CN102562364A - 燃气循环尾气制冷混合气除湿加热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃气循环尾气制冷混合气除湿加热系统，可燃气和空气分别进入混合气腔，混合气腔出来的混合气经混合气冷却除雾器除湿后进入混合气预热器加热，再由增压器送入低热值燃气发电机组，低热值燃气发电机组所排烟气接入溴化锂制冷机的热媒进口；溴化锂制冷机的冷冻水出口与混合气冷却除雾器的冷却器进水口连接，混合气冷却除雾器的冷却器出水口与溴化锂制冷机的冷冻水进口连接；溴化锂制冷机的冷却水出口与预热器进水口连接，预热器出水口与冷却塔上水管连接，冷却塔出水管与溴化锂制冷机的冷却水进口连接。该燃气循环尾气制冷混合气除湿加热系统能够提高燃烧效率及出力，减少排烟热损失，对烟气进行余热利用，提高系统的可靠性。

Description

燃气循环尾气制冷混合气除湿加热系统
技术领域
本发明涉及一种低热值燃气发电机组，特别涉及一种燃气循环尾气制冷混合气除湿加热系统。
背景技术
低热值燃气发电机组是适应环保要求和市场新环境而开发的新型发电机组，通常以瓦斯气、沼气等为燃料，变废为宝，排放污染低，是取代燃油、燃煤机组的新型绿色环保动力。
低热值燃气发电机组工作时，依次包括进气、压缩、燃烧膨胀及排气过程，可燃气经燃气过滤器过滤后，依次经阻火器、电磁阀、调压阀，从混合气腔的燃气入口进入混合气腔；自然空气经过空气过滤器过滤后从混合气腔的空气入口进入混合气腔，从混合气腔出来的混合气经增压器增压后进入低热值燃气发电机组，低热值燃气发电机组排放的烟气进入排气总管，排气总管的出口安装有消声器。
自然空气由干空气和水蒸气组成，即自然空气中含有水分，尤其湿度高的季节，含湿量可达20g/Nm3以上，水在气态下比在液态下体积膨胀1600余倍，因此自然空气中的水分占据了一定的体积。空气的相对湿度达到100％时，空气中的水分达到饱和，此时的空气温度称为露点温度，空气温度下降到露点温度时，空气中的水蒸汽就会凝结成露。
从抽放站出来的瓦斯气、沼气中也必然含有大量的水份并且浓度不稳定，湿燃气与湿空气混合而成的混合气湿度很大，含有大量水份的混合气进入发电机组内，将导致机组的缸套磨损、点火困难，导致机组的可靠性下降，出力不够，使用效率低，并且增加了设备的维护和保养成本。当混合气的相对湿度达到100％时，混合气中的水分达到饱和，此时的混合气温度称为露点温度，混合气温度下降到露点温度时，混合气中的水蒸汽就会凝结成露。
在低热值燃气发电机组的缸体中，可燃气与一定比例的空气混合燃烧膨胀做功，在燃烧过程中，混合气中含有的水蒸气并不参与燃烧，却要吸收热量成为高温烟气排放，浪费了大量的热能；此外，由于水蒸气的存在，需要送入更多的燃气和空气以满足燃烧及出力的需要，更增加了排烟热损失。
根据热力学第二定律，热不能自发地从低温物体转移到高温物体，要实现这个过程，必须消耗一定的功，才能使低温物体的温度更低，达到制冷的目的。溴化锂吸收式制冷机是一种以热源为动力的制冷机，主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器四大部分以及热交换器和溶液泵等设备组成。溴化锂制冷机内部为真空环境，例如蒸发器的壳程保持绝对压力为6.54mmHg，水在5℃沸腾，将冷剂水喷进去就会沸腾蒸发，当温度较高的冷冻水（例如为12℃）流经蒸发器的管程，那么喷淋在铜管外的冷剂水就要从铜管上吸收热量而蒸发，铜管内的冷冻水温度就降低了（12℃→7℃）；冷剂水蒸发后，蒸发器的压力就会升高，为了保持蒸发器内的压力很低（6.54mmHg），吸收器通过喷淋溴化锂浓溶液吸收水蒸汽，吸收水蒸汽后的溴化锂溶液变成稀溶液，浓度降低不能再吸收水蒸气；再通过发生器对稀溶液进行浓缩，向发生器中通入热媒介质，对稀溶液进行间接加热，使稀溶液中的水分蒸发后溶液得到浓缩，保持吸收能力；发生器分离出的水蒸气在冷凝器中由冷却水进行间接冷却，重新变成液态的冷剂水进入蒸发器喷淋，如此循环不息。