[发明专利]切换催化燃烧燃气轮机系统发电方法

权利要求书

1.一种切换催化燃烧燃气轮机系统发电方法，其特征在于包括如下步骤：

首先，采用摩尔浓度为0.3-10％的井口伴生气、部分煤层气、水煤气、生物质气作为低热值燃气或者钢铁、化工、矿物燃料生产过程中产生的摩尔浓度为0.3-10％的低热值燃气，该低热值燃气和空气预先混合，直接进入燃气轮机；

其次，在燃气轮机中，低热值燃气通过压气机压缩，经过四通阀进入催化燃烧室，由催化燃烧室中的蜂窝状陶瓷蓄热体加热，进行催化燃烧，生成的烟气加热另一端的蜂窝状陶瓷蓄热体，从催化燃烧室排出的烟气推动透平做功，并带动发电机发电；

然后通过四通阀不断换向切换，重复进行下一轮工作，完成整个低热值燃料催化燃烧燃气轮机系统的发电；

所述低热值燃气摩尔体积浓度为0.3-0.8％时，包括如下步骤：

第一步.关闭空气阀，使含有甲烷的浓度为0.3-0.8％的低热值燃气经过空气过滤器除掉粉尘杂质，进入离心式压气机；

第二步.低热值燃气在压气机内压缩到3.0bar，温度上升到420K，此时，四通阀切换板切换到与水平呈45度位置状态，低热值燃气由催化燃烧室的右端口进入催化燃烧室；

第三步.打开天然气阀，补入少量天然气和低热值燃气混合，混合后的低热值燃气中甲烷浓度提高至1％，启动点火器，低热值燃气在催化燃烧室左端起燃，燃气同时在左端蜂窝蓄热体内换热，从催化燃烧室出来的气体工质进入向心透平，推动向心透平做功；

第四步，切换四通阀切换板至与水平呈135度位置处，同时关闭启动点火器，此时低热值燃气由左端进入催化燃烧室，低热值燃气在左端蜂窝蓄热体内换热，被加热到催化反应所需温度为750K，并进入蜂窝催化燃烧体燃烧，当温度上升到1200K时，燃气再进入另一端的蜂窝蓄热体，并将蓄热体加热到1150K，随后从右端排出，推动向心透平做功；

第五步，当左端蜂窝蓄热体温度下降至不足以将燃气加热至催化反应所需温度时，切换四通阀切换板至与水平呈45度位置处，此时，低热值燃气重新由右端进入催化燃烧室，低热值燃气在右端蜂窝蓄热体内换热，被加热到催化反应所需温度为750K，并进入蜂窝催化燃烧体燃烧，当温度上升到1200K时，燃气再进入另一端的蜂窝蓄热体，并将蓄热体加热到1150K，随后从左端排出，推动向心透平做功；

第六步，当右端蜂窝蓄热体温度下降至不足以将燃气加热至催化反应所需温度时，切换四通阀切换板至与水平呈135度位置处，此时，低热值燃气重新由左端进入催化燃烧室，低热值燃气在左端蜂窝蓄热体内换热，被加热到催化反应所需温度为750K，并进入蜂窝催化燃烧体燃烧，当温度上升到1200K时，燃气再进入另一端的蜂窝蓄热体，并将蓄热体加热到1150K，随后从右端排出，推动向心透平做功；

第七步，经过一段时间，改变四通阀开闭方向，再重复进行下一轮工作；

所述低热值燃气摩尔浓度为0.8-4％时，包括如下步骤：

第一步.关闭天然气阀，关闭空气阀，使含有甲烷的超低热值燃气经过空气过滤器除掉粉尘杂质，进入离心式压气机；

第二步，低热值燃气在压气机内压缩到3.0bar，温度上升到420K，此时，四通阀切换板切换到与水平呈45度位置状态，低热值燃气由右端进入催化燃烧室；

第三步，启动点火器，低热值燃气在催化燃烧室左端起燃，燃气同时在左端蜂窝蓄热体内换热，从催化燃烧室出来的高温高压气体工质进入向心透平，推动向心透平做功；

第四步，切换四通阀切换板至与水平呈135度位置处，同时关闭启动点火器，此时低热值燃气由左端进入催化燃烧室，低热值燃气在左端蜂窝蓄热体内换热，被加热到催化反应所需温度为750K，并进入蜂窝催化燃烧体燃烧，当温度上升到1200K时，燃气再进入另一端的蜂窝蓄热体，并将蓄热体加热到1150K，随后从右端排出，推动向心透平做功；

