一种半封闭联合循环烟气回收系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及发电技术领域，具体涉及一种半封闭联合循环烟气回收系统和方法，系统包括分离器组件、燃气轮机和余热锅炉，燃气轮机与分离器组件相连接，余热锅炉与燃气轮机相连接，燃气轮机与余热锅炉中的烟气形成循环回路。通过分离器组件分离出空气中的氩气并作蓄存，并将氩气输入至燃气轮机中，燃气轮机输出的烟气在余热锅炉中换热后，再将含有氩气的烟气重新输入至燃气轮机中进行循环，将氩气作为循环工作流体输入燃气轮机中进行布雷顿循环，增加了工作流体的热容，因此提高了循环工作流体的热力学性能，使得循环效率得到提高。而通过深度整合空气分离、合成氨和余热锅炉过饱和蒸汽工艺，提升了机组烟气回收的能量利用率，从而实现发电效率增加。现发电效率增加。现发电效率增加。

【技术实现步骤摘要】
一种半封闭联合循环烟气回收系统和方法


[0001]本专利技术涉及发电
，具体涉及一种半封闭联合循环烟气回收系统和方法。

技术介绍

[0002]地球大气中二氧化碳含量的增加是造成温室效应和气候剧烈变化的主要原因，提高发电效率、减少废气中二氧化碳和氮氧化物排放，是化石燃料发电行业面临的重要技术挑战。燃气
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蒸汽联合循环是燃烧天然气发电的热力系统，现有技术中开放式循环燃气轮机驱动发电机发电，然后将燃气轮机排放的烟气热量在余热锅炉中回收利用生产高温高压蒸汽。
[0003]现有技术中，通过烟气净化装置对烟气中污染物的处理后，将其排放到大气中，例如单乙醇胺(MEA，Monoethanolamine)液体吸收法、选择性脱硝还原(SCR，Selective Catalytic Reduction)技术。然而，从联合循环排放的烟气中分离或洗涤二氧化碳和氮氧化物会消耗大量电能，降低了燃气轮机的运行效率，导致电厂电耗成本增加。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中燃气轮机的烟气中含有较多的二氧化碳与氮氧化物等污染物的缺陷。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种半封闭联合循环烟气回收系统，包括：
[0006]分离器组件，适于分离空气中的不同成分；
[0007]燃气轮机，与所述分离器组件相连接；
[0008]余热锅炉，与所述燃气轮机相连接，适于回收所述燃气轮机烟气中的热量，且所述燃气轮机与所述余热锅炉中的所述烟气形成循环回路。
[0009]进一步地，此半封闭联合循环烟气回收系统，所述燃气轮机包括：
[0010]压气机，与所述分离器组件和所述余热锅炉相连接；
[0011]燃烧室，与所述压气机和所述余热锅炉相连接；
[0012]涡轮机，与所述燃烧室和所述余热锅炉相连接，所述涡轮机适于驱动发电机发电。
[0013]进一步地，此半封闭联合循环烟气回收系统，还包括：
[0014]天然气源，与所述燃烧室相连接，适于为所述燃烧室提供燃料；
[0015]催化重整器，与所述天然气源和所述余热锅炉相连接，适于产生氢气；
[0016]催化反应器，设置在余热锅炉内，所述催化反应器与所述分离器组件和所述催化重整器相连接，适于合成氨气；
[0017]第一碳捕集器，与所述催化反应器、所述余热锅炉和所述压气机相连接，适于吸收所述烟气中的二氧化碳。
[0018]进一步地，此半封闭联合循环烟气回收系统，还包括：
[0019]催化转换器，与所述余热锅炉、所述催化重整器和所述催化反应器相连接。
[0020]进一步地，此半封闭联合循环烟气回收系统，还包括：
[0021]第二碳捕集器，与所述催化转换器和所述催化反应器相连接，适于吸收所述催化转换器中的二氧化碳。
[0022]进一步地，此半封闭联合循环烟气回收系统，还包括：
[0023]混合加压器，与所述第二碳捕集器、所述分离器组件和所述催化反应器相连接。
[0024]进一步地，此半封闭联合循环烟气回收系统，还包括：
[0025]水泵，与所述余热锅炉相连接，适于为所述余热锅炉供水；
[0026]蒸发器，设置在所述余热锅炉内，与所述水泵向连接，适于产生水蒸气；
[0027]过热器，设置在所述余热锅炉内，与所述蒸发器、所述催化转换器和所述催化重整器相连接。
[0028]进一步地，此半封闭联合循环烟气回收系统，所述分离器组件包括：
[0029]空气泵；
[0030]分离器，与所述空气泵、所述压气机和所述混合加压器相连接，适于分离空气中的不同成分。
[0031]进一步地，此半封闭联合循环烟气回收系统，还包括：
[0032]第一换热器，与所述过热器、所述催化重整器和所述催化转换器相连接，所述第一换热器与所述催化重整器之间形成循环回路；
[0033]第二换热器，与所述水泵、所述蒸发器、第一碳捕集器和所述第二碳捕集器相连接；
[0034]再热器，与所述压气机和所述燃烧室相连接；
[0035]烟气净化器，与所述第一碳捕集器和所述压气机相连接。
[0036]本专利技术还提供了一种半封闭联合循环烟气回收方法，采用上述的半封闭联合循环烟气回收系统，包括：