因此溴化锂制冷机的外接管路有冷冻水进口、冷冻水出口；冷却水进口、冷却水出口；热媒进口、热媒出口。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种燃气循环尾气制冷混合气除湿加热系统，能够提高低热值燃气发电机组的燃烧效率，降低自耗电量，减少排烟热损失，同时对排放的烟气进行余热利用，提高整个系统的可靠性及效率。
为解决以上技术问题，本发明所提供的一种燃气循环尾气制冷混合气除湿加热系统，可燃气和空气分别进入混合气腔进行混合成为混合气，所述混合气由增压器送入低热值燃气发电机组，所述低热值燃气发电机组所排烟气进入排气总管，还包括混合气冷却除雾器、混合气预热器、溴化锂制冷机和冷却塔，所述混合气腔的出气口接入所述混合气冷却除雾器的入气口，所述混合气冷却除雾器的出气口接入所述混合气预热器的入气口，所述混合气预热器的出气口接入所述增压器的入气口；所述低热值燃气发电机组排气总管的出口接入所述溴化锂制冷机的热媒进口；所述溴化锂制冷机的冷冻水出口与所述混合气冷却除雾器的冷却器进水口连接，所述混合气冷却除雾器的冷却器出水口与所述溴化锂制冷机的冷冻水进口连接；所述溴化锂制冷机的冷却水出口与所述混合气预热器的预热器进水口连接，所述混合气预热器的预热器出水口与所述冷却塔的冷却塔上水管连接，所述冷却塔的冷却塔出水管与所述溴化锂制冷机的冷却水进口连接。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：（1）利用低热值燃气发电机组排放的烟气驱动溴化锂制冷机制取冷冻水，有效地利用了低热值燃气发电机组所排烟气的余热。（2）混合气冷却除雾器由表面冷却器、除雾器合二为一组成，低温冷冻水进入表面冷却器，与流经表面冷却器的混合气进行间接换热，将混合气的温度冷却至露点温度以下，混合气中的水蒸气凝结成水珠，并沿表面冷却器壁流入排水槽，混合气骤冷产生的残余水雾则由除雾器捕捉也进入排水槽，除湿冷却后的干混合气中的可燃气与氧气的浓度均得到提高，再进入混合气预热器加热后进入低热值燃气发电机组。（3）水蒸气不但不参与燃烧，还要吸收热量成为高温烟气排放，混合气经过去湿以后，随高温烟气排放到大气中的水蒸汽量下降，排烟热损失显著下降。（4）湿混合气去除水份后成为干混合气，浓度提高且更加稳定，出力更高；去湿后流经的通道不会发生锈蚀；进入低热值燃气发电机组后更容易点火，缸体也不容易腐蚀，维护和保养成本低。（5）溴化锂制冷机中，低热值燃气发电机组的烟气所释放的热量及冷冻水降温所释放的热量需要由冷却水带走，为了使冷却水能够循环使用，必须使用冷却塔对升温后的冷却水进行降温，降温后的冷却水重新进入溴化锂制冷机中，冷却水带走的热量与冷却水的流量及温差有关；本发明将从溴化锂制冷机中出来的高温冷却水首先送至混合气预热器，在混合气预热器中，高温冷却水与冷混合气进行间接换热，冷混合气的温度得以提升，而高温冷却水释放热量后温度下降，再进入冷却塔冷却，经冷却塔降温后的冷却水从冷却塔出水管流出，重新进入溴化锂制冷机的冷却水进口，混合气预热器及既回收了高温冷却水的余热，使冷混合气温度得到提升，又减轻了冷却塔的负荷，加大了溴化锂制冷机的冷却水进出口温差，降低了冷却塔风机的电耗，又可以减轻冷却水循环泵的功耗。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。
