利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气分布式能源系统及工艺，特别是一种利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统及工艺，属于燃气分布式能源供能技术领域。本系统由燃气轮机系统、脱硝系统和余热利用系统组成，燃气轮机系统设于该系统的顶部，脱硝系统、余热利用系统依次置于燃气轮机系统之后。脱硝系统包括顺次连接的液氨储藏罐、液氨流量阀、氨蒸发器、氨‑烟气混合器、喷氨栅格和SCR反应器，氨蒸发器、喷氨栅格均与燃气轮机系统连通。本发明专利技术将燃气轮机系统、脱硝系统及余热利用系统有效集成，对系统出口烟气进行脱硝处理，进一步降低机组中氮氧化物的排放量；还能为用户同时提供电量、热量和冷量，实现能量的梯级利用，提高能源综合利用效率。

Gas distributed energy system and process using liquid ammonia as reducing agent for denitration

The invention discloses a gas distributed energy system and process, in particular to a gas distributed energy system and process using liquid ammonia as reducing agent to denitration, which belongs to the technical field of gas distributed energy supply. The system is composed of gas turbine system, denitrification system and waste heat utilization system. The gas turbine system is located at the top of the system, and the denitration system and the waste heat utilization system are placed in the gas turbine system. Denitrification system is sequentially composed of liquid ammonia storage tank, liquid ammonia, ammonia, ammonia evaporator flow valve flue gas mixer, ammonia injection grid and SCR reactor, ammonia evaporator, ammonia injection grids are communicated with the gas turbine system. The gas turbine system, effective integration of denitration system and waste heat utilization system for flue gas denitration system for export processing, further reduce NOx emissions in the unit; the user can also provide electricity, heat and cold, realize energy cascade utilization, improve energy use efficiency.

【技术实现步骤摘要】
利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统及工艺
本专利技术涉及一种燃气分布式能源系统及工艺，特别是一种利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统及工艺，属于燃气分布式能源供能

