[發明專利]一種燃氣輪機的脫硝系統和方法

有效

• 申請號: 201711038818.2
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107789984B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 劉昊楊;李蘇輝
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01D53/94
• 分類號: B01D53/94;B01D53/56;F02C6/00
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 薛峰;劉長江

本發明提供了一種燃氣輪機的脫硝系統和方法，該脫硝系統包括：燃氣輪機和還原劑供應裝置。利用連通至燃氣輪機的透平一級動葉片后部的還原劑輸出管路向透平內提供脫硝還原劑；燃氣輪機的燃燒室排出煙氣中的氮氧化物與脫硝還原劑在燃氣輪機透平中接觸進行選擇性非催化還原反應，完成對煙氣的脫硝。其中還原劑進入透平反應前可以經過等離子體處理，產生更多自由基，利于脫硝反應的進行。利用本發明提供的技術方案，由于在燃氣輪機透平內實現脫硝，充分利用了燃氣輪機透平中壓力高、轉速快，不僅有助于還原劑和煙氣的混合，促進脫硝反應，提高脫硝效率，還可以減少后處理設備，降低系統復雜程度以及設備投資費用。

技術領域

本發明涉及煙氣脫硝方法，特別是涉及一種燃氣輪機的脫硝系統和方法。

背景技術

以燃氣輪機為核心的聯合循環發電是一種先進的發電方式，具有效率高、啟停快、污染物較燃煤電站低的特點，在節能減排中發揮重要的作用。現代燃氣輪機的發展趨勢是提高透平進口溫度(燃燒室出口溫度)，以提高效率。但燃燒室出口溫度提高將排放含氮氧化物(NO_x)更高的煙氣。NO_x作為燃氣輪機排放的主要污染物之一，能引發酸雨、光化學污染以及霧霾問題，危害人體健康。

目前火電站煙氣后處理方法主要有兩種：選擇性非催化還原(selective non-catalytic reduction SNCR)與選擇性催化還原(selective catalytic reduction,SCR)。SNCR的工作溫度區間約為800至1200℃，而SCR的工作區間一般在300至400℃。燃氣輪機透平出口煙氣溫度約為500至600℃，低于SNCR的工作溫度區間，因而燃氣輪機聯合循環電廠一般采用SCR方法。然而SCR方法脫硝需要昂貴的催化劑、設備投資大、較高的壓力損失而導致發電效率降低等缺點。另外，隨著可再生能源(如太陽能、風電)的增多，電網需要燃氣輪機電站頻繁啟停進行調峰，燃氣輪機啟動過程中的NO_x排放也受到重視。比如，近年來歐盟開始限制燃機啟動階段的NO_x排放，SCR后處理裝置在燃氣輪機啟動階段時溫度較低，無法有效工作。

發明內容

本發明的一個目的是要提供一種燃氣輪機的脫硝系統，能夠減少SCR和SNCR反應器。

本發明一個進一步的目的是要減小壓力損失，提高燃氣輪機效率。

本發明另一個進一步的目的是要提供一種燃氣輪機透平中的脫硝方法，提高脫銷效率。

特別地，本發明提供了一種燃氣輪機的脫硝系統，包括：

燃氣輪機，其包括壓氣機、燃燒室以及燃氣輪機透平，燃氣輪機透平用于將燃燒室內燃料燃燒產生的能量轉化為機械能；還原劑供應裝置，其用于提供還原燃燒排出煙氣中的氮氧化物的脫硝還原劑，并且還原劑供應裝置的還原劑輸出管路連通至燃氣輪機的透平一級動葉片后部，以使得氮氧化物在燃氣輪機透平中被還原。

優選地，還原劑供應裝置包括：還原劑儲罐，用于儲存脫硝還原劑；蒸發器，與還原劑儲罐連接，用于將液態的脫硝還原劑蒸發為氣態脫硝還原劑；氣態脫硝還原劑通過還原劑輸出管路輸送至燃氣輪機的透平一級動葉片后部。

優選地，還原劑供應裝置還包括：單向閥，用于控制還原劑輸出管路輸送氣態脫硝還原劑至燃氣輪機透平的一級動葉片后部。

優選地，還原劑供應裝置還包括等離子體反應器，設于還原劑供應裝置的還原劑輸出管路的旁路上，為燃氣輪機透平提供等離子體處理后的脫硝還原劑，流經等離子體反應器脫硝還原劑占脫硝還原劑質量總量的0～100％；分流閥，用于調節蒸發器輸出的氣態脫硝還原劑分流至還原劑輸出管路和其旁路中的質量比。

優選地，還原劑供應裝置還包括等離子體反應器電源，與等離子體反應器電連接為其提供電能。