【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氨燃烧发电，尤其是涉及一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法及系统。
技术介绍
1、由于电力行业碳排放占我国总碳排放的40％以上，因此电力行业的碳减排显得尤为重要。燃气-蒸汽联合循环发电作为燃气发电的最主要利用形式，正向绿色无碳燃料的转型方向不断发展。
2、氨作为一种无碳富氢的新型零碳替代燃料，相比于氢气，具有能量密度高、易液化和易于运输的优点，故以氨为燃料的绿色发电系统备受关注。目前，以氨为燃料的燃气-蒸汽联合循环发电系统尚未成熟，没有充分利用液氨冷量的优势，其热效率有较大的进步空间：
3、空气进气的温度高，导致压气机的压缩功耗高，严重影响燃气循环的热效率。对于氨燃料来说，-33℃的液氨需要蒸发为氨气进行燃烧，蒸发过程可以提供巨大的冷量，用于进口空气的冷却。现有氨燃气-蒸汽联合循环发电系统用高品位的燃气排气余热通过直接换热或间接加热中间介质(低压蒸汽或循环水)给液氨蒸发提供热量，不仅浪费了液氨的冷量，而且减少了余热供给蒸汽循环的能量，造成联合循环系统热效率较低。
4、因此，亟需一种提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法及用于该方法的系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法及系统，具体为利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率，以解决氨燃料的燃气-蒸汽联合循环发电系统浪费液氨冷量和燃气排气余热，从而导致联合系统热效率低的问
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术的第一个目的是提供一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，所述方法包括燃气循环工序、蒸汽循环工序、液氨冷量利用工序、燃气排气处理工序；
4、所述方法利用液氨蒸发的冷量去冷却空气和蒸汽轮机的排汽，减少压气机的压缩能耗和增加蒸汽轮机的发电功率，分别提高燃气循环和蒸汽循环的热效率，进而提高氨燃气-蒸汽联合循环的热效率。
5、进一步地，所述燃气循环工序包括如下步骤：
6、来自液氨储罐的液氨进入液氨泵加压后进入氨蒸发器，被循环水物流加热后蒸发为氨气，去往三股氨气管路，第一氨气管路的氨气作为主燃料进入氨压缩机，经过压缩后到达设定压比对应的压力，进入燃烧室；
7、含有一定湿度的空气自空气管路进入空气冷却器，被载冷剂循环水物流冷却，空气中的水蒸汽被冷凝，经过气液分离罐后，罐顶得到干燥的冷空气，分离的冷凝水从罐底进入排水管道排出，冷空气进入压气机进行压缩，压缩至设定压比后进入燃烧室；
8、来自第二氨气管路的氨气进入氨分解装置，被来自燃气控制阀的燃气加热至分解反应温度，反应生成氢气混合气，氢气混合气经过氢气混合气压缩机压缩至设定压比对应的压力，进入燃烧室；
9、主燃料氨气在助燃物空气和氢气混合气的环境下，充分燃烧。为了保证燃烧的效果，第二氨气管路的氨气流量与第一氨气管路的氨气流量比值范围为1：7～4：7。燃烧后的高温燃气一部分进入燃气轮机进行膨胀做功，推动发电机进行发电，另一部分通过燃气控制阀进入氨分解装置为氨分解反应提供热量，进入氨分解装置的燃气流量大小与进入氨分解装置的氨气流量有关，并通过燃气控制阀的开度进行控制。
10、进一步地，所述蒸汽循环工序包括如下步骤：
11、来自脱硝装置的燃气排气进入余热锅炉，加热来自锅炉给水泵的锅炉给水，使其蒸发成不同压力等级的蒸汽，蒸汽进入蒸汽轮机进行膨胀做功，推动发电机进行发电，膨胀后的水蒸汽在凝汽器中冷凝，冷凝水进入锅炉给水泵继续进行蒸汽循环。
12、进一步地，所述液氨冷量利用工序包括如下步骤：
13、来自循环上水管路的循环水进入循环水泵，加压后进入氨蒸发器，循环水提拱液氨蒸发的热量，自身被冷却。为防止循环水结冰，温度不得低于3℃。冷却后的循环水进入空气冷却器，将从液氨带来的冷量将空气中的水蒸汽冷到露点以下，从空气冷却器流出的循环水与去冷却蒸汽轮机排汽的循环水混合，一同进入凝汽器，将蒸汽排汽冷凝后进入循环回水管路。
14、进一步地，所述燃气排气处理工序包括如下步骤：
15、来自第三氨气管路的氨气进入脱硝装置，与来自氨分解装置和燃气轮机出口的燃气排气进行催化还原反应，将燃烧反应产生的nox还原成n2，脱硝后的燃气排气进入氨水洗装置，将燃气排气中多余的氨回收，处理后的燃气排气排空。
