CN210425108U - 一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，包括燃气轮机燃烧室、燃气透平、余热锅炉、汽轮机、凝汽器、冷凝式换热器和吸收式热泵；本实用新型提供的采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，显著降低了联合循环余热锅炉排烟温度，大幅度回收联合循环余热锅炉烟气余热，提高了能源利用效率，增加了机组的供热能力，具有显著的经济效益。
Description
技术领域
本实用新型属于节能减排技术领域，具体涉及一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统。
背景技术
天然气燃烧后的烟气中含有大量的水蒸气，烟气中水蒸气的汽化潜热占天然气高位发热量的比例达到10％～11％，目前的天然气烟气潜热基本上都没有利用而直接排放到环境中。另外，天然气烟气中的水蒸气直接排入大气，既造成水量损失，又形成白色烟羽现象，造成景观污染。深度回收利用包括水蒸气凝结潜热在内的烟气余热，对节省能源和减少污染物排放都有重要意义。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，解决了现有的天然气燃烧后造成的能源浪费的问题。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型提供的一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，包括燃气轮机燃烧室、燃气透平、余热锅炉、汽轮机、凝汽器、冷凝式换热器和吸收式热泵，其中，燃气轮机燃烧室上设置有天然气入口和高压空气入口，燃气轮机燃烧室的高温高压燃气出口连接燃气透平的入口，燃气透平驱动连接有第一发电机；燃气透平的高温烟气出口连接有余热锅炉的入口，余热锅炉的高温高压的水蒸气出口连接汽轮机，汽轮机驱动连接第二发电机；余热锅炉的低温烟气出口连接冷凝式换热器的入口，冷凝式换热器的中介水出口连接吸收式热泵的入口，吸收式热泵的低温中介水出口连接冷凝式换热器的中介水入口；吸收式热泵上设置有热量出口，所述热量出口连接热网回水；吸收式热泵上还设置有热源入口，作为吸收式热泵的驱动热源。
优选地，燃气轮机燃烧室上的高压空气入口连接有燃气轮机压气机。
优选地，汽轮机上设置有乏汽出口，该乏汽出口连接有凝汽器的入口，凝汽器的冷凝水出口连接余热锅炉的入口。
优选地，冷凝式换热器上设置有凝结水出口。
优选地，冷凝式换热器上设置有低温烟气出口，低温烟气出口连接烟囱。
优选地，冷凝式换热器上设置有低温烟气出口，低温烟气出口连接有再循环风机，通过再循环风机连接有混合器，混合器上设置有空气入口，混合器的出口连接有燃气轮机压气机，燃气轮机压气机的高压空气出口连接燃气轮机燃烧室上的高压空气入口。
优选地，吸收式热泵上的热源入口连接汽轮机的低压蒸汽出口。
优选地，吸收式热泵上还设置有热网回水入口。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，利用在尾部烟道增设的冷凝式换热器，高湿度烟气在该换热器内与中介水高效换热，烟气迅速降温冷凝，脱除大部分水蒸气后，送入烟囱。与烟气换热的中介水升温后进入吸收式热泵放热，实现了烟气余热向城市热网回收转移；烟气再循环技术是抽取部分降温后的烟气，与进入燃烧设备的空气混合送入燃烧系统，可以起到降低氧浓度和燃烧区域温度的作用，以达到减少NOx生产量的目的，同时可以减小燃烧高温区域；本实用新型提供的采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，显著降低了联合循环余热锅炉排烟温度，大幅度回收联合循环余热锅炉烟气余热，提高了能源利用效率，增加了机组的供热能力，具有显著的经济效益。
进一步的，将冷凝式换热器一部分低温烟气通入燃气轮机燃烧室内，降低了进入燃气轮机燃烧室的空气氧浓度，降低了燃烧室内燃烧温度，减小了燃烧高温区域，从而达到了降低NOx原始排放浓度和延长燃气轮机高温部件寿命的目的。
附图说明
图1是本实用新型涉及的联合循环热电系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型提供的一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，包括燃气轮机压气机1、燃气轮机燃烧室2、燃气透平3、余热锅炉4、汽轮机5、凝汽器6、冷凝式换热器7、吸收式热泵8、烟囱9、再循环风机10和混合器11，其中，燃气轮机燃烧室2上设置有天然气入口和高压空气入口，燃气轮机燃烧室2的高温高压燃气出口连接燃气透平3的入口，燃气透平3驱动连接有第一发电机。
燃气透平3的高温烟气出口连接有余热锅炉4的入口，余热锅炉4的高温高压的水蒸气出口连接汽轮机5，汽轮机5驱动连接第二发电机。
汽轮机5的乏汽出口连接凝汽器6的入口，凝汽器6的冷凝水出口连接余热锅炉4的入口，余热锅炉4的低温烟气出口连接冷凝式换热器7的入口，冷凝式换热器7的中介水出口连接吸收式热泵8的入口，同时，冷凝式换热器7上设置有凝结水出口；吸收式热泵8的低温中介水出口连接冷凝式换热器7的中介水入口。
吸收式热泵8上设置有热源入口，所述热源入口连接汽轮机5的低压蒸汽出口。
吸收式热泵8上设置有热量出口，所述热量出口连接热网回水。
吸收式热泵8上还设置有热网回水入口。
冷凝式换热器7的低温烟气出口连接有再循环风机10，通过再循环风机10连接混合器11，混合器11上设置有空气入口，混合器11的出口连接燃气轮机压气机1的入口。
冷凝式换热器7的低温烟气出口还连接有烟囱9。
该系统流程为：
