一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统及方法，该系统包括燃气内燃机、脱硝装置、蒸汽锅炉和缸套水热交换器，燃气内燃机内的气体燃料燃烧将热能转化为机械动能并带动发电机发电，燃气内燃机燃烧后排出的中低温烟气经过脱硝装置进入蒸汽锅炉；缸套水热交换器的一端连接到燃气内燃机，另一端与蒸汽锅炉烟气冷却器连接；脱硝装置位于燃气内燃机和蒸汽锅炉之间，燃气内燃机的排烟出口连通脱硝装置的烟气入口，脱硝装置的烟气出口分别连通蒸汽锅炉的助燃剂入口和中后部烟气入口。本发明专利技术旨在实现内燃机发电余热全回收，提高能源的综合利用效率，同时降低NO

A cogeneration system and method for high efficiency waste heat recovery and low nitrogen emission

【技术实现步骤摘要】
一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统及方法
本专利技术涉及热电联产技术和能源梯级利用领域，具体涉及一种可以实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统及方法。
技术介绍
天然气分布式能源通过冷、热、电三联供等方式实现能源的梯级利用，与传统的集中式能源系统相比，具有节省输配电投资、提高能源利用效率、设备启停灵活、提高系统供能的可靠性和安全性、节能环保等优势。目前，我国天然气分布式能源发展仍处于商业示范阶段，主要采用燃气轮机发电耦合蒸汽余热锅炉联合循环发电或燃气轮机耦合余热回收利用装置(如余热锅炉)实现联产联供。然而，当前我国燃气轮机的自主设计、制造和商业化应用成熟度不高，燃气轮机设备费和运维大修费高昂，其中设备费约6000元/kW，每年维护费约0.08元/kW·h；此外，燃气轮机联产系统的热电比较小，电力盈余、蒸汽不足，造成燃气轮机配置大，工程造价高，电量难以消纳等问题。与燃气轮机相比，天然气内燃机结构紧凑、启停速度快、余热(包括高温烟气、缸套冷却水及润滑油冷却水等热源)利用组合形式多样、供气压力等级较低、发电效率高(约40％以上)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统，包括燃气内燃机(1)、脱硝装置(2)、蒸汽锅炉(3)和缸套水热交换器(7)，其特征在于：所述燃气内燃机(1)内的气体燃料燃烧将热能转化为机械动能并带动发电机(11)发电，燃气内燃机(1)燃烧后排出的中低温烟气经过脱硝装置(2)进入蒸汽锅炉(3)；所述缸套水热交换器(7)的一端连接到燃气内燃机(1)，另一端与蒸汽锅炉烟气冷却器(5)连接；所述脱硝装置(2)位于燃气内燃机(1)和蒸汽锅炉(3)之间，燃气内燃机(1)的排烟出口连通脱硝装置(2)的烟气入口，脱硝装置(2)的烟气出口分别连通蒸汽锅炉(3)的助燃剂入口和中后部烟气入口。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统，包括燃气内燃机(1)、脱硝装置(2)、蒸汽锅炉(3)和缸套水热交换器(7)，其特征在于：所述燃气内燃机(1)内的气体燃料燃烧将热能转化为机械动能并带动发电机(11)发电，燃气内燃机(1)燃烧后排出的中低温烟气经过脱硝装置(2)进入蒸汽锅炉(3)；所述缸套水热交换器(7)的一端连接到燃气内燃机(1)，另一端与蒸汽锅炉烟气冷却器(5)连接；所述脱硝装置(2)位于燃气内燃机(1)和蒸汽锅炉(3)之间，燃气内燃机(1)的排烟出口连通脱硝装置(2)的烟气入口，脱硝装置(2)的烟气出口分别连通蒸汽锅炉(3)的助燃剂入口和中后部烟气入口。


2.根据权利要求1所述的一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统，其特征在于：还包括空气预热器(4)，所述空气预热器(4)的一端连接到蒸汽锅炉(3)的烟气出口，另一端与烟气冷却器(5)连接；其中，经过空气预热器(4)和烟气冷却器(5)充分换热降温后的烟气由烟囱(6)引入大气。


3.根据权利要求2所述的一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统，其特征在于：所述空气预热器(4)为空气和烟气的热交换器，其形式包括管壳式换热器、真空热管式换热器；所述烟气冷却器(5)为锅炉尾部烟气和给水的热交换器，所述缸套水热交换器(7)为缸套冷却水和锅炉给水的热交换器，其形式包括管壳式换热器、板式换热器、高效鳍片冷凝式换热器。


4.根据权利要求3所述的一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统，其特征在于：所述空气预热器(4)为真空热管式换热器，所述烟气冷却器(5)和缸套水热交换器(7)为高效鳍片冷凝式换热器。


5.根据权利要求1所述的一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统，其特征在于：还包括依次连接储水箱(10)、加压水泵(9)以及三通阀(8)组成的锅炉给水单元，其中，所述三通阀(8)为高压三通阀，其两个出口分别与缸套水热交换器(7)和烟气冷却器(5)连接。


6.根据权利要求5所述的一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统，其特征在于：采用锅炉给水在缸套水热交换器(7)中吸收内燃机缸套冷却水的低温余热，实现锅炉给水的预热；经过脱硝装置(2)后烟气分为两路进入蒸汽锅炉(3)，一路从蒸汽锅炉(3)的炉头即燃烧器区域进入炉膛，一路从蒸汽锅炉(3)的中后部进入炉膛。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统，其特征在于：所述燃气内燃机(1)、蒸汽锅炉(3)采用包括甲烷、丙烷、天然气、液化石油气、醇类在内的碳氢燃料作为燃料，助燃剂为空气。


8.根据权利要求1-6中任一项所述的一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统，其特征在于：所述脱硝装置(2)采用包括甲烷、乙烯、丙烷、一氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘豪，徐顺塔，涂垚杰，黄璞，王泽安，谢逸豪，罗海华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42