CN108709216A - 一种燃气蒸汽联合循环与脱碳系统联合供热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于供热发电技术领域,尤其涉及一种燃气蒸汽联合循环与脱碳系统联合供热系统,包括互相连接的:燃气蒸汽联合循环单元,二氧化碳捕集单元和用户热网单元;所述燃气蒸汽联合循环单元中余热锅炉通过低温烟气换热器分别与压气机和鼓风机相连;所述二氧化碳捕集单元中包含鼓风机、吸收塔、贫富液换热器、解析塔、再沸器、二氧化碳分离器、二氧化碳压缩单元;二氧化碳压缩单元通过第一换热器释放二氧化碳,再沸器通过第二换热器与汽轮机的中压缸连接,再沸器通过第三换热器与余热锅炉连接;所述用户热网单元通过第四换热器将由第四换热器、低温烟气换热器、第三换热器、第一换热器、第二换热器依次首尾连接所构成热网回路与热网用户连接。
Description
技术领域
本发明属于供热发电技术领域,尤其涉及一种燃气蒸汽联合循环与脱碳系统联合供热系统。
背景技术
近年来温室效应已经成为严重的全球性环境问题之一,对全球生态环境及人类生活具有严重威胁。二氧化碳在温室气体中占重要地位。使用燃气蒸汽联合循环热电联产具有电厂整体效率高,环境污染小,调峰能力好等优点,燃气蒸汽联合循环热电联产系统的发展越来越被重视。
碳捕集技术是燃煤电站二氧化碳减排的重要途径之一,其中利用二乙醇胺溶液(MEA)对烟气中的二氧化碳进行化学吸收的方法具有吸收效率快,对电厂影响小,技术较为成熟等优点,具有很好的应用前景。
在燃煤电站中可使用中低压缸抽汽为吸收剂再生提供热量,但燃气蒸汽联合循环机组蒸汽量较少,尤其是需要抽汽供热的机组,抽蒸汽为脱碳系统供热会严重影响汽轮机安全稳定运行。抽汽后余热锅炉内低温段蒸汽流量减少,排烟温度升高,降低了系统效率。同时抽汽为供热、脱碳系统提供热量的过程中浪费了大量热,会为电厂带来严重的效率惩罚。
发明内容
为解决燃气蒸汽联合循环供热机组脱碳过程抽蒸汽量大影响汽轮机运行,且浪费大量热量的问题,本发明提出了一种燃气蒸汽联合循环与脱碳系统联合供热系统,包括互相连接的:燃气蒸汽联合循环单元,二氧化碳捕集单元和用户热网单元;所述燃气蒸汽联合循环单元中所包含的压气机、燃烧室、透平、余热锅炉通过管路依次相连,压气机、透平、汽轮机与发电机同轴串联排列,汽轮机包括高压缸、中压缸、低压缸分别与余热锅炉连接,余热锅炉通过低温烟气换热器分别与压气机和鼓风机相连;所述二氧化碳捕集单元中包含依次连接的鼓风机、吸收塔、贫富液换热器、解析塔、再沸器,解析塔的顶部依次与二氧化碳分离器、二氧化碳压缩单元相连;二氧化碳压缩单元通过第一换热器释放二氧化碳,再沸器通过第二换热器与汽轮机的中压缸连接,再沸器通过第三换热器与余热锅炉连接;所述用户热网单元通过第四换热器将由第四换热器、低温烟气换热器、第三换热器、第一换热器、第二换热器依次首尾连接所构成热网回路与热网用户连接。
所述吸收塔的底部依次通过吸收液泵、贫富液换热器与解析塔的顶部连接;所述解析塔底部依次通过再沸器、贫富液换热器与吸收塔的顶部连接。
所述第四换热器前后设置第一阀门和第二阀门。
所述第二换热器与第四换热器之间的管路通过第三阀门与余热锅炉连接,再沸器与第三换热器之间的管路通过第四阀门与第一换热器连接。
所述压气机将空气压缩后送入燃烧室,烟气进入透平膨胀做功,做功后的烟气进入余热锅炉放热,放热后的烟气经过第一换热器再次放热后,一部分与新空气一起进入压气机进行再循环,另一部分经过二氧化碳捕集单元处理后排出。
