CN111577460A - 一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法，涉及电站运行系统技术领域。本发明包括以下步骤：S1：将来自燃气‑蒸汽联合循环机组的余热锅炉的除氧器进口冷凝水输送至烟气冷却器内，与来自燃气轮机透平排出烟气进行热量交换，冷凝水温度升高，透平排出烟气温度下降；S2：然后将经烟气冷却器换热后的除氧器冷凝水输送至换热器内。本发明在现有的旧烟气脱白系统102的基础上，通过加入烟气冷却器101和烟气再热器103组成新烟气脱白系统1，多次利用燃气‑蒸汽联合循环机组的余热锅炉的除氧器的冷凝水，实现对进入旧烟气脱白系统的烟气冷却，再进一步对进入燃气轮机燃烧室的管道天然气进行加热，达到增加消白稳定性的同时，增加燃气轮机的效率。

Description

一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法
技术领域
本发明属于电站运行系统技术领域，特别是涉及一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法。
背景技术
随着社会的不断发展，国家大力倡导能源的高效、清洁利用，以天然气为燃料的燃气–蒸汽联合循环发电机组的装机容量逐年增加，使得电力行业对天然气的依赖性也不断增加，在国家大力提倡“煤改气”的背景下，使用天然气作为一次能源作为的发电装置正在受到越来越多的的关注，与此同时，电站的烟气排放也同样受到业界内外的高度重视，“超洁净”排放标准是目前行业要求执行的标准，因此，天然气发电机组的能源效率利用以及烟气排放成为关注的焦点。
天然气发电机机组的能源提升效率的方法主要依靠燃机核心设备技术迭代，这样的方法虽然成果显著、稳定性较高，但是同时带来的是高额的设备投资，面临回收周期较长的问题；而燃气轮机机组烟气脱白主要是依靠现有的包含烟气冷凝器和除雾器为核心设备的烟气脱白系统，这样的系统主要存在脱白效果不够稳定，尤其是在燃气轮机处于变工况运行的低负荷工况下，烟气温度较高，作为固定设置的烟气脱白系统的脱白效果欠佳，容易出现白烟现象，因此有必要对现有技术进行改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法，利用系统改进升级，多次利用燃气-蒸汽联合循环机组的余热锅炉的除氧器的冷凝水，实现对进入烟气脱白系统的烟气冷却，再进一步对进入燃气轮机燃烧室的管道天然气进行加热，达到增加消白稳定性的同时，增加燃气轮机的效率，解决了现有的天然气发电机机组的能源利用效率不理想，燃气轮机处于变工况运行的低负荷工况下，烟气排出温度较高，作为固定设置的烟气脱白系统的脱白效果欠佳，容易出现烟囱白雾现象的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法，包括以下步骤：
S1：将来自燃气-蒸汽联合循环机组的余热锅炉的除氧器进口冷凝水输送至烟气冷却器内，与来自燃气轮机透平排出烟气进行热量交换，交换后，冷凝水温度升高，透平排出烟气温度下降；
S2：然后将经烟气冷却器换热后的除氧器冷凝水输送至换热器内，用以加热来自管网的管道天然气，完成换热后的除氧器冷凝水再输送至烟气再热器，在烟气再热器中，除氧器冷凝水将剩余热量传导给透平排出烟气，温度下降后除氧器冷凝水最后回到除氧器，完成循环；
S3：来自管网的管道天然气经过换热器换热后，除氧器冷凝水的热量传导至管道天然气内，管道天然气温度升高，升温后的管道天然气经过减压阀减压后，然后进入至燃烧室内燃烧；
S4：环境空气经过流量阀、压气机后，形成高温高压气体，最终在燃烧室中与升温后的管道天然气混合燃烧，形成高温高压烟气，高温高压烟气再经过透平完成膨胀做功，此时高温高压烟气温度和压力都相应的降低，形成透平排出烟气；
S5：透平排出烟气输送至烟气冷却器内被除氧器进口冷凝水冷却，再进入旧烟气脱白系统进行脱白，脱白过程中与循环冷却水完成进一步的热量交换，烟气温度、湿度均下降；
S6：从旧烟气脱白系统出来的烟气进入到烟气再热器中与来自换热器的除氧器冷凝水实现能量交换，提高排烟温度，最后经过烟囱排向外界。
进一步地，所述烟气冷却器、旧烟气脱白系统和烟气再热器组成新烟气脱白系统，所述烟气冷却器安装在旧烟气脱白系统的入口烟道上，所述烟气再热器安装在旧烟气脱白系统的出口烟道上，所述旧烟气脱白系统包括烟气冷凝器和除雾器，烟气再热器可以提高排烟温度和抬升高度，烟气温度的提高使得烟囱出口附近的烟气不产生凝结，避免白烟的形成。
