CN203022889U - 利用低浓度瓦斯气体发电的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的利用低浓度瓦斯气体发电的系统，包括压气机、燃烧室、燃气透平和发电机组，特征在于：所述压气机的进口连接有混合器，压气机经回热器后与燃烧室相连接，压气机的出口与回热器的冷侧入口相连通，回热器的冷侧出口与燃烧室进口相连通，燃烧室出口与燃气透平的进口相连通；所述混合器和燃烧室上均设置有空气进管和低浓度瓦斯进管。本实用新型的利用低浓度瓦斯气体发电的系统，解决了现有燃气发电机不能直接采用低浓度瓦斯气体来进行做功的弊端，使得煤层中广泛存在的低浓度瓦斯得以利用，起到了变废为宝的作用，有利于能源节约和节能减排。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用低浓度瓦斯气体发电的系统，更具体的说，尤其涉及一种采用燃气轮机来燃烧气体并做功的利用低浓度瓦斯气体发电的系统。
背景技术
瓦斯气体是指储集在煤层中的一种非常规天然气，其主要成分是甲烷，是在煤矿开采过程中自动散发出来的一种无色、无味、易燃、易爆的有危害气体。我国煤矿发生的事故当中，瓦斯事故占到了各类事故的70%以上。而中国拥有非常丰富的煤层气资源，然而这些煤层气资源中绝大部分是低浓度的不可利用瓦斯气体。甲烷浓度低于0.75%的煤层气称之为乏风，我国每年以乏风的形式排入大气中的甲烷约为100-150亿立方米，相当于1140-1700万吨标准煤，如果能将这一部分瓦斯气体充分利用起来，将会起到巨大的能源节约作用，有利于我国实现节能减排的目标。
现在对于低浓度的瓦斯气体的利用技术还不成熟，低浓度瓦斯气体不易输送，燃烧值低，在利用的过程中需要配合气体燃料才能实现利用。例如，专利号为200810118325.4的发明专利文件，公开了一种燃气轮机利用小于1%的低浓度瓦斯发电的方法，其需要借助其他燃料来辅助燃烧，这无疑会限制诸多盛产低浓度瓦斯场合的采用。
燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。其不仅具有结构最简单，而且最能体现出燃气轮机所特有的体积小、重量轻、起动快、少用或不用冷却水等一系列优点。在燃气轮机中，由于燃烧室与实现做功的燃气透平是相互分离的两种结构，燃烧室只需将燃烧后的高温气体排入到燃气透平中来实现做功，对于燃烧室来说，可以采用浓度较低的瓦斯气体作为燃料。由于国内具有发电功能的燃气轮机技术还不完善，如果对燃气轮机加以适当改进，可利用低浓度瓦斯气体进行有效的发电。
发明内容
本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种采用燃气轮机来燃烧气体并做功的利用低浓度瓦斯气体发电的系统。
本实用新型的利用低浓度瓦斯气体发电的系统，包括压气机、燃烧室、燃气透平和发电机组，燃气透平的动力输出端通过压气机驱动轴、发电机驱动轴分别与压气机、发电机相连接；其特征在于：所述压气机的进口连接有混合器，压气机经回热器后与燃烧室相连接，压气机的出口与回热器的冷侧入口相连通，回热器的冷侧出口与燃烧室进口相连通，燃烧室出口与燃气透平的进口相连通；所述混合器和燃烧室上均设置有空气进管和低浓度瓦斯进管。
压气机、燃烧室、燃气透平为燃气轮机的机构，压气机实现对混合气体的压缩和增温作用，经压气机处理后的瓦斯与空气的混合气体在燃烧室中进行燃烧；燃烧室将燃烧后的高温气体排入到燃气透平中推动叶片进行转动，将燃气的热能转为机械能并输出。燃气透平输出的动力一部分被发电机组所利用，来进行发电；另一部分输出至压气机中，保证压气机的工作。通过设置混合器可有效实现低浓度瓦斯与空气的混合，保证低浓度瓦斯气体充分燃烧；通过设置回热器实现了对混合气体的预热作用，有利于能源节约。
本实用新型的利用低浓度瓦斯气体发电的系统，所述混合器上设置有用于将空气与低浓度瓦斯混合均匀的混合电机。