技术介绍
随着我国经济的发展，传统集中式燃煤电厂综合利用效率低下、环保性能差等特点逐渐暴露，发电效率高、环保性能较好的分布式能源产业得到大力发展。天然气分布式能源是分布式能源的主要形式之一，一般以天然气作为燃料，采用燃气轮机或燃气内燃机为发电设备。虽然天然气本身较为清洁，但在燃烧过程中不可避免的会产生氮氧化物。采用燃气轮机的分布式能源系统没有脱硝装置，一般采用改进燃烧技术的方式达到去除氮氧化物的效果，但脱除率一般不超过60％，燃气轮机排气氮氧化物含量在50mg/m3左右,脱硝效率比较低，氮氧化物达不到排放要求，环保性能差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统及工艺。本专利技术将燃气轮机系统、脱硝系统及余热利用系统有效集成，对系统出口烟气进行脱硝处理，进一步降低机组中氮氧化物的排放量，保证了有效的脱氨效率；还能为用户同时提供电量、热量和冷量，节约了一部分电能和热能，实现能量的梯级利用，提高了系统整体利用效率和能源综合利用效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统由燃气轮机系统、脱硝系统和余热利用系统组成。所述燃气轮机系统设于该系统的顶部，所述脱硝系统、余热利用系统依次置于所述燃气轮机系统之后。燃气轮机系统为顶循环系统，为分布式能源系统中的主要发电部位。脱硝系统设在燃气轮机系统之后，这是由于燃气轮机系统出口烟气温度为400℃～500℃，烟气温度高，满足了催化剂活性要求。燃气轮机系统出口烟气进入脱硝系统进行处理，脱硝后的烟气进入余热利用系统换热，成为余热利用系统的高温热源，避免了高温烟气直接排放造成的能源浪费。所述脱硝系统包括顺次连接的液氨储藏罐、液氨流量阀、氨蒸发器、氨-烟气混合器、喷氨栅格和SCR反应器，所述氨蒸发器、喷氨栅格均与燃气轮机系统连通。在液氨储藏罐下加装液氨流量阀，可以调节液氨流量，使得不同运行条件下喷入不同流量的稀释氨气，保证燃气轮机系统在不同工况条件下都能保证有效的脱氨效率。前述的燃气轮机系统包括空气压缩机、空气预热器、燃烧室、燃气轮机和烟气分流器，所述空气压缩机、空气预热器、燃烧室和燃气轮机顺次连接，所述燃气轮机、烟气分流器均与空气预热器连接，所述烟气分流器还连接于氨蒸发器和喷氨栅格。空气预热器中换热后的燃气轮机出口烟气流经烟气分流器，一部分烟气导入脱硝系统中的氨蒸发器，为液氨蒸发提供热量后与纯氨气混合；剩余烟气进入脱硝系统中的喷氨栅格脱硝。该种方式与传统的脱氨装置相比减少了空气风机和氨蒸发器外加热源的配置，同时对氨气进行预热，减少了喷氨栅格中的换热损失，节约了电能和热能，提高了系统整体利用效率。前述的余热利用系统包括供热系统和制冷系统，所述供热系统包括水泵、余热锅炉、蒸汽轮机和热用户设备，所述水泵、蒸汽轮机、热用户设备和SCR反应器均连接于余热锅炉。在余热利用系统中，供热水/蒸汽水经过水泵泵入余热锅炉中与经SCR反应器脱硝后的中温烟气换热，分为两股物流：中温水和高温水蒸气。其中中温水进入热用户设备为用户供热；高温水蒸气进入蒸汽轮机做功，蒸汽轮机排气进入制冷系统中，由制冷系统制取冷量为冷用户供冷。前述的制冷系统包括蒸发器、吸收器、溶液泵、溶液热交换器、减压阀、发生器、冷凝器、节流阀和冷用户设备，所述蒸汽轮机连接于发生器，所述发生器一端与溶液热交换器、减压阀、吸收器顺次连接，所述发生器另一端与冷凝器、节流阀、蒸发器、吸收器顺次连接，所述蒸发器还连接于冷用户设备。前述的吸收器一端连接于冷凝器，所述吸收器还经溶液泵、溶液热交换器连接于发生器。低浓度的溴化锂水溶液再由溶液泵送入溶液热交换器换热，换热之后的溶液进入发生器，完成整个循环，如此循环不息连续制取冷量，提高了能源的综合利用效率。利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统工艺，采用前述的燃气分布式能源系统，包括以下工艺流程：燃气轮机系统中，空气经空气压缩机压缩后进入空气预热器，加热后的空气进入燃烧室与天然气混合燃烧，将燃料的化学能转化为烟气的内能，充分燃烧后，燃烧室出口烟气进入燃气轮机做功，将机械能转化为电能；燃气轮机出口烟气作为热源加热空气预热器中的空气，空气预热器中换热后的燃气轮机出口烟气流经烟气分流器，一部分烟气导入脱硝系统中的氨蒸发器，为氨蒸发器中液氨蒸发提供热量后进入氨-烟气混合器，烟气分流器剩余烟气进入脱硝系统中的喷氨栅格；脱硝系统中，液氨从液氨储藏罐中流出，液氨经过液氨流量阀，根据燃气轮机系统运行状况调整液氨流量。经液氨流量阀整流后的液氨经过氨蒸发器加热蒸发后进入氨-烟气混合器，从烟气分流器分流出的一部分烟气先进入氨蒸发器中加热液氨，再进入氨-烟气混合器与氨气混合，将氨气稀释成氨气体积为5％的混合气体，随后混合气体在喷氨栅格中与烟气分流器分流出的剩余烟气混合成新的混合气体，新的混合气体进入SCR反应器脱硝，脱硝后的烟气进入余热利用系统中的余热锅炉；余热利用系统中，供热水/蒸汽水经过水泵加压后变成高压水，经SCR反应器脱硝后烟气进入余热锅炉与高压水换热后变成符合排放标准的烟气，即氮氧化物低于30mg/m3的75℃左右的低温烟气，所述烟气排入大气中。余热锅炉为两用双压余热锅炉，通过其内部不同的换热管导出两股物流，70℃左右的中温水和400℃左右的高温水蒸气。中温水进入热用户设备供热后，形成供热回水；高温水蒸气进入蒸汽轮机做功后形成蒸汽轮机排气，蒸汽轮机排气温度约150℃，由于具有大量的汽化潜热，因此进入制冷系统中的发生器作为制冷热源；制冷系统中工质为溴化锂水溶液，其中水为制冷剂，溴化锂为吸收剂。溴化锂水溶液在发生器内被外加热源(蒸汽轮机排气)加热后，溶液中的水不断汽化，使得溴化锂水溶液浓度不断升高，高浓度的溴化锂水溶液进入溶液热交换器给其中的稀溶液加热后温度降低，降温后的溴化锂水溶液经过减压阀降低压力进入吸收器；经发生器汽化后的水蒸气进入冷凝器中降温凝结成高压低温的液态水(其中的冷却物质为经吸收器流入的冷却水)，液态水经过节流阀节流降压之后进入蒸发器，在蒸发器中急速膨胀而汽化，同时吸收大量冷媒水/冷却水的热量变成饱和水蒸气，降温后的冷媒水/冷却水进入冷用户设备释放冷量；接着蒸发器出口流出的饱和水蒸气进入吸收器，与吸收器中的溴化锂水溶液混合，使得溶液浓度逐步降低，低浓度的溴化锂水溶液再由溶液泵送入溶液热交换器换热，换热之后的溶液进入发生器，完成整个循环，如此循环不息，连续制取冷量。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：1、将燃气轮机系统、脱硝系统及余热利用系统有效集成，采用SCR脱硝法对系统出口烟气进行脱硝处理，进一步降低机组中氮氧化物的排放量，使得氮氧化物低于30mg/m3的75℃左右的低温烟气排入大气，满足了氮氧化物合理排放的要求，提升了分布式能源系统的环保性能；2、将燃气轮机排气导入脱硝系统中的氨蒸发器加热液氨使其蒸发，随后进入氨-烟气混合器中代替传统脱硝系统中空气与氨气混合，一方面减少了稀释空气风机的设置，另一方面减少了氨蒸发器外加热源的配置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统，其特征在于，由燃气轮机系统(1)、脱硝系统(2)和余热利用系统(3)组成，所述燃气轮机系统(1)设于该系统的顶部，所述脱硝系统(2)、余热利用系统(3)依次置于所述燃气轮机系统(1)之后；所述脱硝系统(2)包括顺次连接的液氨储藏罐(201)、液氨流量阀(202)、氨蒸发器(203)、氨‑烟气混合器(204)、喷氨栅格(205)和SCR反应器(206)，所述氨蒸发器(203)、喷氨栅格(205)均与燃气轮机系统(1)连通。