第五步，当左端蜂窝蓄热体温度下降至不足以将燃气加热至催化反应所需温度时，切换四通阀切换板至与水平呈45度位置处，此时，低热值燃气重新由右端进入催化燃烧室，低热值燃气在右端蜂窝蓄热体内换热，被加热到催化反应所需温度750K，并进入蜂窝催化燃烧体燃烧，当温度上升到1200K时，燃气再进入另一端的蜂窝蓄热体，并将蓄热体加热到1150K，随后从左端排出，推动向心透平做功；

第六步，当右端蜂窝蓄热体温度下降至不足以将燃气加热至催化反应所需温度时，切换四通阀切换板至与水平呈135度位置处，此时，低热值燃气重新由左端进入催化燃烧室，低热值燃气在左端蜂窝蓄热体内换热，被加热到催化反应所需温度为750K，并进入蜂窝催化燃烧体燃烧，当温度上升到1200K时，燃气再进入另一端的蜂窝蓄热体，并将蓄热体加热到1150K，随后从右端排出，推动向心透平做功；

第七步，经过一段时间，改变四通阀开闭方向，再重复进行下一轮工作；

所述低热值燃气摩尔浓度为4-10％时，包括如下步骤：

第一步.关闭天然气阀，打开空气阀，使低热值燃气和空气进行预混，预混后使得混合气中甲烷浓度为3％，混合器经过过滤器除掉粉尘，进入离心式压气机；

第二步.低热值燃气在压气机内压缩到3.0bar，温度上升到420K，此时，四通阀切换板切换到与水平呈45度位置状态，低热值燃气由右端进入催化燃烧室；

第三步，启动点火器，低热值燃气在催化燃烧室左端起燃，燃气同时在左端蜂窝蓄热体内换热，从催化燃烧室出来的高温高压气体工质进入向心透平，推动向心透平做功；

第四步，切换四通阀切换板至与水平呈135度位置处，同时关闭启动点火器，此时低热值燃气由左端进入催化燃烧室，低热值燃气在左端蜂窝蓄热体内换热，被加热到催化反应所需温度为750K，并进入蜂窝催化燃烧体燃烧，当温度上升到1200K时，燃气再进入另一端的蜂窝蓄热体，并将蓄热体加热到1150K，随后从右端排出，推动向心透平做功；

第五步，当左端蜂窝蓄热体温度下降至不足以将燃气加热至催化反应所需温度时，切换四通阀切换板至与水平呈45度位置处，此时，低热值燃气重新由右端进入催化燃烧室，低热值燃气在右端蜂窝蓄热体内换热，被加热到催化反应所需温度为750K，并进入蜂窝催化燃烧体燃烧，当温度上升到1200K时，燃气再进入另一端的蜂窝蓄热体，并将蓄热体加热到1150K，随后从左端排出，推动向心透平做功；

第六步，当右端蜂窝蓄热体温度下降至不足以将燃气加热至催化反应所需温度时，切换四通阀切换板至与水平呈135度位置处，此时，低热值燃气重新由左端进入催化燃烧室，低热值燃气在左端蜂窝蓄热体内换热，被加热到催化反应所需温度为750K，并进入蜂窝催化燃烧体燃烧，当温度上升到1200K时，燃气再进入另一端的蜂窝蓄热体，并将蓄热体加热到1150K，随后从右端排出，推动向心透平做功；

第七步，经过一段时间，改变四通阀开闭方向，再重复进行下一轮工作。