WO2021036099A1 - 一种用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺 - Google Patents

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陆朝阳
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Abstract

一种用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺,从燃气轮机排放的烟气进入烟气脱硝系统,通过高压锅炉过热段与来自高压汽包的饱和蒸汽进行换热,然后通过高压锅炉蒸发段与来自高压汽包的高压锅炉水换热,后经风机进入脱硝反应床层与催化剂接触进行脱硝反应,随后经过低压锅炉蒸发段与来自低压汽包的低压锅炉水换热,最后在高压锅炉省煤段与高压锅炉水换热之后经烟囱排放。通过高压汽包和低压汽包同烟气换热产生高压蒸汽和低压蒸汽,回收烟气中的余热,从而使燃机的综合利用率提高,降低运行及投资成本,实现节能、环保的要求。

Description

一种用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺 技术领域
本发明属于烟气脱硝和余热回收技术领域,具体涉及一种用于燃气轮机高效余热回收及脱硝联用的工艺。
背景技术
随着国家对环保及化工能耗要求越来越高,燃气轮机在化工自动化应用越来越广,比传统的蒸汽透平和电机做驱动力节能效果明显。随着国家对大气污染控制的要求日渐严格,限制排放的污染物种类也在逐步增加,氮氧化物及粉尘的排放治理要求已多次明确并强制执行,氮氧化合物的排放量国内很多地区已强制执行排放量要在50mg/Nm 3以下。因此为满足环保的要求,通常需要对烟气进行除尘和脱硝处理。
另一方面当前,我国能源利用仍然存在着利用效率低、经济效益差、能耗高等问题,其中工业余热利用率低,能量没有得到充分综合利用是造成耗能的重要原因,我国工业余热资源丰富,广泛存在于工业各行业生产过程中,余热资源约占其燃料消耗总量的17%~67%,其中可回收率达60%,余热利用率提升空间大,节能潜力巨大,工业余热回收利用又被认为是一种“新能源”,近年来成为推进我国节能减排工作的重要内容。工业余热又以烟气余热为主,占总工业余热资源总量的50%以上。
目前传统的电厂的绝大部分采用高温脱硝的方式对烟气进行处理,严重限制燃机在化工自动化连续生产中的应用。
传统的燃气轮机采用单独的余热回收装置与单独脱硝联用,存在余热回收不足,能耗浪费,不符合新形势下对节能环保的要求。单独的脱硝装置,导致脱硝成本增加,无论低温还是高温脱硝,维护成本高,而且脱硝后的余热不能回收,造成能耗的二次浪费。
中国专利申请号201210156824.9公开了一种具有脱硝和集水功能的燃气锅炉(直燃机)烟气余热回收装置,该专利技术在回收烟气余热和集水功能的同时,采用臭氧氧化、碱液吸收的方法将烟气中的氮氧化物脱除。 但是该装置能耗高,投资成本高,维护压力大,运行成本高,稳定性低等缺点,不适合应用在以稳定为主的化工连续化生产中。
中国专利申请号201620886151.6公开了一种燃机尾气的旁路烟气脱硝系统,该专利技术利用烟气脱硝系统对烟气进行脱硝处理,利用余热锅炉进行余热回收,基本实现电厂技术改造,但是该技术应用在化工自动化连续应用中存在故障率高从而使停机风险增加,且余热没有充分回收等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺,实现燃机在化工自动化连续应用的同时,进行烟气的脱硝和余热高效回收,从而使燃机的综合利用率提高,燃机的综合利用率达到95%以上,降低运行及投资成本,实现节能、环保的要求。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺,从燃气轮机排放的烟气进入烟气脱硝系统,通过高压锅炉过热段与来自高压汽包的饱和蒸汽进行换热,然后通过高压锅炉蒸发段与来自高压汽包的高压锅炉水换热,后经风机进入脱硝反应床层与催化剂接触进行脱硝反应,随后经过低压锅炉蒸发段与来自低压汽包的低压锅炉水换热,最后在高压锅炉省煤段与高压锅炉水换热之后经烟囱排放。
优选的,烟气脱硝系统还包括紧急排放烟囱和控制紧急排放烟囱的紧急排放阀。
优选的,所述的风机设置两台,一台使用一台备用;风机的作用是为了维持风机前的压力P<5kPa,风机前压力越小,相对燃机效率越高,风机前压力控制在0.5~5kPa,优选1~2kPa,随着风机工作时间的延长,风机中的电机或转子等可能会出现故障,从而造成风机停止运行,运行中的风机一旦停止运行,另一台自动启动,不影响燃机排烟的压力,不改变燃机的效率。此操作稳定,自动化程度高,能够避免因为风机停止运行导致燃机停机,使系统平稳运行,适合化工自动化连续要求。
优选的,所述来自低压汽包的低压锅炉水同烟气进行换热之后返回低 压汽包,产生的低压蒸汽进入低压蒸汽管网。
优选的,所述在高压锅炉省煤段与烟气换热后的高压锅炉水经过高压汽包进入高压锅炉蒸发段,与烟气进行换热之后返回高压汽包,随后形成饱和蒸汽进入高压锅炉蒸发段与烟气进行换热,生成过热蒸汽,过热蒸汽进入减温减压器生成饱和蒸汽进入高压蒸汽管网。
优选的,所述脱硝反应床层进行脱硝反应采用的催化剂为SCR脱硝催化剂。
在本发明所述用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺中:利用低压汽包和高压汽包经过多次与烟气进行换热,最大化回收烟气中的余热,提高烟气的利用效率。且在烟气脱硝过程中采用双风机设计,可以有效避免因为风机故障引起的燃机停机风险,从而可以使燃机平稳运行以满足化工连续自动化的要求。
低压汽包:低压锅炉给水进入低压汽包,低压锅炉水从低压汽包进入低压锅炉蒸发段,与烟气交换回收热量,返回到低压汽包,产生低压蒸汽,进入低压蒸汽管网。
高压汽包:高压锅炉给水,进入高压锅炉省煤段与烟气换热后进入高压汽包,高压锅炉水从高压汽包进入高压锅炉蒸发段与烟气再次换热后返回高压汽包,饱和蒸汽从高压汽包进入高压锅炉过热段与烟气换热,生成过热蒸汽,过热蒸汽进入减温减压器生成饱和蒸汽进入管网。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明充分考虑到空间,直接余热回收效益,系统阻力等,不影响直接余热回收燃机的效率,能够实现燃机高效余热回收,同时满足脱硝环保要求。
本发明能够实现空间节约,投资小,运行成本低,不需要额外的补燃消耗,符合化工自动化连续对燃机的运行要求。
在环保不断升级的背景下,比传统的单独的余热回收装置更加环保,可以在不同工况调下把NO x化合物控制到30mg/m 3以下。
本发明通过高压汽包和低压汽包同烟气换热产生高压蒸汽和低压蒸汽,最大化回收余热,从而使燃机的综合利用率提高,燃机的综合利用率达到95%以上,降低运行及投资成本,实现节能、环保的要求。
本发明烟气脱硝系统采用双风机,减少燃机停机风险,自动化程度高,适合化工自动化连续要求。
附图说明
图1为本发明实施例的示意图;
图中:T1紧急排放烟囱,T2正常排放烟囱,V1高压锅炉汽包,V2低压锅炉汽包,MX1高压锅炉省煤段,MX2低压锅炉蒸发段,MX3高压锅炉蒸发段,MX4高压锅炉过热段,MX5减温减压器,C1风机1,C2风机2,HV1紧急排放阀,HV2控制阀,R1脱硝反应床层。
具体实施方式
参见图1,本发明所述的用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺,
从燃气轮机排放的520℃烟气通过HV2控制阀进入烟气脱硝系统,通过高压锅炉过热段MX4与来自高压汽包V1的饱和蒸汽进行换热,冷却到420℃,然后通过高压锅炉蒸发段MX3与来自高压汽包V1的高压锅炉水换热,冷却到220℃,后经风机C1(风机C2备用)进入脱硝反应床层R1与SCR脱硝催化剂接触进行脱硝反应,使烟气中的氮氧化物的含量降低到30mg/Nm 3,随后烟气经过低压锅炉蒸发段MX2与来自低压汽包V2的低压锅炉水换热,冷却到165℃,最后在高压锅炉省煤段MX1与高压锅炉水换热冷却到120℃,之后经正常排放烟囱T2排放到大气。
烟气脱硝系统还包括紧急排放烟囱T1和控制紧急排放烟囱的紧急排放阀HV1,当风机都出现故障不能正常运行时,打开紧急排放阀HV1使进入烟气脱硝系统的烟气经经济排放烟囱T1排放出去,保证系统内压力在安全范围内。
低压汽包V2:低压锅炉给水P3进入低压汽包V2,然后进入低压锅炉蒸发段MX2,与脱硝后烟气交换回收余热,之后返回到V2,产生低压蒸汽P4,进入低压蒸汽管网。其中,低压汽包V2回收低压蒸汽的压力为0.4MPa,回收速率为6t/h。
高压汽包V1:高压锅炉给水P1,进入高压锅炉省煤段MX1与燃机 烟气换热后生成高压锅炉水P2进入高压汽包V1,高压锅炉水P2从高压汽包V1进入高压锅炉蒸发段MX3与烟气再次换热后返回V1,饱和蒸汽从高压汽包V1进入高压锅炉过热段MX4与烟气换热,生成过热蒸汽进入MX5生成饱和蒸汽P5进入高压蒸汽管网。其中,高压汽包V1回收的高压蒸汽压力为4.0MPa,回收速率为336t/h。
经过风机控制风机前的压力P为1.2kPa,经过高压汽包和低压汽包进行余热回收可使燃机的综合利用率达到95%以上,节能效果显著。