【技术特征摘要】
1.一种利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统，其特征在于，由燃气轮机系统(1)、脱硝系统(2)和余热利用系统(3)组成，所述燃气轮机系统(1)设于该系统的顶部，所述脱硝系统(2)、余热利用系统(3)依次置于所述燃气轮机系统(1)之后；所述脱硝系统(2)包括顺次连接的液氨储藏罐(201)、液氨流量阀(202)、氨蒸发器(203)、氨-烟气混合器(204)、喷氨栅格(205)和SCR反应器(206)，所述氨蒸发器(203)、喷氨栅格(205)均与燃气轮机系统(1)连通。2.根据权利要求1所述的利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统，其特征在于，所述燃气轮机系统(1)包括空气压缩机(101)、空气预热器(102)、燃烧室(103)、燃气轮机(104)和烟气分流器(105)，所述空气压缩机(101)、空气预热器(102)、燃烧室(103)和燃气轮机(104)顺次连接，所述燃气轮机(104)、烟气分流器(105)均与空气预热器(102)连接，所述烟气分流器(105)还连接于氨蒸发器(203)和喷氨栅格(205)。3.根据权利要求2所述的利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统，其特征在于，所述余热利用系统(3)包括供热系统(301)和制冷系统(302)，所述供热系统(301)包括水泵(3011)、余热锅炉(3012)、蒸汽轮机(3013)和热用户设备(3014)，所述水泵(3011)、蒸汽轮机(3013)、热用户设备(3014)和SCR反应器(206)均连接于余热锅炉(3012)。4.根据权利要求3所述的利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统，其特征在于，所述制冷系统(302)包括蒸发器(3021)、吸收器(3022)、溶液泵(3023)、溶液热交换器(3024)、减压阀(3025)、发生器(3026)、冷凝器(3027)、节流阀(3028)和冷用户设备(3029)，所述蒸汽轮机(3013)连接于发生器(3026)，所述发生器(3026)一端与溶液热交换器(3024)、减压阀(3025)、吸收器(3022)顺次连接，所述发生器(3026)另一端与冷凝器(3027)、节流阀(3028)、蒸发器(3021)、吸收器(3022)顺次连接，所述蒸发器(3021)还连接于冷用户设备(3029)。5.根据权利要求4所述的利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统，其特征在于，所述吸收器(3022)一端连接于冷凝器(3027)，所述吸收器(3022)还经溶液泵(3023)、溶液热交换器(3024)连接于发生器(3026)。6.利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统工艺，采用权利要求5所述的燃气...

【专利技术属性】
技术研发人员：江婷，宋洪涛，徐静静，张爱平，倪满慧，
申请(专利权)人：中国华电科工集团有限公司，华电分布式能源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11