16、进一步地，利用主燃料氨气、助燃物空气和氢气混合气在燃烧室内充分燃烧，燃气进入燃气轮机进行膨胀做功，推动发电机发电。
17、进一步地，利用燃气排气的余热加热余热锅炉给水，产生不同压力等级蒸汽去推动蒸汽轮机发电。
18、进一步地，用循环水作为载冷介质，带走液氨蒸发的冷量，去冷却空气和蒸汽轮机的排汽。
19、进一步地，经过脱硝处理后的燃气排气，增加氨水洗过程，避免脱硝过程多余的氨直接排入大气造成污染。
20、进一步地，氢气混合气由第二氨气管路的氨气进入氨分解装置，发生分解反应生成，并由氢气混合气压缩机压到设定压比进入燃烧室。
21、进一步地，为防止循环水结冰，循环水与液氨换热后的热端出口不得小于3℃。
22、进一步地，空气被载冷介质循环水冷却后的温度范围为8～15℃。
23、进一步地，第二氨气管路的氨气流量与第一氨气管路的氨气流量比值范围为1：7～4：7。
24、进一步地，氨分解反应需要的热量由燃烧室出口的部分燃气提供，燃气流量的大小与进入氨分解装置的氨气流量有关，并通过燃气控制阀的开度进行控制。
25、本专利技术的第二个目的是提供一种氨燃气-蒸汽联合循环发电系统，该系统用于实现上述的利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，所述系统包括液氨泵、氨蒸发器、氨压缩机、燃烧室、空气冷却器气液分离罐、压气机、燃气轮机、燃气控制阀、氨分解装置、氢气混合气压缩机、循环水泵、脱硝装置、余热锅炉、氨水洗装置、蒸汽轮机、蒸汽凝汽器、锅炉给水泵。
26、进一步地，所述液氨泵的进口与液氨管路连接，来自液氨储罐的液氨与液氨泵的进口连接，液氨泵的出口与氨蒸发器的冷端进口连接，氨蒸发器的冷端出口与第一氨气管路、第二氨气管路、第三氨气管路的进口连接，第一氨气管路的出口与氨压缩机的进口连接，氨压缩机的出口与燃烧室的进口连接；所述空气冷却器的热端进口与空气管路连接，空气自空气管路与空气冷却器的热端进口连接，空气冷却器的热端出口与气液分离罐的进口连接，气液分离罐的气相出口与压气机的进口连接，气液分离罐的液相出口与排水管路连接，压气机的出口与燃烧室的进口连接；第二氨气管路的出口与氨分解装置的冷端进口连接，氨分解装置的冷端出口与氢气混合气压缩机的进口连接，氢气混合气压缩机的出口与燃烧室的进口连接；燃烧室的出口与燃气轮机的进口、燃气控制阀的进口连接，燃气控制阀的出口与氨分解装置的热端进口连接；脱硝装置的出口与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述方法包括燃气循环工序、蒸汽循环工序、液氨冷量利用工序、燃气排气处理工序；
2.根据权利要求1所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述燃气循环工序包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述第二氨气管路的氨气流量与第一氨气管路的氨气流量比值范围为1：7～4：7。
4.根据权利要求1所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述蒸汽循环工序包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述液氨冷量利用工序包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，循环水与氨蒸发器(2)中的液氨换热后的热端出口的温度不小于3℃，以防止循环水结冰。
7.根据权利要求1所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联
8.根据权利要求1所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述利用液氨蒸发的冷量的具体过程如下：利用循环水作为载冷介质，带走液氨蒸发的冷量，去冷却空气和蒸汽轮机的排汽；
9.一种氨燃气-蒸汽联合循环发电系统，用于实现如权利要求1～8任一项所述的利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述系统包括液氨泵(1)、氨蒸发器(2)、氨压缩机(3)、燃烧室(4)、空气冷却器(5)气液分离罐(6)、压气机(7)、燃气轮机(8)、燃气控制阀(9)、氨分解装置(10)、氢气混合气压缩机(11)、循环水泵(12)、脱硝装置(13)、余热锅炉(14)、氨水洗装置(15)、蒸汽轮机(16)、蒸汽凝汽器(17)、锅炉给水泵(18)。
