[實用新型]利用污氮氣降低IGCC循環(huán)冷卻水溫度的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420478401.3
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN204082340U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 周賢;許世森;史紹平;王保民;王劍釗;閆姝;方芳;陳新明;穆延非
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;中國華能集團公司
• 主分類號: F02C7/14
• 分類號: F02C7/14
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本實用新型屬于降低IGCC循環(huán)冷卻水溫度技術領域，具體涉及一種利用污氮氣降低IGCC循環(huán)冷卻水溫度的裝置。

背景技術

IGCC是將煤氣化技術和燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)相結合的先進發(fā)電系統(tǒng)，具有較高的發(fā)電效率和良好的環(huán)保性能，IGCC后續(xù)實施CO₂捕集能耗較低。IGCC由兩大部分組成，即煤氣化部分和燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)部分。煤氣化部分主要設備有氣化爐、空分系統(tǒng)、煤氣凈化設備(包括硫回收裝置)等；燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)部分的主要設備有燃氣輪機、余熱鍋爐、汽輪機等。IGCC的工作過程簡要描述為煤在氣化爐中與工業(yè)級純氧和水經(jīng)過氣化反應成為中低熱值煤氣(主要是CO+H₂)，經(jīng)過凈化后，除去粗煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，使之變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，進入燃氣輪機的燃燒室燃燒，然后高溫氣體工質驅動燃氣透平作功，燃氣輪機排氣則進入余熱鍋爐加熱給水，產(chǎn)生過熱蒸汽驅動蒸汽輪機作功。

在空分系統(tǒng)中，空氣經(jīng)過壓縮、深冷與精餾等過程，可以獲得工業(yè)級純氧，部分高純度氮氣，以及純度不太高的污氮氣。空分系統(tǒng)中的絕大部分氮氣最終以污氮氣形式存在。這部分污氮氣基本不含水，污氮氣離開空分系統(tǒng)的溫度也略低于常溫。IGCC電站的空分系統(tǒng)可分為升壓空分與低壓空分，升壓空分系統(tǒng)通常將污氮氣回注燃氣輪機。而低壓空分系統(tǒng)的污氮氣為常壓狀態(tài)，回注燃氣輪機將耗費大量的壓縮功，電站效率顯著降低，通常的辦法是將污氮直接排空。

降低汽輪機背壓，可提高汽輪機的出力，提高發(fā)電效率。降低汽輪機背壓最有效辦法是通過降低冷源溫度的方法，即降低循環(huán)冷卻水的溫度。循環(huán)冷卻水通常是在濕式冷卻塔中與大氣空氣直接接觸換熱，實現(xiàn)降溫。上述具體過程為循環(huán)冷卻水在汽輪機凝汽器中吸收汽輪機排汽熱量，實現(xiàn)汽輪機排汽冷凝，循環(huán)冷卻水同時升溫；再將循環(huán)冷卻水以噴霧方式，噴淋到冷卻塔內的換熱填料上，填料提供了更大的接觸面，通過循環(huán)冷卻水與空氣的接觸，達到換熱效果。換熱的推動力為循環(huán)冷卻水溫度與空氣濕球溫度的差值，表現(xiàn)為循環(huán)冷卻水與空氣之間的焓差，這部分焓差包含兩部分，一部分是空氣與循環(huán)冷卻水之間的溫差，另一部分是空氣與循環(huán)冷卻水之間的水蒸氣濃度差。冷卻塔的冷卻能力是以循環(huán)冷卻水溫度與空氣濕球溫度的差值來衡量的。濕球溫度越低，水冷卻后的溫度也越低，濕球溫度是冷卻塔的冷卻極限溫度。也就是說，無論冷卻塔設計多么先進，冷卻后的水都只能理論上接近大氣的濕球溫度。

由于污氮氣是基本不含水的介質，其溫度也略低于常溫，因此污氮氣的濕球溫度顯著低于大氣的濕球溫度，如果將污氮氣通入冷卻塔，可以有效降低循環(huán)冷卻水溫度，從而降低汽輪機背壓，提高汽輪機的出力，提高發(fā)電功率。

發(fā)明內容

為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種利用污氮氣降低IGCC循環(huán)冷卻水溫度的裝置，能夠有效降低循環(huán)冷卻水溫度，提高汽輪機的出力，提高發(fā)電效率。

為達到以上目的，本實用新型采用如下技術方案：

利用污氮氣降低IGCC循環(huán)冷卻水溫度的裝置，包括冷卻塔以及通入冷卻塔底部的通有污氮氣的管道，在所述管道上設置有多個均勻分布的配氣噴嘴。

所述冷卻塔無需改造或進行了改造，所述改造了的冷卻塔是在冷卻塔換熱填料的底部另外增加有一層底部換熱填料，所述通有污氮氣的管道融入增加的底部換熱填料下部。

所述冷卻塔為自然通風濕式冷卻塔或機力通風濕式冷卻塔。

本實用新型和現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：

1、本實用新型中污氮氣通入濕式冷卻塔，利用污氮氣濕球溫度低的特點，可有效降低循環(huán)冷卻水溫度，提高汽輪機的出力，提高發(fā)電效率。

2、本實用新型對于機力通風濕式冷卻塔，由于污氮氣濕球溫度低，可以減少吸入空氣的量，減少風機電耗。

本實用新型可以廣泛用于采用深冷空分與濕式冷卻塔的IGCC電站中，特別是采用低壓空分系統(tǒng)的IGCC電站；本實用新型同樣可以應用于任何存在深冷空分與循環(huán)冷卻水需求的場合。

附圖說明

圖1為污氮氣通入自然通風濕式冷卻塔(無需改造冷卻塔)。

圖2為污氮氣通入機力通風濕式冷卻塔(無需改造冷卻塔)。

圖3為污氮氣通入自然通風濕式冷卻塔(改造冷卻塔)。

圖4污氮氣通入機力通風濕式冷卻塔(改造冷卻塔)。

具體實施方式

以下結合附圖及具體實施例，對本實用新型作進一步的詳細描述。

實施例一