本发明专利技术公开了一种燃气轮机排烟余热的回收利用方法。该方法为从燃气轮机的燃气透平出来的排烟进入重整反应器，向重整反应器中加入摩尔比为1～2∶1的水和甲醇，在催化剂的作用下水与甲醇吸收燃气轮机的排烟余热进行化学反应，反应后的合成气通过纯化设备分离后即得纯度为85％～95％的氢气。本发明专利技术利用燃气轮机的排烟余热进行甲醇重整制取氢气，并将所得氢气用于燃料电池发电系统，利用热化学反应将燃气轮机的排烟余热进行品位提升并转化到反应合成气中，为甲醇制氢提供了新的思路，有效降低了甲醇制氢的能量消耗。同时本发明专利技术提高了燃料电池系统的燃料利用率和发电效率，达到了明显的节能目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于节能
技术介绍
目前对于燃气轮机的尾部余热的利用，常常是接余热锅炉，产生一定品位的蒸汽，用于燃气蒸汽联合循环，从而在一定程度上提高了系统的发电效率。然而，由于燃气轮机尾部烟气温度的限制，余热锅炉产生的蒸汽大多处于中压或次高压的状况，从而造成蒸汽循环的热转功效率不高。目前，燃气蒸汽联合循环的系统热转功效率通常在55 % 60 %之间。另外，燃气轮机的尾部烟气还常常用于溴化锂吸收式制冷，取得一部分冷量。上述这些燃气轮机尾部烟气余热的利用方法，只是涉及到热能之间的转换，没有提高燃气轮机尾部烟气余热的品位，从而不能够大幅度提高尾部余热下游的循环效率。 燃料电池是一种直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效地转化为电能的发电装置，根据使用电解质种类的不同，燃料电池可以分为碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、磷酸盐酸性燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。MCFC和SOFC为高温燃料电池，在这两种燃料电池中，一般采用天然气内部重整制得氢气，与空气中的氧气发生电化学反应输出电能。天然气的重整过程一般在800°C左右的反应温度，其能量提升的品位有限，能量利用过程有待进一步优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种。本专利技术利用燃气轮机的排烟余热进行甲醇重整制取氢气，并将所得氢气用于燃料电池发电系统，改进了燃气轮机排烟余热的传统利用方式，有效降低了甲醇制氢的能量消耗，实现了节能的目的。本专利技术的技术方案从燃气轮机的燃气透平出来的排烟进入重整反应器，向重整反应器中加入摩尔比为I 2 I的水和甲醇，在催化剂的作用下水与甲醇吸收燃气轮机的排烟余热进行化学反应，反应后的合成气(主要含有 H2 与 CO2)通过纯化设备分离后即得纯度为85% 95%的氢气。前述方法中所得纯度为85% 95%的氢气可经过升压机构升压后进入燃料电池，另从燃气轮机的空气压气机出口分离出适量的空气进入燃料电池，空气中的氧气与纯度较高的氢气在燃料电池中进行反应，输出电能。前述方法中，燃料电池中的未反应气和燃料电池产生的部分水蒸汽共同进入燃气轮机的燃烧室中。前述方法中，所述催化剂是重量百分比为41% 60% 20% 40% 7 0Z0 10% 2% 12%的Cu0/Zn0/Al203/Fe203 ;所述催化剂也可以是重量比例为6 12 4 9 5 11 的 Cu/Zn0/Al203。前述方法中，重整反应器中水与甲醇的反应温度为180°C 280°C，反应压力为2bar 8bar。与现有技术相比，本专利技术利用燃气轮机的排烟余热进行甲醇重整制取氢气，并将所得氢气用于燃料电池发电系统，利用热化学反应将燃气轮机的排烟余热进行品位提升并转化到反应合成气中，为甲醇制氢提供了新的思路，有效降低了甲醇制氢的能量消耗。同时本专利技术高效利用了燃料电池系统中的未反应气，降低了燃气轮机氮氧化物的排放及燃料消耗，提高了系统的燃料利用率和发电效率，达到了明显的节能目的。附图说明图I是本专利技术燃气轮机排烟余热回收利用方法一种实施方式的系统示意图。图中的标号为1-空气压气机，2-燃烧室，3-燃气透平，4-重整反应器，5-纯化设 备，6-升压机构，7-燃料电池。