Claims (6)

  1. 一种用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺,其特征是,从燃气轮机排放的烟气进入烟气脱硝系统,通过高压锅炉过热段与来自高压汽包的饱和蒸汽进行换热,然后通过高压锅炉蒸发段与来自高压汽包的高压锅炉水换热,后经风机进入脱硝反应床层与催化剂接触进行脱硝反应,随后经过低压锅炉蒸发段与来自低压汽包的低压锅炉水换热,最后在高压锅炉省煤段与高压锅炉水换热之后经烟囱排放。
  2. 如权利要求1所述的用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺,其特征是,所述来自低压汽包的低压锅炉水同烟气进行换热之后返回低压汽包,产生的低压蒸汽进入低压蒸汽管网。
  3. 如权利要求1所述的用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺,其特征是,所述在高压锅炉省煤段与烟气换热后的高压锅炉水经过高压汽包进入高压锅炉蒸发段,与烟气进行换热之后返回高压汽包,随后形成饱和蒸汽进入高压锅炉蒸发段与烟气进行换热,生成过热蒸汽,过热蒸汽进入减温减压器生成饱和蒸汽进入高压蒸汽管网。
  4. 如权利要求1所述的用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺,其特征是,所述烟气脱硝系统还包括设置在烟气进气管道一侧的紧急排放烟囱和控制紧急排放烟囱的紧急排放阀。
  5. 如权利要求1所述的用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺,其特征是,所述脱硝反应床层进行脱硝反应采用的催化剂为SCR脱硝催化剂。
  6. 如权利要求1所述的用于燃气轮机尾气高效余热回收及脱硝联用的工艺,其特征是,所述的风机设置两台,一台使用一台备用。
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