[0037]步骤S1、所述分离器分离出空气中的氩气、氧气和氮气等；
[0038]步骤S2、将所述氩气和所述氧气输入所述燃气轮机参与燃烧；
[0039]步骤S3、将所述燃气轮机燃烧后的烟气输入所述余热锅炉中换热；
[0040]步骤S4、将换热后的烟气再次输入所述燃气轮机中；
[0041]步骤S5、将所述余热锅炉换热后的过饱和蒸汽输送至所述催化重整器制氢；
[0042]步骤S6、将步骤5中制得的氢气与步骤1中分离出的氮气输送至所述催化反应器中合成氨；
[0043]步骤S7、将合成氨输送至所述第一碳捕集器与所述第二碳捕集器，吸收所述余热锅炉排放烟气及所述催化转换器中的二氧化碳；
[0044]步骤S8、步骤1持续分离出氩气，作蓄存处理，加入联合循环机组的烟气中，作为补充氩气。
[0045]本专利技术具有以下优点：
[0046]1.本专利技术提供的半封闭联合循环烟气回收系统，包括分离器组件、燃气轮机和余热锅炉，分离器组件适于分离空气中的不同成分，燃气轮机与分离器组件相连接，余热锅炉与燃气轮机相连接，适于回收燃气轮机烟气中的热量，且燃气轮机与余热锅炉中的烟气形成循环回路。
[0047]通过分离器组件持续分离出空气中的氩气并作一定量的蓄存(含量1％左右)进行
储存，并将氩气输入至燃气轮机中，燃气轮机输出的烟气在余热锅炉中换热后，再将含有氩气的烟气重新输入至燃气轮机中进行循环，由于氩气具有高比热比和高导热性，密度是氮气的1.5倍，氩气的比热容比为1.67，大于空气1.4的比热容比，而且氩气导热性能好，将氩气作为工作流体输入燃气轮机中进行布雷顿循环，增加了工作流体的热容，因此提高了循环工作流体的热力学性能，使得循环效率得到提高，而将烟气中的氩气再次循环输入燃气轮机中可使氩气中的能量得到重复利用，减少了碳氧化物与氮氧化物的排放，提高了烟气中能量的利用率，从而使得发电的效率也增加。
[0048]2.本专利技术提供的半封闭联合循环烟气回收系统，燃气轮机包括压气机、燃烧室和涡轮机，压气机与分离器组件和余热锅炉相连接，燃烧室与压气机和余热锅炉相连接，涡轮机与燃烧室和余热锅炉相连接，涡轮机适于驱动发电机发电。
[0049]压气机将分离组件中分离出的氩气和氧气加压后输入燃烧室，氧气与燃料参与燃烧，将化学能转换为机械能驱动涡轮机做功，进而驱动发电机发电，再将涡轮机中排出的烟气在余热锅炉中换热后重新输入压气机中，由于氩气为惰性气体，在燃烧室内不与氧气发生燃烧，因此燃气轮机中的氩气不会被消耗，可在机组停机后将氩气回收，作重复利用，将含有氩气的烟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半封闭联合循环烟气回收系统，其特征在于，包括：分离器组件(100)，适于分离空气中的不同成分；燃气轮机(200)，与所述分离器组件(100)相连接；余热锅炉(300)，与所述燃气轮机(200)相连接，适于回收所述燃气轮机(200)烟气中的热量，且所述燃气轮机(200)与所述余热锅炉(300)中的所述烟气形成循环回路。2.根据权利要求1所述的半封闭联合循环烟气回收系统，其特征在于，所述燃气轮机(200)包括：压气机(201)，与所述分离器组件(100)和所述余热锅炉(300)相连接；燃烧室(202)，与所述压气机(201)和所述余热锅炉(300)相连接；涡轮机(203)，与所述燃烧室(202)和所述余热锅炉(300)相连接，所述涡轮机(203)适于驱动发电机(400)发电。3.根据权利要求2所述的半封闭联合循环烟气回收系统，其特征在于，还包括：天然气源(500)，与所述燃烧室(202)相连接，适于为所述燃烧室(202)提供燃料；催化重整器(600)，与所述天然气源(500)和所述余热锅炉(300)相连接，适于产生氢气；催化反应器(301)，设置在余热锅炉(300)内，所述催化反应器(301)与所述分离器组件(100)和所述催化重整器(600)相连接，适于合成氨气；第一碳捕集器(700)，与所述催化反应器(301)、所述余热锅炉(300)和所述压气机(201)相连接，适于吸收所述烟气中的二氧化碳。4.根据权利要求3所述的半封闭联合循环烟气回收系统，其特征在于，还包括：催化转换器(800)，与所述余热锅炉(300)、所述催化重整器(600)和所述催化反应器(301)相连接。5.根据权利要求4所述的半封闭联合循环烟气回收系统，其特征在于，还包括：第二碳捕集器(900)，与所述催化转换器(800)和所述催化反应器(301)相连接，适于吸收所述催化转换器(800)中的二氧化碳。6.根据权利要求5所述的半封闭联合循环烟气回收系统，其特征在于，还包括：混合加压器(110)，与所述第二碳捕集器(900)、所述分离器组件(100)和所述催化反应器(301)相连接。7.根据权利要求6所述的半封闭联合循环烟气回收系统，其特征在于，还包括：水泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一丰，肖俊峰，胡孟起，夏林，连小龙，姜世杰，田新平，卫星光，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：