所述低压缸通过凝汽器、给水泵与余热锅炉连接,水经过给水泵加压后进入余热锅炉,加热至过热蒸汽后进入汽轮机的高压缸做功,高压缸排汽返回余热锅炉再次加热后进入汽轮机中压缸做功,中压缸排汽与部分余热锅炉低压过热器加热的蒸汽一同进入汽轮机低压缸做功。低压缸排汽进入凝汽器冷却后,继续循环。
所述中压缸抽汽为再沸器提供热量,放热后的抽汽回到余热锅炉低压过热器再热后进入低压缸做功。
本发明的有益效果在于:燃气蒸汽联合循环发电系统可以根据供热需求的调整切换两种集成方式,实现能量的梯级回收利用,在脱除二氧化碳的同时时仍然高效发电,降低系统的热量浪费和碳捕集带来的效率惩罚,并减少抽汽对汽轮机运行产生的影响,实现系统的清洁高效安全运行。
在系统需要供热时,利用烟气余热,再沸器出口蒸汽余热,二氧化碳压缩余热,中压缸抽汽的较高品味部分热,为供热系统梯级提供热量,将余热回收后的烟气进行再循环,提高二氧化碳浓度,降低碳捕集能耗。
在系统不需要供热时,利用再沸器出口的蒸汽回收这些热量返回余热锅炉低压过热器,达到保证脱碳、供热系统稳定运行又减少脱碳、供热能耗,实现能量的梯级回收利用,抽汽放热后,进行再热,保持低压过热器中蒸汽流量稳定,降低排烟温度。返回低压缸做功,减小对汽轮机运行的影响,保证机组安全稳定运行,使系统在有无供热需求时都能高效清洁运行,提高系统能源利用效率与综合性能。
附图说明
图1为可调控的燃气蒸汽联合循环与脱碳系统联合供热系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。
如图1所示。本发明提出了一种燃气蒸汽联合循环与脱碳系统联合供热系统,其中燃气蒸汽联合循环单元由压气机1,燃烧室2,透平3,余热锅炉4,汽轮机高压缸5,中压缸6,低压缸7,凝汽器10,给水泵11,发电机组成8。二氧化碳捕集单元由烟气鼓风机12,吸收塔13,吸收液泵14,贫富液换热器15,解析塔16,再沸器17,二氧化碳分离器18,二氧化碳压缩单元19组成。用户热网单元由热网用户,热网水循环泵24及其循环回路组成。
其中压气机1与燃烧室2,透平3,余热锅炉4依次连接,空气进入压气机1后被压至一定压力,送入燃烧室2,燃烧室中的燃料燃烧后烟气进入透平3膨胀做功,做功后的烟气进入余热锅炉4放热,放热后的烟气经过低温烟气换热器9再次放热后,一部分与新空气一起进入压气机进行再循环,另一部分经过二氧化碳捕集系统处理后排出。底循环给水经过给水泵11加压后进入余热锅炉,加热至过热蒸汽后进入汽轮机高压缸5做功,高压缸排汽返回余热锅炉再次加热后进入汽轮机中压缸6做功,中压缸排汽与部分余热锅炉低压过热器加热的蒸汽一同进入汽轮机低压缸7做功。低压缸排汽进入凝汽器10冷却后继续循环。压气机1、透平3、汽轮机5、6、7与发电机8同轴串联排列发出电能。
余热锅炉排出的烟气经鼓风机12后进入吸收塔13底部,与顶部淋下的吸收剂溶液(MEA溶液)反应,脱除二氧化碳后从顶部排烟口排出。吸收剂与二氧化碳反应后成为二氧化碳富液,由吸收液泵14加压后进入贫富液换热器15后进入解析塔顶部16,二氧化碳富液在解析塔受热释放出二氧化碳,二氧化碳经过顶部的二氧化碳分离器18分离,经过二氧化碳压缩单元19压缩后在换热器20放热排出。解析塔底部连接再沸器17,为吸收剂溶液再生提供热量。再生后的吸收剂溶液进入贫富液换热器后进入吸收塔吸收二氧化碳。汽轮机中压缸排汽经过换热器21放热后,调整至所需参数进入再沸器。
