CN114294631A - 一种空气源热能回收与循环使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种空气源热能回收与循环使用方法，将导流烟道与燃机排气管道进行连通，用来对高温气体进行收集，并且导流烟道的另一端与余热锅炉的进气管道相连通，当燃机运作产生高温气体时，气体通过导流烟道进入到余热锅炉中进行高温热交换，热交换时尾气的温度会逐渐降低，在降低到合适的温度后，该方案实施后，在实现燃气轮机尾气洁净排放的同时提高了燃气轮机的能源转换效率，克服了制约燃气轮机发展的瓶颈，燃气轮机排放的尾气通过搭建余热回收利用及环保治理系统将会有效降低燃气轮机的运营及环保成本，提升燃气轮机的经济效益和社会环境效益，燃气轮机尾气余热回收利用市场前景广阔。
Description
技术领域
本发明专利涉及热能回收利用技术领域，具体为一种空气源热能回收与循环使用方法。
背景技术
燃气轮机是现代工业生产中的重要能源装备，其作用是将燃料的内能转化为机械能，燃气轮机工作过程中产生大量燃烧后的尾气，其温度通常分布在450～600℃，如果直接排放到大气当中，不仅造成能量的损失，还会造成严重的大气环境污染。
现有技术条件下，燃气轮机单循环热效率不及50％，大部分热量随着尾气被排入大气中，造成能量的浪费，并且排放的氮氧化物超出相关国家强制标准的要求，因此针对燃气轮机的热能回收已经成为迫在眉睫的事情。
发明专利内容
本发明专利的目的在于提供一种空气源热能回收与循环使用方法，为实现上述目的，本发明专利提供如下技术方案：一种空气源热能回收与循环使用方法，其方法包括如下步骤：
S1、将导流烟道与燃机排气管道进行连通，用来对高温气体进行收集，并且导流烟道的另一端与余热锅炉的进气管道相连通，当燃机运作产生高温气体时，气体通过导流烟道进入到余热锅炉中进行高温热交换，热交换时尾气的温度会逐渐降低，在降低到合适的温度后，将尾气通入选择性催化还原法脱硝模块(SCR)进行环保治理，经过环保处理的尾气再回流到余热锅炉进行低温热交换，低温热交换后的尾气通过烟囱排放到大气中；
S2、高温热交换时会生成高温过热蒸汽，低温热交换时会生成低温过热蒸汽，高温过热蒸汽以及低温过热蒸汽输送到汽轮机中后能够冲转汽轮机，使汽轮机组启动，汽轮机组启动后能够带动发电机组运作，通过发电机组来进行发电，并且将电能并入国家电网；
S3、汽轮机组使用后的蒸汽仍然带有较多的热量，采用喷淋冷却器对该余热进行进一步回收利用，首先将汽轮机组生成的二次蒸汽通过管道输送到喷淋冷却器中，二次蒸汽进入冷却器后，向冷却器内部输送低温软化水，软化水吸收二次蒸汽的热量后自身温度上升，利用处理后的软化水就达到利用余热的目的。
优选的，所述导流烟道的外壁上设置有换热管道，换热管道采用导热性能优异的金属材质，换热管道采用蛇形缠绕方式缠绕在导流烟道上。
优选的，所述导流烟道呈锥形由小渐大水平布置，所述导流烟道的内部设置有导流板，所述导流板与导流烟道的内壁呈垂直设置。
优选的，所述余热锅炉卧式水平布置，由高温余热锅炉、低温余热锅炉组成，高、低温余热锅炉间设有选择性催化还原法脱硝模块(SCR)。
优选的，所述余热锅炉蒸汽段为自然循环，水预热段则为强制循环。
优选的，所述冷却器由圆筒外壳、软水喷头装置、凝结水管、网孔板组成，喷淋冷却器安装在凝结水箱上面，二次蒸汽由水箱顶部进入冷却器内部。
优选的，所述软化水采用轻型立式多级泵输送到冷却器的内部，所述轻型立式多级泵的参数为：扬程54m，功率2.2kW，流量8m/h，转速2900r/min。
优选的，所述网孔板的孔径为10mm，孔距为1.5倍孔径(即15mm)，两孔板间距离为200mm。
与现有技术相比，本发明专利的有益效果如下：