本实用新型的利用低浓度瓦斯气体发电的系统，包括余热锅炉，余热锅炉的进口与回热器的热侧出口相连通，回热器的热侧进口与燃气透平的出口相连通；余热锅炉的出气口与燃气透平的冷却进口相连通，余热锅炉上还设置有用于将尾气排入大气中的烟气出口。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的利用低浓度瓦斯气体发电的系统，通过燃气轮机来燃烧低浓度瓦斯并进行发电，解决了现有燃气发电机不能直接采用低浓度瓦斯气体来进行做功的弊端，使得煤层中广泛存在的低浓度瓦斯得以利用，起到了变废为宝的作用，有利于能源节约和节能减排。通过设置混合器有效地实现了低浓度瓦斯与空气的混合，保证了混合气体的充分燃烧。通过设置回热器和余热锅炉，最大限度地实现了对低浓度瓦斯的利用。
附图说明
图1为本实用新型的利用低浓度瓦斯气体发电的系统的原理图。
图中：1混合器，2压气机，3燃烧室，4燃气透平，5回热器，6余热锅炉，7发电机组，8空气进管，9低浓度瓦斯进管，10混合电机，11空气进管，12低浓度瓦斯进管，13压气机驱动轴，14发电机驱动轴，15烟气出口。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，给出了本实用新型的利用低浓度瓦斯气体发电的系统的原理图，其包括混合器1、压气机2、燃烧室3、燃气透平4、回热器5、余热锅炉6、发电机组7；混合器1上设置有空气进管8和低浓度瓦斯进管9，以便空气与低浓度瓦斯气体充分混合。为了实现良好的混合效果，在混合器1上还设置有混合电机10。压气机2的出口与回热器5的冷侧进口相连通，回热器5的冷侧出口与燃烧室3的进口相连通。燃烧室3的出口与燃气透平4的进口相连通，燃气透平4的出口与回热器5的热侧进口相连通，回热器5的热侧出口与余热锅炉6的进口相连通，预热锅炉6的出口与燃气透平4的冷却进口相通，以实现对燃气透平4中叶片的冷却作用。
所示的压气机2、燃烧室3、燃气透平4为燃气轮机的机构，压气机1实现对混合气体的压缩和增温作用，经压气机2处理后的瓦斯与空气的混合气体在燃烧室3中进行燃烧；燃烧室3将燃烧后的高温气体排入到燃气透平4中推动叶片进行转动，将燃气的热能转为机械能并输出。燃气透平4输出的动力一部分被发电机组7所利用，来进行发电；另一部分输出至压气机2中，保证压气机2的工作。燃气透平4的输出端通过压气机驱动轴13、发电机驱动轴14分别与燃气透平4和发电机组7相连接。
通过设置混合器可有效实现低浓度瓦斯与空气的混合，保证低浓度瓦斯气体充分燃烧；通过设置回热器实现了对混合气体的预热作用，有利于能源节约。本实用新型的利用低浓度瓦斯气体发电的系统，通过燃气轮机来燃烧低浓度瓦斯并进行发电，解决了现有燃气发电机不能直接采用低浓度瓦斯气体来进行做功的弊端，使得煤层中广泛存在的低浓度瓦斯得以利用，起到了变废为宝的作用，有利于能源节约和节能减排。通过设置混合器有效地实现了低浓度瓦斯与空气的混合，保证了混合气体的充分燃烧。通过设置回热器和余热锅炉，最大限度地实现了对低浓度瓦斯的利用。
Claims (3)
1.一种利用低浓度瓦斯气体发电的系统，包括压气机（2）、燃烧室（3）、燃气透平（4）和发电机组（7），燃气透平的动力输出端通过压气机驱动轴（13）、发电机驱动轴（14）分别与压气机、发电机相连接；其特征在于：所述压气机的进口连接有混合器（1），压气机经回热器（5）后与燃烧室相连接，压气机的出口与回热器的冷侧入口相连通，回热器的冷侧出口与燃烧室进口相连通，燃烧室出口与燃气透平的进口相连通；所述混合器和燃烧室上均设置有空气进管和低浓度瓦斯进管（9）。
2.根据权利要求1所述的利用低浓度瓦斯气体发电的系统，其特征在于：所述混合器（1）上设置有用于将空气与低浓度瓦斯混合均匀的混合电机（10）。
3.根据权利要求1或2所述的利用低浓度瓦斯气体发电的系统，其特征在于：包括余热锅炉（6），余热锅炉的进口与回热器的热侧出口相连通，回热器的热侧进口与燃气透平（4）的出口相连通；余热锅炉的出气口与燃气透平的冷却进口相连通，余热锅炉上还设置有用于将尾气排入大气中的烟气出口（15）。
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