当系统有供热需求时,阀门25、26打开,阀门27、28关闭,中压缸排汽经过换热器放出一部分热后调整参数至再沸器入口参数,进入再沸器为吸收剂再生提供热量,然后经过第三换热器22换热后进入余热锅炉吸热,然后进入低压缸做功。热网单元介质经过热网水循环泵24加压后,经过低温烟气换热器9与余热锅炉排出的烟气(80—110℃)换热,然后进入再沸器出口第三换热器22吸收抽汽余热(135℃左右)后,在第一换热器20吸收二氧化碳多级压缩产生的热量(160℃左右℃),换热后的介质进入再沸器入口第二换热器21吸热(270℃左右)后返回热网单元23为热网用户供热。
当系统不需要供热时,热网部分阀门25、26关闭,阀门27、28打开,中压缸排汽经过第二换热器21放出一部分热后调整参数至再沸器入口参数,进入再沸器为吸收剂再生提供热量,排出蒸汽与在第一换热器20吸收二氧化碳多级压缩产生的热量,后进入再沸器入口第二换热器21吸热后返回余热锅炉4中的低压过热器,吸热后进入汽轮机低压缸7做,以减小抽汽对汽轮机运行的影响。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种燃气蒸汽联合循环与脱碳系统联合供热系统,其特征在于,包括互相连接的:燃气蒸汽联合循环单元,二氧化碳捕集单元和用户热网单元;所述燃气蒸汽联合循环单元中所包含的压气机、燃烧室、透平、余热锅炉通过管路依次相连,压气机、透平、汽轮机与发电机同轴串联排列,汽轮机包括高压缸、中压缸、低压缸分别与余热锅炉连接,余热锅炉通过低温烟气换热器分别与压气机和鼓风机相连;所述二氧化碳捕集单元中包含依次连接的鼓风机、吸收塔、贫富液换热器、解析塔、再沸器,解析塔的顶部依次与二氧化碳分离器、二氧化碳压缩单元相连;二氧化碳压缩单元通过第一换热器释放二氧化碳,再沸器通过第二换热器与汽轮机的中压缸连接,再沸器通过第三换热器与余热锅炉连接;所述用户热网单元通过第四换热器将由第四换热器、低温烟气换热器、第三换热器、第一换热器、第二换热器依次首尾连接所构成热网回路与热网用户连接。
2.根据权利要求1所述系统,其特征在于,所述吸收塔的底部依次通过吸收液泵、贫富液换热器与解析塔的顶部连接;所述解析塔底部依次通过再沸器、贫富液换热器与吸收塔的顶部连接。
3.根据权利要求1所述系统,其特征在于,所述第四换热器前后设置第一阀门和第二阀门。
4.根据权利要求1所述系统,其特征在于,所述第二换热器与第四换热器之间的管路通过第三阀门与余热锅炉连接,再沸器与第三换热器之间的管路通过第四阀门与第一换热器连接。
5.根据权利要求1~4任一所述系统,其特征在于,所述压气机将空气压缩后送入燃烧室,烟气进入透平膨胀做功,做功后的烟气进入余热锅炉放热,放热后的烟气经过第一换热器再次放热后,一部分与新空气一起进入压气机进行再循环,另一部分经过二氧化碳捕集单元处理后排出。
6.根据权利要求1~4任一所述系统,其特征在于,所述低压缸通过凝汽器、给水泵与余热锅炉连接,水经过给水泵加压后进入余热锅炉,加热至过热蒸汽后进入汽轮机的高压缸做功,高压缸排汽返回余热锅炉再次加热后进入汽轮机中压缸做功,中压缸排汽与部分余热锅炉低压过热器加热的蒸汽一同进入汽轮机低压缸做功。低压缸排汽进入凝汽器冷却后,继续循环。
7.根据权利要求1~4任一所述系统,其特征在于,所述中压缸抽汽为再沸器提供热量,放热后的抽汽回到余热锅炉低压过热器再热后进入低压缸做功。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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