本发明专利是基于燃气轮机输出尾气的物理及化学参数，通过设置余热锅炉及选择性催化还原法脱硝模块(SCR)来实现的，燃气轮机尾气先进入高温余热模块进行热交换，尾气降至一定温度进入选择性催化还原法脱硝模块(SCR)进行环保治理，经过环保处理的尾气再进入低温余热模块进行热交换，最后通过烟囱排出，余热锅炉产生的蒸汽冲转汽轮机带动发电机发电，产生的电能并入公用电网，燃气轮机尾气余热利用及环保治理方法可通过预先设定的逻辑程序依托工业计算机实现自动化运行，该方案实施后，在实现燃气轮机尾气洁净排放的同时提高了燃气轮机的能源转换效率，克服了制约燃气轮机发展的瓶颈，燃气轮机排放的尾气通过搭建余热回收利用及环保治理系统将会有效降低燃气轮机的运营及环保成本，提升燃气轮机的经济效益和社会环境效益，燃气轮机尾气余热回收利用市场前景广阔。
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为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明专利中的实施例，对本发明专利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专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。
一种空气源热能回收与循环使用方法，其方法包括如下步骤：
S1、将导流烟道与燃机排气管道进行连通，用来对高温气体进行收集，并且导流烟道的另一端与余热锅炉的进气管道相连通，当燃机运作产生高温气体时，气体通过导流烟道进入到余热锅炉中进行高温热交换，热交换时尾气的温度会逐渐降低，在降低到合适的温度后，将尾气通入选择性催化还原法脱硝模块(SCR)进行环保治理，经过环保处理的尾气再回流到余热锅炉进行低温热交换，低温热交换后的尾气通过烟囱排放到大气中；
S2、高温热交换时会生成高温过热蒸汽，低温热交换时会生成低温过热蒸汽，高温过热蒸汽以及低温过热蒸汽输送到汽轮机中后能够冲转汽轮机，使汽轮机组启动，汽轮机组启动后能够带动发电机组运作，通过发电机组来进行发电，并且将电能并入国家电网；
S3、汽轮机组使用后的蒸汽仍然带有较多的热量，采用喷淋冷却器对该余热进行进一步回收利用，首先将汽轮机组生成的二次蒸汽通过管道输送到喷淋冷却器中，二次蒸汽进入冷却器后，向冷却器内部输送低温软化水，软化水吸收二次蒸汽的热量后自身温度上升，利用处理后的软化水就达到利用余热的目的。
实施例一：一种空气源热能回收与循环使用方法，其方法包括如下步骤：
S1、将导流烟道与燃机排气管道进行连通，用来对高温气体进行收集，并且导流烟道的另一端与余热锅炉的进气管道相连通，当燃机运作产生高温气体时，气体通过导流烟道进入到余热锅炉中进行高温热交换，热交换时尾气的温度会逐渐降低，在降低到合适的温度后，将尾气通入选择性催化还原法脱硝模块(SCR)进行环保治理，经过环保处理的尾气再回流到余热锅炉进行低温热交换，低温热交换后的尾气通过烟囱排放到大气中，导流烟道的外壁上设置有换热管道，换热管道采用导热性能优异的金属材质，换热管道采用蛇形缠绕方式缠绕在导流烟道上，燃机尾气首先会进入到导流烟道，因此导流烟道内部的气体温度处于最高状态，在导流烟道的外部设置有蛇形的金属管道，热气在通过导流烟道的时候，导流烟道自身的温度会升高，而且导流烟道能够将该热量传递给蛇形换热管道，换热管道中输送有清水，清水能够通过导流烟道进行快速加热，从而对热量进行充分的利用，导流烟道呈锥形由小渐大水平布置，导流烟道的内部设置有导流板，导流板与导流烟道的内壁呈垂直设置，导流烟道上面板与水平成30度角，渐变锥形烟道内设有导流板，燃气轮机尾气进入导流烟道扩散、导流形成均匀的动力场进入余热锅炉；
S2、高温热交换时会生成高温过热蒸汽，低温热交换时会生成低温过热蒸汽，高温过热蒸汽以及低温过热蒸汽输送到汽轮机中后能够冲转汽轮机，使汽轮机组启动，汽轮机组启动后能够带动发电机组运作，通过发电机组来进行发电，并且将电能并入国家电网；
S3、汽轮机组使用后的蒸汽仍然带有较多的热量，采用喷淋冷却器对该余热进行进一步回收利用，首先将汽轮机组生成的二次蒸汽通过管道输送到喷淋冷却器中，二次蒸汽进入冷却器后，向冷却器内部输送低温软化水，软化水吸收二次蒸汽的热量后自身温度上升，利用处理后的软化水就达到利用余热的目的。
实施例二：一种空气源热能回收与循环使用方法，其方法包括如下步骤：