进一步地，所述烟气冷却器采用水煤式MGGH烟气冷却器。
进一步地，所述烟气再热器采用水煤式MGGH烟气再热器。
进一步地，所述除氧器冷凝水可以用取自余热锅炉的低压省煤器或者蒸汽轮机的低压抽汽代替。
进一步地，所述换热器采用三维变空间高比表面HP管设计的加热器。
进一步地，所述燃烧室内的燃烧器采用干湿低污染燃烧器。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明在现有的旧烟气脱白系统的基础上，通过加入烟气冷却器和烟气再热器组成新烟气脱白系统，增加烟气脱白系统的稳定性和脱白效果，确保电站燃气-蒸汽联合循环机组在全工况下运行下，消除烟气白雾现象，到达高环保要求，透平排出烟气经烟气冷却器后可显著回收烟气中的热量，然后经旧烟气脱白系统可对烟气进一步降温，再经除雾器对烟气进行除湿，控制排放烟气的温度、湿度，最后经烟气再热器对烟气升温至67℃以上，提高排烟温度和抬升高度，烟气温度的提高使得烟囱出口附近的烟气不会冷凝出水雾，不会呈现白烟现象，不产生黑黄蓝等任何有色烟雾，解决了现有系统的燃气轮机处于变工况运行的低负荷工况下，烟气温度较高，作为固定设置的烟气脱白系统的脱白效果欠佳的问题。
2、本发明通过烟气冷却器回收烟气中的热量，然后用以加热管道天然气，提高天然气的燃烧效率，进而提高燃气轮机联合循环效率，实现能量高效利用。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、新烟气脱白系统；2、换热器；3、减压阀；4、燃烧室；5、透平；6、过流量阀；7、压气机；101、烟气冷却器；102、旧烟气脱白系统；103、烟气再热器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法，包括以下步骤：
S1：将来自燃气-蒸汽联合循环机组的余热锅炉的除氧器进口冷凝水输送至烟气冷却器101内，与来自燃气轮机透平排出烟气进行热量交换，交换后，冷凝水温度升高，透平排出烟气温度下降；
S2：然后将经烟气冷却器101换热后的除氧器冷凝水输送至换热器2内，用以加热来自管网的管道天然气，完成换热后的除氧器冷凝水再输送至烟气再热器103，在烟气再热器103中，除氧器冷凝水将剩余热量传导给透平排出烟气，温度下降后除氧器冷凝水最后回到除氧器，完成循环，其中，烟气冷却器101采用水煤式MGGH烟气冷却器，烟气再热器103采用水煤式MGGH烟气再热器，除氧器冷凝水可以用取自余热锅炉的低压省煤器或者蒸汽轮机的低压抽汽代替，换热器2采用三维变空间高比表面HP管设计的加热器；
S3：来自管网的管道天然气经过换热器2换热后，除氧器冷凝水的热量传导至管道天然气内，管道天然气温度升高，升温后的管道天然气经过减压阀3减压后，然后进入至燃烧室4内燃烧，其中，燃烧室4内的燃烧器采用干湿低污染燃烧器；
S4：环境空气经过流量阀6、压气机7后，形成高温高压气体，最终在燃烧室4中与升温后的管道天然气混合燃烧，形成高温高压烟气，高温高压烟气再经过透平5完成膨胀做功，此时高温高压烟气温度和压力都相应的降低，形成透平排出烟气；
S5：透平排出烟气输送至烟气冷却器101内被除氧器进口冷凝水冷却，再进入旧烟气脱白系统102进行脱白，脱白过程中与循环冷却水完成进一步的热量交换，烟气温度、湿度均下降；
S6：从旧烟气脱白系统102出来的烟气进入到烟气再热器103中与来自换热器2的除氧器冷凝水实现能量交换，提高排烟温度，最后经过烟囱排向外界。
烟气冷却器101、旧烟气脱白系统102和烟气再热器103组成新烟气脱白系统1，烟气冷却器101安装在旧烟气脱白系统102的入口烟道上，烟气再热器103安装在旧烟气脱白系统102的出口烟道上，旧烟气脱白系统102包括烟气冷凝器和除雾器，在现有的旧烟气脱白系统102的基础上，通过加入烟气冷却器101和烟气再热器103组成新烟气脱白系统1，进而提高透平排出烟气的热量回收效果、提高透平排出烟气的除雾效果，烟气再热器103提高排烟温度和抬升高度，控制排放烟气的温度、湿度，从而提高烟气脱白效果，避免白烟的形成，在提高脱白效果的同时，更大程度的吸收烟气中的热量，用以加热管道天然气，提高天然气的燃烧效率，进而提高燃气轮机的效率。
