高温热交换器(3)与外部连通；冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(2)与高温热交换器(3)连通之后高温热交换器(3)再有蒸汽通道与汽轮机(1)连通，汽轮机(1)还有低压蒸汽通道与冷凝器(4)连通；冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(6)连接压缩机(5)并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
5.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室(7)连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室(8)连通，外部还有空气通道经压缩机(5)与高温回热器(9)连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室(7)连通和第二路经初段燃烧室(7)与二段燃烧室(8)连通，初段燃烧室(7)还有初段燃气通道与二段燃烧室(8)连通，二段燃烧室(8)还有燃气通道与燃气轮机(6)连通之后燃气轮机(6)再有燃气通道经高温回热器(9)与自身连通，燃气轮机(6)还有燃气通道经高温热交换器(3)与外部连通；冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(2)与高温热交换器(3)连通之后高温热交换器(3)再有蒸汽通道与汽轮机(1)连通，汽轮机(1)还有低压蒸汽通道与冷凝器(4)连通；冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(6)连接压缩机(5)并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
6.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室(7)连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室(8)连通，外部还有空气通道与压缩机(5)连通之后分成两路——第一路与初段燃烧室(7)连通，第二路经初段燃烧室(7)和高温回热器(9)与二段燃烧室(8)连通；初段燃烧室(7)还有初段燃气通道经高温回热器(9)与二段燃烧室(8)连通，二段燃烧室(8)还有燃气通道与燃气轮机(6)连通之后燃气轮机(6)再有燃气通道经高温回热器(9)与自身连通，燃气轮机(6)还有燃气通道经高温热交换器(3)与外部连通；冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(2)与高温热交换器(3)连通之后高温热交换器(3)再有蒸汽通道与汽轮机(1)连通，汽轮机(1)还有低压蒸汽通道与冷凝器(4)连通；冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(6)连接压缩机(5)并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
7.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，主要由汽轮机、升压泵、高温热交换器、冷凝器、压缩机、燃气轮机、初段燃烧室、二段燃烧室和高温回热器所组成；外部有低品位燃料通道与初段燃烧室(7)连通，外部还有高品位燃料通道与二段燃烧室(8)连通，外部还有空气通道与压缩机(5)连通之后压缩机(5)再有空气通道经高温回热器(9)与自身连通，压缩机(5)还有空气通道分别直接与初段燃烧室(7)连通和经初段燃烧室(7)与二段燃烧室(8)连通，初段燃烧室(7)还有初段燃气通道与二段燃烧室(8)连通，二段燃烧室(8)还有燃气通道与燃气轮机(6)连通之后燃气轮机(6)再有燃气通道经高温回热器(9)与自身连通，燃气轮机(6)还有燃气通道经高温热交换器(3)与外部连通；冷凝器(4)有冷凝液管路经升压泵(2)与高温热交换器(3)连通之后高温热交换器(3)再有蒸汽通道与汽轮机(1)连通，汽轮机(1)还有低压蒸汽通道与冷凝器(4)连通；冷凝器(4)还有冷却介质通道与外部连通，燃气轮机(6)连接压缩机(5)并传输动力，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
8.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，是在权利要求1-7所述的任一一款双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，将高热交换器(3)有蒸汽通道与汽轮机(1)连通调整为高热交换器(3)有蒸汽通道经初段燃烧室(7)与汽轮机(1)连通，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
9.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，是在权利要求1-7所述的任一一款双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，将高热交换器(3)有蒸汽通道与汽轮机(1)连通调整为高热交换器(3)有蒸汽通道与汽轮机(1)连通之后汽轮机(1)再有蒸汽通道经初段燃烧室(7)与自身连通，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
10.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，是在权利要求1-9所述的任一一款双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，增加第二升压泵和低温回热器，将冷凝器(4)有冷凝液管路与升压泵(2)连通调整为冷凝器(4)有冷凝液管路经第二升压泵(10)与低温回热器(11)连通，汽轮机(1)设置抽汽通道与低温回热器(11)连通，低温回热器(11)再有冷凝液管路与升压泵(2)连通，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
11.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，是在权利要求1-9所述的任一一款双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，增加膨胀增速机(12)并取代汽轮机(1)，增加扩压管(13)并取代升压泵(2)，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
12.双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置，是在权利要求10所述的任一一款双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置中，增加膨胀增速机(12)并取代汽轮机(1)，增加扩压管(13)并取代升压泵(2)，增加第二扩压管(14)取代第二升压泵(10)，形成双燃料燃气-蒸汽联合循环动力装置。
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