[发明专利]联产水的燃气轮机系统及燃气轮机联产水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源动力供应系统，尤其涉及联产水的燃气轮机系统及燃气轮机联产水的方法。

背景技术

岛屿、海上平台、舰船等由于受自然区位等条件限制，导致了无法实现能源动力及饮用水自给。通过船舶运输能源和淡水进行补给，具有运输高成本、补给不稳定等问题。海水淡化技术的发展与工业应用，已有半个世纪的历史，在此期间形成了以多级闪蒸、反渗透和多效蒸发为主要代表的工业技术。专家普遍认为，今后三、四十年在工业应用上，仍将是以这三项技术为主。

燃气轮机是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。在空气和燃气的主要流程中，有空气压缩机、燃烧室和涡轮这三大部件组成的燃气轮机循环，通称为简单循环。大多数燃气轮机均采用简单循环方案，因为它的结构最简单，而且最能体现出燃气轮机所特有的体积小、重量轻、启动快、无需冷却水等一系列优点。然而，燃气轮机在现有技术中无法实现动力与水的联合生产与供给。

发明内容

本发明的目的在于提供联产水的燃气轮机系统以及动力与水联合供应方法，以克服现有技术中能源动力与淡水供应系统存在的上述问题。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：

联产水的燃气轮机系统，包括氨供给装置、燃烧室、压气机、涡轮和水收集装置，该氨供给装置能连接燃烧室以将氨供给燃烧室，该压气机连接燃烧室以压缩空气并供给到燃烧室，该燃烧室连接涡轮以通过燃烧室燃烧产生的气体推动涡轮运转并由排气通路排出，该水收集装置设在排气通路上并收集排气中的水。

联产水的燃气轮机系统可以在输出动力的同时供应水。由于燃烧室内不存在碳基燃料燃烧，氨燃烧后成为N₂和H₂O，因此本系统无二氧化碳排放。控制氨在燃烧室中完全燃烧，水收集装置中即可得到纯净水。排气通路中氨燃烧生成的水以水蒸气的形式存在，水蒸气经由自然降温冷凝在排气通路中，再经由水收集装置集中收集。

一实施例之中：该水收集装置包含有冷凝机构。冷凝机构可加速水蒸气的冷凝速率，提供液态纯净水的产生效率。

一实施例之中：该氨供给装置供给的氨为液态氨，该液态氨经过该冷凝机构而从液态氨变化为气态氨，而将排气通路中的水蒸气冷凝为液态水。由于液氨的气化潜热较高(在-33.41℃和101.325kPa下，气化潜热达1371.18kJ/kg)，可使水蒸气温度显著降低，甚至降低至冰点以下，联产纯度较高的冰。

一实施例之中：该氨供给装置供给的氨为液态氨，该液态氨经过该冷凝机构而从液态氨变化为气态氨，而将排气通路中的水蒸气冷凝为固态水。

一实施例之中：该联产水的燃气轮机系统还包括氮气收集装置，该氮气收集装置连接排气通路以收集氮气。由于氨在空气中燃烧反应的产物为水和氮气，水收集装置设在排气通路上收集排气中的水，该燃烧反应生成的氮气与空气中氮气一并被氮气收集装置收集为高纯氮。

一实施例之中：该联产水的燃气轮机系统还包括发电机，该涡轮连接发电机以驱动该发电机输出电能。进一步地实现电能和纯净水的联合生产。

一实施例之中：该联产水的燃气轮机系统，还包括氨裂解装置，该氨供给装置连接氨裂解装置以为氨裂解装置提供氨，该氨裂解装置分解氨并生成有氢气，该氨裂解装置连接燃烧室以为燃烧室提供包含有氢气的燃料。

该氨裂解装置能分解部分液氨并生成有氢气，该氨裂解装置连接燃烧室以为燃烧室提供包含有氢气和氨的燃料。其中：该氢的燃点低于氨的燃点，故氢在燃烧室内先燃烧放热以点燃燃烧室的氨，氢能加速燃烧进程，从而改善氨燃料的燃烧性能。本实施例中无需增加烃类燃料，因增加的烃类燃料需要额外的燃料存储、输送和控制系统，使系统趋于复杂。

一实施例之中：该联产水的燃气轮机系统，还包括热交换器，该热交换器配合燃烧室的排气，以使燃烧室的排气产生的热量经由换热器导入氨裂解装置以为氨裂解反应提供反应热。

氨裂解反应为吸热反应，氨裂解装置由燃烧室的排气产生的热量提供裂解反应温度，并且无需增加额外的加热能源，提升了该该联产水的燃气轮机系统的能源利用效率。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：

将空气压入燃烧室中与氨混合燃烧，燃烧产生的气体推动涡轮转动，并收集涡轮排气中的水。