S1、将导流烟道与燃机排气管道进行连通，用来对高温气体进行收集，并且导流烟道的另一端与余热锅炉的进气管道相连通，当燃机运作产生高温气体时，气体通过导流烟道进入到余热锅炉中进行高温热交换，热交换时尾气的温度会逐渐降低，在降低到合适的温度后，将尾气通入选择性催化还原法脱硝模块(SCR)进行环保治理，经过环保处理的尾气再回流到余热锅炉进行低温热交换，低温热交换后的尾气通过烟囱排放到大气中，导流烟道的外壁上设置有换热管道，换热管道采用导热性能优异的金属材质，换热管道采用蛇形缠绕方式缠绕在导流烟道上，燃机尾气首先会进入到导流烟道，因此导流烟道内部的气体温度处于最高状态，在导流烟道的外部设置有蛇形的金属管道，热气在通过导流烟道的时候，导流烟道自身的温度会升高，而且导流烟道能够将该热量传递给蛇形换热管道，换热管道中输送有清水，清水能够通过导流烟道进行快速加热，从而对热量进行充分的利用，导流烟道呈锥形由小渐大水平布置，导流烟道的内部设置有导流板，导流板与导流烟道的内壁呈垂直设置，导流烟道上面板与水平成30度角，渐变锥形烟道内设有导流板，燃气轮机尾气进入导流烟道扩散、导流形成均匀的动力场进入余热锅炉；
S2、高温热交换时会生成高温过热蒸汽，低温热交换时会生成低温过热蒸汽，高温过热蒸汽以及低温过热蒸汽输送到汽轮机中后能够冲转汽轮机，使汽轮机组启动，汽轮机组启动后能够带动发电机组运作，通过发电机组来进行发电，并且将电能并入国家电网，余热锅炉卧式水平布置，由高温余热锅炉、低温余热锅炉组成，高、低温余热锅炉间设有选择性催化还原法脱硝模块(SCR)，余热锅炉蒸汽段为自然循环，水预热段则为强制循环，给水在水预热段中被加热至预设温度，分别送高温余热锅炉和低温余热锅炉；
S3、汽轮机组使用后的蒸汽仍然带有较多的热量，采用喷淋冷却器对该余热进行进一步回收利用，首先将汽轮机组生成的二次蒸汽通过管道输送到喷淋冷却器中，二次蒸汽进入冷却器后，向冷却器内部输送低温软化水，软化水吸收二次蒸汽的热量后自身温度上升，利用处理后的软化水就达到利用余热的目的。
实施例三：一种空气源热能回收与循环使用方法，其方法包括如下步骤：
S1、将导流烟道与燃机排气管道进行连通，用来对高温气体进行收集，并且导流烟道的另一端与余热锅炉的进气管道相连通，当燃机运作产生高温气体时，气体通过导流烟道进入到余热锅炉中进行高温热交换，热交换时尾气的温度会逐渐降低，在降低到合适的温度后，将尾气通入选择性催化还原法脱硝模块(SCR)进行环保治理，经过环保处理的尾气再回流到余热锅炉进行低温热交换，低温热交换后的尾气通过烟囱排放到大气中，导流烟道的外壁上设置有换热管道，换热管道采用导热性能优异的金属材质，换热管道采用蛇形缠绕方式缠绕在导流烟道上，燃机尾气首先会进入到导流烟道，因此导流烟道内部的气体温度处于最高状态，在导流烟道的外部设置有蛇形的金属管道，热气在通过导流烟道的时候，导流烟道自身的温度会升高，而且导流烟道能够将该热量传递给蛇形换热管道，换热管道中输送有清水，清水能够通过导流烟道进行快速加热，从而对热量进行充分的利用，导流烟道呈锥形由小渐大水平布置，导流烟道的内部设置有导流板，导流板与导流烟道的内壁呈垂直设置，导流烟道上面板与水平成30度角，渐变锥形烟道内设有导流板，燃气轮机尾气进入导流烟道扩散、导流形成均匀的动力场进入余热锅炉；
S2、高温热交换时会生成高温过热蒸汽，低温热交换时会生成低温过热蒸汽，高温过热蒸汽以及低温过热蒸汽输送到汽轮机中后能够冲转汽轮机，使汽轮机组启动，汽轮机组启动后能够带动发电机组运作，通过发电机组来进行发电，并且将电能并入国家电网，余热锅炉卧式水平布置，由高温余热锅炉、低温余热锅炉组成，高、低温余热锅炉间设有选择性催化还原法脱硝模块(SCR)，余热锅炉蒸汽段为自然循环，水预热段则为强制循环，给水在水预热段中被加热至预设温度，分别送高温余热锅炉和低温余热锅炉；