具体实施例方式本专利技术的实施例I :从燃气轮机的燃气透平3出来的排烟(500°C)进入重整反应器4，向重整反应器4中加入摩尔比为1.2 I的水和甲醇(25°C )，在重量百分比为50% 30% 10% 10%的Cu0/Zn0/Al203/Fe203催化作用下水与甲醇吸收燃气轮机的排烟余热进行热化学反应CH30H(g)+H20(g) — 3H2+C02，反应温度为260°C，反应压力为5bar，反应后排烟温度降为180°C，生成的主要含有H2与CO2的合成气(260°C )通过纯化设备5分离后得到纯度为85%的氢气。所得氢气经升压机构6升压至压力为6bar 7bar后进入固体氧化物燃料电池(SOFC) 7，另从燃气轮机的空气压气机I出口分离出适量的空气(280°C)进入固体氧化物燃料电池7，空气中的氧气与纯度为85%的氢气在燃料电池7中(800°C 1000°C )进行反应，输出一定的电能，发电效率(HHV)在65%左右。燃料电池7中的未反应气和燃料电池7产生的部分水蒸汽共同进入燃气轮机的燃烧室2中循环利用。本专利技术的实施例2 :从燃气轮机的燃气透平3出来的排烟(480°C)进入重整反应器4，向重整反应器4中加入摩尔比为1.5 I的水和甲醇(25°C )，在重量百分比为45% 40% 7% 8%的Cu0/Zn0/Al203/Fe203催化作用下水与甲醇吸收燃气轮机的排烟余热进行热化学反应CH30H(g)+H20(g) — 3H2+C02，反应温度为200°C，反应压力为8bar，反应后排烟温度降为160°C，生成的主要含有H2与CO2的合成气(200°C )通过纯化设备5分离后得到纯度约为90%的氢气。所得氢气经升压机构6升压至压力为6bar 7bar后进入熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 7，另从燃气轮机的空气压气机I出口分离出适量的空气(260°C )进入熔融碳酸盐燃料电池7，空气中的氧气与纯度为90%的氢气在燃料电池7中(600°C 700°C )进行反应，输出一定的电能，发电效率(HHV)在60%左右。燃料电池7中的未反应气和燃料电池7产生的部分水蒸汽共同进入燃气轮机的燃烧室2中循环利用。实施例3 :从燃气轮机的燃气透平3出来的排烟(520°C)进入重整反应器4，向重整反应器4中加入摩尔比为2 I的水和甲醇(25°C)，在重量比例为9 7 8的Cu/Zn0/Al203催化作用下水与甲醇吸收燃气轮机的排烟余热进行热化学反应=CH3OH(g)+H20(g) — 3H2+C02，反应温度为180°C，反应压力为3bar，反应后排烟温度降为200°C，生成的主要含有112与0)2的合成气(180°C)通过纯化设备5分离后得 到纯度为93%的氢气。所得氢气可进入燃料电池发电系统，也可储存起来用于加氢站。权利要求1.一种，其特征在于从燃气轮机的燃气透平(3)出来的排烟进入重整反应器(4)，向重整反应器(4)中加入摩尔比为I 2 I的水和甲醇，在催化剂的作用下水与甲醇吸收燃气轮机的排烟余热进行化学反应，反应后的合成气通过纯化设备(5)分离后即得纯度为85% 95%的氢气。2.根据权利要求I所述，其特征在于所得纯度较高的氢气经升压机构(6)升压后进入燃料电池(7)，另从燃气轮机的空气压气机(I)出口分离出适量空气进入燃料电池(7)，空气中的氧气与纯度较高的氢气在燃料电池(7)中进行反应，输出电能。3.根据权利要求2所述，其特征在于燃料电池(7)中的未反应气和燃料电池(7)产生的部分水蒸汽共同进入燃气轮机的燃烧室(2)中。4.根据权利要求1、2或3所述，其特征在于所述催化剂是重量百分比为41% 60% 20% 40% 7% 10% 2% 12%的CuO/ZnO/Al203/Fe203。5.根据权利要求1、2或3所述，其特征在于所述催化剂是重量比例为6 12 4 9 5 11的Cu/Zn0/Al203。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃气轮机排烟余热的回收利用方法，其特征在于：从燃气轮机的燃气透平(3)出来的排烟进入重整反应器(4)，向重整反应器(4)中加入摩尔比为1～2∶1的水和甲醇，在催化剂的作用下水与甲醇吸收燃气轮机的排烟余热进行化学反应，反应后的合成气通过纯化设备(5)分离后即得纯度为85％～95％的氢气。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈新明，
申请(专利权)人：陈新明，
类型：发明
国别省市：
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