10.根据权利要求9所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的系统，其特征在于，所述液氨泵(1)的进口与液氨管路连接，液氨泵(1)的出口与氨蒸发器(2)的冷端进口连接，氨蒸发器(2)的冷端出口与第一氨气管路、第二氨气管路、第三氨气管路的进口连接，第一氨气管路的出口与氨压缩机(3)的进口连接，氨压缩机(3)的出口与燃烧室(4)的进口连接；所述空气冷却器(5)的热端进口与空气管路连接，空气自空气管路与空气冷却器(5)的热端进口连接，空气冷却器(5)的热端出口与气液分离罐(6)的进口连接，气液分离罐(6)的气相出口与压气机(7)的进口连接，气液分离罐(6)的液相出口与排水管路连接，压气机(7)的出口与燃烧室(4)的进口连接；第二氨气管路的出口与氨分解装置(10)的冷端进口连接，氨分解装置(10)的冷端出口与氢气混合气压缩机(11)的进口连接，氢气混合气压缩机(11)的出口与燃烧室(4)的进口连接；燃烧室(4)的出口与燃气轮机(8)的进口、燃气控制阀(9)的进口连接，燃气控制阀(9)的出口与氨分解装置(10)的热端进口连接；脱硝装置(13)的出口与余热锅炉(14)的热端进口连接，锅炉给水泵(18)的出口与余热锅炉(14)的冷端进口连接，余热锅炉(14)的冷端出口与蒸汽轮机(16)的进口连接，蒸汽轮机(16)的出口与蒸汽凝汽器(17)的热端进口连接，蒸汽凝汽器(17)的热端出口与锅炉给水泵(18)的进口连接；所述循环水泵(12)的进口与循环上水管路连接，循环水泵(12)的出口与氨蒸发器(2)的热端进口连接，氨蒸发器(2)的热端出口与空气冷却器(5)的冷端进口连接，空气冷却器(5)的冷端出口与循环上水管路连接，循环水的出口与蒸汽凝汽器(17)的冷端进口连接，蒸汽凝汽器(17)的冷端出口与循环回水管路连接；第三氨气管路的出口、氨分解装置(10)的热端出口、燃气轮机(8)的出口与脱硝装置(13)的进口连接，脱硝装置(13)的出口与余热锅炉(14)的热端进口连接，余热锅炉(14)的热端出口与氨水洗装置(15)的进口连接，氨水洗装置(15)的出口与排空管路连接。
...【技术特征摘要】
1.一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述方法包括燃气循环工序、蒸汽循环工序、液氨冷量利用工序、燃气排气处理工序；
2.根据权利要求1所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述燃气循环工序包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述第二氨气管路的氨气流量与第一氨气管路的氨气流量比值范围为1：7～4：7。
4.根据权利要求1所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述蒸汽循环工序包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述液氨冷量利用工序包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，循环水与氨蒸发器(2)中的液氨换热后的热端出口的温度不小于3℃，以防止循环水结冰。
7.根据权利要求1所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述燃气排气处理工序包括如下步骤：
8.根据权利要求1所述一种利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述利用液氨蒸发的冷量的具体过程如下：利用循环水作为载冷介质，带走液氨蒸发的冷量，去冷却空气和蒸汽轮机的排汽；
9.一种氨燃气-蒸汽联合循环发电系统，用于实现如权利要求1～8任一项所述的利用液氨蒸发冷量提高氨燃气-蒸汽联合循环效率的方法，其特征在于，所述系统包括液氨泵(1)、氨蒸发器(2)、氨压缩机(3)、燃烧室(4)、空气冷却器(5)气液分离罐(6)、压气机(7)、燃气轮机(8)、燃气控制阀(9)、氨分解装置(10)、氢气混合气压缩机(11)、循环水泵(12)、脱硝装置(13)、余热锅炉(14)、氨水洗装置(15)、蒸汽轮机(16)、蒸汽凝汽器(17)、锅炉给水泵(18)。
10.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：章华勇，史克年，卫炎勋，廖忠瑜，贾军，
申请(专利权)人：远景氢能源科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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