[發明專利]聯合循環發電設備

無效

• 申請號: 201380015368.9
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN104254673A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: R.卡羅尼;A.里莫亞;D.奧爾斯森;J.迪伊茨曼恩;C.佩德蒂;T.努格羅霍;E.康特;G.L.阿戈斯蒂內里
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司
• 主分類號: F01K23/06
• 分類號: F01K23/06;F01K23/08;B01D53/14;F02C6/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;肖日松

技術領域

本發明涉及聯合循環發電設備(CCPP)，它包括燃氣渦輪設備、利用來自燃氣渦輪設備的熱排氣加熱的熱回收蒸汽發生器(HRSG)，以及被所產生的蒸汽驅動的蒸汽渦輪設備。

背景技術

在US?5,839,269中顯示了這種CCPP。在該已知的CCPP中，對蒸汽渦輪設備提供高壓渦輪、中壓渦輪和低壓渦輪，其中，在蒸汽發生器中產生高壓和中壓蒸汽，以驅動高壓或中壓渦輪，并且在中壓渦輪中膨脹的蒸汽用來驅動低壓渦輪。在US?5,839,269的CCPP中，還提供下者：低壓降低的蒸汽可被引導離開蒸汽發生器的足夠熱的給水箱，并且通過合適的蒸汽入口饋送到低壓渦輪的中間級中。

另外，US?5,839,269公開了一系列用于優化燃氣渦輪設備的設計和優化燃氣渦輪的運行的措施。

燃氣渦輪設備和其它大型燃燒設備典型地以基于烴的燃料運行。這不可避免地會在運行期間產生碳氧化物，尤其是二氧化碳，二氧化碳是溫室氣體，并且對環境有害，因此應當從燃氣渦輪設備的廢氣中分離出二氧化碳。原則上，可使用已知的廢氣凈化設備，其布置在相應的燃燒工藝下游，并且具有吸收區段和再生區段。使用由較濃縮的碳酸胺溶液形成的胺-水-系統，可在較低的溫度下吸收在特定的廢氣所流過的吸收區段內攜帶的二氧化碳。濃縮的碳酸胺溶液隨后可在再生區段中在高溫下轉化成濃度較低的碳酸胺溶液，其中，二氧化碳釋放，并且離開且隨后被收集和存儲。為了代替這樣的胺系統，還可使用其它廢氣凈化系統，例如使用冷凍氨的系統。

從US?2011/0314815?A1中大體了解到對上面描述的CCPP配備下游廢氣凈化設備。在US?2011/0314815?A1中顯示了，如果燃氣渦輪設備以排氣再循環運行，使得在燃燒期間基本僅剩余完全氧化的烴(即，二氧化碳和水(和N₂))，則容量較小的廢氣凈化設備可以是足夠的。否則，未表明將廢氣凈化設備最佳地結合到CCPP中。

發明內容

因此，本發明的目的是以最佳方式使CCPP與廢氣凈化設備連接，以供應加熱凈化設備的再生區段所必需的熱能，以及使用剩余熱來提高蒸汽渦輪設備的性能。

特別地，根據本發明，在燃氣渦輪設備和熱回收蒸汽發生設備的下游提供廢氣凈化設備，氣體凈化設備包括吸收區段和再生區段，其中，在廢氣流過的吸收區段的內部，廢氣中攜帶的二氧化碳在較低的溫度下被胺-水-系統吸收，從而形成濃度(較)高的碳酸胺溶液，并且其中，濃縮碳酸胺溶液在再生區段中在升高的溫度下轉化成較淡的碳酸胺溶液，從而放出二氧化碳，二氧化碳被引導開，其中，可用蒸汽加熱再生區段，并且可通過熱交換器將在再生區段中產生的、具有升高的溫度的較淡的碳酸胺溶液供應回吸收區段中供再次使用，并且熱能可在熱交換器中在濃度較低的碳酸胺溶液和供應到再生區段的濃度較高的碳酸胺溶液之間交換。

根據本發明的第一方面，用于使胺溶液再生的熱通過來自蒸汽渦輪和/或蒸汽發生器的蒸汽而引入到再生區段中，并且使用來自具有升高的溫度的再生胺溶液的熱來預熱被引導離開吸收區段的高濃度的碳酸胺溶液。從而可基本減少使胺溶液再生所需的熱能。

根據優選實施例，在特定溫度下用飽和蒸汽加熱再生區段。溫度水平僅取決于蒸汽壓力是有利的，使得可用蒸汽壓力來調整期望溫度。

在具有高壓蒸汽渦輪、中壓蒸汽渦輪和低壓蒸汽渦輪的蒸汽渦輪設備的情況下，可從中壓渦輪的出口和低壓渦輪的入口之間的連接中獲得用于加熱再生區段的蒸汽。

根據本發明的有利實施例，由于加熱再生區段而產生的熱的冷凝物可供應到熱回收蒸汽發生器的蒸發器，以便產生額外的低壓蒸汽，蒸汽隨后可供應到低壓渦輪的級，其中，如有必要，該蒸汽在引入到低壓渦輪中之前，被引導通過蒸汽發生器的過熱器，以便增加其功率輸出。

有利地，可能需要被引導遠離吸收區段的熱能可用來預熱用于蒸汽發生器的給水。

因此僅需要根據本發明略微修改蒸汽回路，以對廢氣凈化設備供應必要的熱能，以及/或者使用產生的余熱來提高蒸汽渦輪設備的性能，即，在新的額外壓力水平(與標準的水-蒸汽循環相比)中使用熱的冷凝物。

根據本發明的特別有利的實施例，可在126℃的溫度下實施胺溶液在再生區段中的再生，這與大約145℃的可行工藝溫度相反，其中，二氧化碳在低于最佳工藝溫度下從供應到再生區段的高濃度碳酸胺溶液中分離出來。在這里這是可以接受的，因為加熱再生區段所必需的熱能因此不成比例地減少，使得CCPP的性能及其效率可基本提高。因此，與無下游廢氣凈化的CCPP相比，僅需容忍較小的性能損失。