天然气在燃气轮机燃烧室2内与经过燃气轮机压气机1压缩而来的高压空气发生燃烧反应，形成高温高压的燃气，送入燃气透平3，推动燃气透平3转动，实现热能向机械能的转化，燃气透平3带动发电机，实现机械能向电能的转化。燃气透平3排出的较高温度的烟气送入余热锅炉4，由余热锅炉4回收烟气余热，并生成高温高压的水蒸气。该股水蒸气送入汽轮机5，并带动发电机，输出电能。汽轮机5排出的乏汽送入凝汽器6，在凝汽器6形成冷凝水，随后送入余热锅炉4继续回收烟气余热。余热锅炉4出口的较低温度的烟气送入冷凝式换热器7，并在冷凝式换热器7中降温至水露点以下，排出凝结水。冷凝式换热器7降温放出的热量由中介水送至吸收式热泵8内，中介水降温后返回冷凝式换热器7继续回收烟气低温余热。
从汽轮机5抽取一部分低压蒸汽送入吸收式热泵8，作为吸收式热泵8的驱动热源。吸收式热泵8可将中介水携带热量与低压蒸汽释放的热量全部转移至热网回水中，并可达到热网供热要求，送入城市热网。
冷凝式换热器7出口的一部分低温烟气，经过再循环风机10送入混合器11。混合器11中环境空气与低温烟气充分混合后送至燃气轮机压气机1入口，随后吸入燃气轮机压气机1。
冷凝式换热器7出口的另一部分低温烟气则直接送入烟囱9，直接排入大气。
本实用新型由于采取以上系统配置方案，具有以下优点：
1、本实用新型提供的采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，显著降低了联合循环余热锅炉排烟温度，大幅度回收联合循环余热锅炉烟气余热，提高了能源利用效率，增加了机组的供热能力，具有显著的经济效益。
2、本实用新型提供的采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，降低了进入燃气轮机燃烧室的空气氧浓度，降低了燃烧室内燃烧温度，减小了燃烧高温区域，
从而达到了降低NOx原始排放浓度和延长燃气轮机高温部件寿命的目的。
3、本实用新型提供的采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，由于大幅度降低烟气温度，致使烟气中水蒸气冷凝，可以达到回收烟气中水蒸气的目的。
本实用新型的原理是：
烟气余热深度利用技术是在尾部烟道增设的冷凝式换热器，高湿度烟气在该换热器内与中介水高效换热，烟气迅速降温冷凝，脱除大部分水蒸气后，送入烟囱。与烟气换热的中介水升温后进入吸收式热泵放热，实现了烟气余热向城市热网回收转移。
此外，天然气在燃烧过程中生成NOx的浓度主要受温度影响，热力型NOx排放量随温度升高呈指数上升。烟气再循环技术是抽取部分降温后的烟气，与进入燃烧设备的空气混合送入燃烧系统，可以起到降低氧浓度和燃烧区域温度的作用，以达到减少NOx生产量的目的，同时可以减小燃烧高温区域。
该技术基本原理是：利用惰性气体的吸热作用降低火焰燃烧温度，同时降低了氧气的分压，减少热力型NOx的生成。
本实用新型提供的采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，冷凝式换热器设计为直接接触式，也可设计为间壁式，对换热器材质要求较低，烟气阻力也可控制在可接受范围以内。
Claims (8)
1.一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，其特征在于，燃气轮机燃烧室(2)、燃气透平(3)、余热锅炉(4)、汽轮机(5)、凝汽器(6)、冷凝式换热器(7)和吸收式热泵(8)，其中，燃气轮机燃烧室(2)上设置有天然气入口和高压空气入口，燃气轮机燃烧室(2)的高温高压燃气出口连接燃气透平(3)的入口，燃气透平(3)驱动连接有第一发电机；燃气透平(3)的高温烟气出口连接有余热锅炉(4)的入口，余热锅炉(4)的高温高压的水蒸气出口连接汽轮机(5)，汽轮机(5)驱动连接第二发电机；余热锅炉(4)的低温烟气出口连接冷凝式换热器(7)的入口，冷凝式换热器(7)的中介水出口连接吸收式热泵(8)的入口，吸收式热泵(8)的低温中介水出口连接冷凝式换热器(7)的中介水入口；吸收式热泵(8)上设置有热量出口，所述热量出口连接热网回水；吸收式热泵(8)上还设置有热源入口，作为吸收式热泵(8)的驱动热源。
2.根据权利要求1所述的一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，其特征在于，燃气轮机燃烧室(2)上的高压空气入口连接有燃气轮机压气机(1)。
3.根据权利要求1所述的一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，其特征在于，汽轮机(5)上设置有乏汽出口，该乏汽出口连接有凝汽器(6)的入口，凝汽器(6)的冷凝水出口连接余热锅炉(4)的入口。
4.根据权利要求1所述的一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，其特征在于，冷凝式换热器(7)上设置有凝结水出口。
5.根据权利要求1所述的一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，其特征在于，冷凝式换热器(7)上设置有低温烟气出口，低温烟气出口连接烟囱(9)。
6.根据权利要求1所述的一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，其特征在于，冷凝式换热器(7)上设置有低温烟气出口，低温烟气出口连接有再循环风机(10)，通过再循环风机(10)连接有混合器(11)，混合器(11)上设置有空气入口，混合器(11)的出口连接有燃气轮机压气机(1)，燃气轮机压气机(1)的高压空气出口连接燃气轮机燃烧室(2)上的高压空气入口。
7.根据权利要求1所述的一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，其特征在于，吸收式热泵(8)上的热源入口连接汽轮机(5)的低压蒸汽出口。
8.根据权利要求1所述的一种采用烟气余热深度利用与烟气再循环的联合循环热电系统，其特征在于，吸收式热泵(8)上还设置有热网回水入口。
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