[發明專利]一種利用煙氣低溫潛熱的聯合循環高效清潔發電裝置及方法

在審

• 申請號: 202010549751.4
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111594813A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 李碩;周賢;王長軍;許世森;楊智;何宗偉;劉峻;潘曉偉;王瑞元;倪洋
• 申請（專利權）人: 華能北京熱電有限責任公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: F22B1/18
• 分類號: F22B1/18;F23J15/06;F28B3/04;F01D15/10;F01K11/02;F01K23/10;F02C6/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發明提供的一種利用煙氣低溫潛熱的聯合循環高效清潔發電裝置及方法，降低了聯合循環余熱鍋爐排煙溫度，大幅度回收了聯合循環余熱鍋爐煙氣余熱，提高了能源利用效率，具有顯著的經濟效益；同時提高了進入燃氣輪機燃燒室空氣濕度，降低了氧氣濃度，最終降低了燃燒室內燃燒溫度，減小了燃燒高溫區域，從而達到了降低NOx原始排放濃度和延長燃氣輪機高溫部件壽命的目的，加濕后的干空氣進入燃氣輪機后，提高了燃氣輪機的比功，增加了燃氣輪機的發電量；由于大幅度降低煙氣溫度，緩解了白色煙羽的視覺污染現象，回收的煙氣凝結水可減小電廠水耗。

技術領域

本發明屬于火力發電節能減排領域，具體涉及一種利用煙氣低溫潛熱的聯合循環高效清潔發電裝置及方法。

背景技術

天然氣燃燒后的煙氣中含有大量的水蒸氣，煙氣中水蒸氣的汽化潛熱占天然氣高位發熱量的比例達到10％～11％，目前的天然氣煙氣潛熱基本上都沒有利用而直接排放到環境中。另外，天然氣煙氣中的水蒸氣直接排入大氣，既造成水量損失，又形成白色煙羽現象，造成景觀污染。深度回收利用包括水蒸氣凝結潛熱在內的煙氣余熱，對節省能源和減少污染物排放都有重要意義。煙氣余熱深度利用技術是在尾部煙道增設的冷凝式換熱器，高濕度煙氣在換熱器內與中介水高效換熱，煙氣迅速降溫冷凝，脫除大部分水蒸氣后，送入煙囪。與煙氣換熱的中介水升溫后，可以為聯合循環提供額外的熱源。

此外，天然氣在燃燒過程中生成NOx的濃度主要受溫度影響，熱力型NOx排放量隨溫度升高呈指數上升。向燃氣輪機助燃空氣中注入水蒸氣或水后，濕空氣進入燃氣輪機后，能降低燃燒過程中熱力型NOx的生成。有研究顯示，與干空氣燃燒相比，空氣含濕量增加至15g/kg時，擴散燃燒和預混燃燒NOx排放分別降低了38.8％和12.2％。此外，燃氣輪機助燃空氣濕度提高后，可以提高燃氣輪機比功，從而提高燃氣輪機發電功率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用煙氣低溫潛熱的聯合循環高效清潔發電裝置及方法，解決了現有技術中存在的資源浪費的缺陷。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明提供的一種利用煙氣低溫潛熱的聯合循環高效清潔發電裝置，包括燃氣輪機壓氣機、燃氣輪機燃燒室、燃氣輪機透平、余熱鍋爐、汽輪機、煙氣冷凝換熱器和空氣加濕器，其中，所述燃氣輪機燃燒室上設置有高壓空氣入口，該高壓空氣入口連接燃氣輪機壓氣機的高壓空氣出口；所述燃氣輪機燃燒室上設置有高溫高壓燃氣出口，該高溫高壓燃氣出口連接燃氣輪機透平，所述燃氣輪機透平連接有發電機；所述燃氣輪機透平的煙氣出口連接余熱鍋爐的煙氣入口；余熱鍋爐上設置的水蒸氣出口連接汽輪機，所述汽輪機連接有發電機；所述余熱鍋爐的煙氣出口連接煙氣冷凝換熱器的煙氣入口；所述煙氣冷凝換熱器的底部設置有中介水出口，所述中介水出口連接空氣加濕器；所述空氣加濕器的頂部設置有濕空氣出口，所述濕空氣出口連接燃氣輪機壓氣機的進風口；所述空氣加濕器的底部設置有干空氣入口。

優選地，所述汽輪機上設置有乏汽出口，所述乏汽出口連接凝汽器的入口；所述凝汽器的冷凝水出口連接余熱鍋爐的冷凝水入口。

優選地，煙氣冷凝換熱器和空氣加濕器均為直接接觸式結構。

優選地，所述煙氣冷凝換熱器的內腔中自上至下依次布置有第一除霧器、第一布液層和第一噴淋層；所述煙氣冷凝換熱器的煙氣入口設置在第一噴淋層的下方。

優選地，所述煙氣冷凝換熱器的底部設置有凝結水儲槽，所述凝結水儲槽上開設有凝結水出口；所述凝結水儲槽設置在煙氣入口的下方。

優選地，所述煙氣冷凝換熱器的頂部設置有低溫煙氣出口，所述低溫煙氣出口連接有煙囪。

優選地，所述空氣加濕器的內腔中自上至下依次布置有第二除霧器、第二布液層和第二噴淋層；所述空氣加濕器的中介水出口置于第二噴淋層的下方。