图1为本发明燃气循环尾气制冷混合气除湿加热系统的示意图。
图中：1自然空气；2空气过滤器；3混合气冷却除雾器；3a冷却器进水口；3a’冷却器出水口；3b排水槽；4混合气预热器；4a混合气入口；4a’混合气出口；4b预热器进水口；4b’预热器出水口；5溴化锂制冷机；5a冷冻水进口；5a’冷冻水出口；5b冷却水进口；5b’冷却水出口；5c热媒进口；5c’热媒出口；6冷却塔；6a冷却塔上水管；6a’冷却塔出水管。
具体实施方式
如图1所示，本发明燃气循环尾气制冷混合气除湿加热系统，包括低热值燃气发电机组，可燃气经燃气过滤器过滤后，依次经阻火器、电磁阀、调压阀，从混合气腔的燃气入口进入混合气腔；自然空气1经过空气过滤器2过滤后，从混合气腔的空气入口进入混合气腔。混合气腔的出气口接入混合气冷却除雾器3的入气口，混合气冷却除雾器3的出气口接入混合气预热器4的混合气入口4a，混合气预热4的混合气出口4a’接入增压器的入气口，混合气经增压器增压后进入低热值燃气发电机组，低热值燃气发电机组排放的烟气进入排气总管，排气总管的出口安装有消声器。
溴化锂制冷机选用烟气型溴化锂制冷机，低热值燃气发电机组排气总管消声器的出口接入溴化锂制冷机5的热媒进口5c，释放热量后的尾气从热媒出口5c’排出。溴化锂制冷机5的冷冻水出口5a’与混合气冷却除雾器3的冷却器进水口3a连接，混合气冷却除雾器3的冷却器出水口3a’与溴化锂制冷机5的冷冻水进口5a连接。
溴化锂制冷机5的冷却水出口5b’与混合气预热器4的预热器进水口4b连接，混合气预热器4的预热器出水口4b’与冷却塔6的冷却塔上水管6a连接，冷却塔6的冷却塔出水管6a’与溴化锂制冷机5的冷却水进口5b连接。
混合气冷却除雾器3由表面冷却器、除雾器合二为一组成，低温冷冻水进入表面冷却器，与流经表面冷却器的混合气进行间接换热，将混合气的温度冷却至露点温度以下，混合气中的水蒸气凝结成水珠，并沿表面冷却器壁流入排水槽3b，混合气骤冷产生的残余水雾则由除雾器捕捉进入排水槽3b，除湿冷却后的干混合气中可燃气及氧气的浓度均得到提高，再从混合气预热器4的混合气入口4a进入混合气预热器4，利用高温冷却水对冷混合气进行间接加热，加热后的干混合气从混合气预热器4的混合气出口4a’排出后进入增压器，然后进入低热值燃气发电机组。
以上仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种燃气循环尾气制冷混合气除湿加热系统，可燃气和空气分别进入混合气腔进行混合成为混合气，所述混合气由增压器送入低热值燃气发电机组，所述低热值燃气发电机组所排烟气进入排气总管，其特征在于：还包括混合气冷却除雾器、混合气预热器、溴化锂制冷机和冷却塔，所述混合气腔的出气口接入所述混合气冷却除雾器的入气口，所述混合气冷却除雾器的出气口接入所述混合气预热器的入气口，所述混合气预热器的出气口接入所述增压器的入气口；所述低热值燃气发电机组排气总管的出口接入所述溴化锂制冷机的热媒进口；所述溴化锂制冷机的冷冻水出口与所述混合气冷却除雾器的冷却器进水口连接，所述混合气冷却除雾器的冷却器出水口与所述溴化锂制冷机的冷冻水进口连接；所述溴化锂制冷机的冷却水出口与所述混合气预热器的预热器进水口连接，所述混合气预热器的预热器出水口与所述冷却塔的冷却塔上水管连接，所述冷却塔的冷却塔出水管与所述溴化锂制冷机的冷却水进口连接。
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