S3、汽轮机组使用后的蒸汽仍然带有较多的热量，采用喷淋冷却器对该余热进行进一步回收利用，首先将汽轮机组生成的二次蒸汽通过管道输送到喷淋冷却器中，二次蒸汽进入冷却器后，向冷却器内部输送低温软化水，软化水吸收二次蒸汽的热量后自身温度上升，利用处理后的软化水就达到利用余热的目的，冷却器由圆筒外壳、软水喷头装置、凝结水管、网孔板组成，喷淋冷却器安装在凝结水箱上面，二次蒸汽由水箱顶部进入冷却器内部，软化水采用轻型立式多级泵输送到冷却器的内部，轻型立式多级泵的参数为：扬程54m，功率2.2kW，流量8m/h，转速2900r/min，网孔板的孔径为10mm，孔距为1.5倍孔径(即15mm)，两孔板间距离为200mm，网孔板既是散热板又是二次蒸汽减压板，在蒸气流经时降低蒸汽的流速，在两层网孔板之间设定一定的距离，能够有效的均布蒸汽，喷淋冷却就是通过向二次蒸汽直接喷射低温水，使两者互相亲和进行热交换达到回收的目的，为了更好进行热交换并方便收集冷却水必须在容器中进行，该容器就称为喷淋冷却，冷却器由圆筒外壳、软水喷头装置、凝结水管、网孔板组成，喷淋冷却器安装在凝结水箱上面，二次蒸汽由水箱顶部进入冷却器内，二次蒸汽进入冷却器后体积膨胀流速降低再经过双层孔板之后流速再度降低，当软化水经喷头均匀地喷洒在网孔板上后，低压二次蒸汽流经后完全被软化水亲和吸收把热量带走利用处理后的软化水就达到利用热能的目的。
尽管已经示出和描述了本发明专利的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明专利的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明专利的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种空气源热能回收与循环使用方法，其特征在于：其方法包括如下步骤：
S1、将导流烟道与燃机排气管道进行连通，用来对高温气体进行收集，并且导流烟道的另一端与余热锅炉的进气管道相连通，当燃机运作产生高温气体时，气体通过导流烟道进入到余热锅炉中进行高温热交换，热交换时尾气的温度会逐渐降低，在降低到合适的温度后，将尾气通入选择性催化还原法脱硝模块(SCR)进行环保治理，经过环保处理的尾气再回流到余热锅炉进行低温热交换，低温热交换后的尾气通过烟囱排放到大气中；
S2、高温热交换时会生成高温过热蒸汽，低温热交换时会生成低温过热蒸汽，高温过热蒸汽以及低温过热蒸汽输送到汽轮机中后能够冲转汽轮机，使汽轮机组启动，汽轮机组启动后能够带动发电机组运作，通过发电机组来进行发电，并且将电能并入国家电网；
S3、汽轮机组使用后的蒸汽仍然带有较多的热量，采用喷淋冷却器对该余热进行进一步回收利用，首先将汽轮机组生成的二次蒸汽通过管道输送到喷淋冷却器中，二次蒸汽进入冷却器后，向冷却器内部输送低温软化水，软化水吸收二次蒸汽的热量后自身温度上升，利用处理后的软化水就达到利用余热的目的。
2.根据权利要求1所述的一种空气源热能回收与循环使用方法，其特征在于：所述导流烟道的外壁上设置有换热管道，换热管道采用导热性能优异的金属材质，换热管道采用蛇形缠绕方式缠绕在导流烟道上。
3.根据权利要求1所述的一种空气源热能回收与循环使用方法，其特征在于：所述导流烟道呈锥形由小渐大水平布置，所述导流烟道的内部设置有导流板，所述导流板与导流烟道的内壁呈垂直设置。
4.根据权利要求1所述的一种空气源热能回收与循环使用方法，其特征在于：所述余热锅炉卧式水平布置，由高温余热锅炉、低温余热锅炉组成，高、低温余热锅炉间设有选择性催化还原法脱硝模块(SCR)。
5.根据权利要求1所述的一种空气源热能回收与循环使用方法，其特征在于：所述余热锅炉蒸汽段为自然循环，水预热段则为强制循环。
6.根据权利要求1所述的一种空气源热能回收与循环使用方法，其特征在于：所述冷却器由圆筒外壳、软水喷头装置、凝结水管、网孔板组成，喷淋冷却器安装在凝结水箱上面，二次蒸汽由水箱顶部进入冷却器内部。
7.根据权利要求1所述的一种空气源热能回收与循环使用方法，其特征在于：所述软化水采用轻型立式多级泵输送到冷却器的内部，所述轻型立式多级泵的参数为：扬程54m，功率2.2kW，流量8m/h，转速2900r/min。
8.根据权利要求6所述的一种空气源热能回收与循环使用方法，其特征在于：所述网孔板的孔径为10mm，孔距为1.5倍孔径(即15mm)，两孔板间距离为200mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220408 |