经过本系统改造后，夏季(4-10月)旧烟气脱白系统102进口烟气经烟气冷却器101降温后，烟温从137℃降至95℃，通过旧烟气脱白系统102的烟气冷凝器对烟气进一步降温，冷凝后烟温达到48℃以下，然后通过烟气再热器103，烟气温度提升至67℃以上；冬季(11月-次年3月)旧烟气脱白系统102进口烟气经烟气冷却器101降温后，烟温从137℃降至103℃，通过旧烟气脱白系统102的烟气冷凝器对烟气进一步降温，冷凝后烟温达到45℃以下，然后通过烟气再热器103，烟气温度提升至67℃以上。
综上，经过本系统后，设计运行工况下，夏季(4-10月)冷凝后烟温达到48℃以下，冬季(11月-次年3月)冷凝后烟温达到45℃以下，新系统使得烟气中的热量回收的更加彻底，提高能源系统的综合利用效率，烟羽治理系统阻力<1000Pa，不影响原脱硫系统水平衡，在环境温度10℃以上，不会冷凝出水雾，不会呈现白烟现象，不产生黑黄蓝等任何有色烟雾。
在机组低负荷运行工况下，对燃气轮机燃料管道天然气加热后，可以使IGV角度变大，压气机7效率提高，同时燃气轮机排气流量增加，部分负荷工况下(22.4C，RH79％)燃机70％负荷时，通过对管道天然气加热，联合循环效率可提高0.46个百分点；冬季工况下，通过对管道天然气加热，联合循环效率可提高0.6个百分点，综上，可显著提高燃气轮机的效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，均属于在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将来自燃气-蒸汽联合循环机组的余热锅炉的除氧器进口冷凝水输送至烟气冷却器(101)内，与来自燃气轮机透平排出烟气进行热量交换，交换后，冷凝水温度升高，透平排出烟气温度下降；
S2：然后将经烟气冷却器(101)换热后的除氧器冷凝水输送至换热器(2)内，用以加热来自管网的管道天然气，完成换热后的除氧器冷凝水再输送至烟气再热器(103)，在烟气再热器(103)中，除氧器冷凝水将剩余热量传导给透平排出烟气，温度下降后除氧器冷凝水最后回到除氧器，完成循环；
S3：来自管网的管道天然气经过换热器(2)换热后，除氧器冷凝水的热量传导至管道天然气内，管道天然气温度升高，升温后的管道天然气经过减压阀(3)减压后，然后进入至燃烧室(4)内燃烧；
S4：环境空气经过流量阀(6)、压气机(7)后，形成高温高压气体，最终在燃烧室(4)中与升温后的管道天然气混合燃烧，形成高温高压烟气，高温高压烟气再经过透平(5)完成膨胀做功，此时高温高压烟气温度和压力都相应的降低，形成透平排出烟气；
S5：透平排出烟气输送至烟气冷却器(101)内被除氧器进口冷凝水冷却，再进入旧烟气脱白系统(102)进行脱白，脱白过程中与循环冷却水完成进一步的热量交换，烟气温度、湿度均下降；
S6：从旧烟气脱白系统(102)出来的烟气进入到烟气再热器(103)中与来自换热器(2)的除氧器冷凝水实现能量交换，提高排烟温度，最后经过烟囱排向外界。
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法，其特征在于，所述烟气冷却器(101)、旧烟气脱白系统(102)和烟气再热器(103)组成新烟气脱白系统(1)，所述烟气冷却器(101)安装在旧烟气脱白系统(102)的入口烟道上，所述烟气再热器(103)安装在旧烟气脱白系统(102)的出口烟道上，所述旧烟气脱白系统(102)包括烟气冷凝器和除雾器。
3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法，其特征在于，所述烟气冷却器(101)采用水煤式MGGH烟气冷却器。
4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法，其特征在于，所述烟气再热器(103)采用水煤式MGGH烟气再热器。
5.根据权利要求1所述的一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法，其特征在于，所述除氧器冷凝水可以用取自余热锅炉的低压省煤器或者蒸汽轮机的低压抽汽代替。
6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法，其特征在于，所述换热器(2)采用三维变空间高比表面HP管设计的加热器。
7.根据权利要求1所述的一种燃气轮机效率提升及烟气脱白方法，其特征在于，所述燃烧室(4)内的燃烧器采用干湿低污染燃烧器。
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