联合循环余热锅炉烟气热量调节系统和方法与流程

本发明涉及发电，具体涉及一种联合循环余热锅炉烟气热量调节系统和方法。

背景技术：

1、燃气轮机联合循环发电是由燃气轮机燃烧天然气发电，并将燃机排出的高温烟气送入余热锅炉，利用烟气的热量，在余热锅炉中生产出高温高压的蒸汽，再去驱动汽轮发电机组，形成燃气－蒸汽联合循环。联合循环是把两个使用不同工质的独立的动力循环，通过能量交换联合在一起的循环。因此，提升机组效率的目标之一是从燃气轮机排出烟气中的热量中产生尽可能多的有用功。

2、目前，利用可再生能源发电能够减少碳排放，但是太阳能和风能等能源具有间歇性，联合循环发电厂为了能快速上升负荷以响应电网需求，现有技术采用余热锅炉烟道补燃的方法增大烟气的热量，从而能够实现具有更高流量、温度和更高压力的蒸汽的超临界蒸汽循环，但是传统的余热锅炉补燃普遍采用化石燃料，导致联合循环电厂排放气体中含有更多的二氧化碳，会对生态环境造成破坏。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中联合循环机组采用化石燃料为余热锅炉补燃增加烟气热量，增加了二氧化碳排放的缺陷。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，包括：

3、燃气轮机，适于驱动发电机发电；

4、余热锅炉，与所述燃气轮机相连接，适于回收所述燃气轮机排放烟气中热量产生蒸汽；

5、补燃装置，所述补燃装置包括多个第一喷嘴和变压吸附热分离器，所述变压吸附热分离器与燃气轮机和所述第一喷嘴相连接，所述变压吸附热分离器适于分解氨并且变压吸附氮气，所述第一喷嘴设置在所述余热锅炉内，所述第一喷嘴适于调节所述余热锅炉内烟气热量。

6、进一步地，此联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，所述余热锅炉包括：

7、过渡烟道，设置在所述余热锅炉靠近所述燃气轮机的一侧，且与所述燃气轮机相连接；

8、主烟道，设置在所述余热锅炉内，与所述过渡烟道相连通，所述第一喷嘴分别设置在所述过渡烟道和所述主烟道内。

9、进一步地，此联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，所述余热锅炉还包括：

10、第一换热器，设置在所述主烟道内远离所述过渡烟道的一侧，所述第一喷嘴设置在所述第一换热器处；

11、过热器，设置在所述主烟道内靠近所述过渡烟道的一侧，所述过热器与所述第一换热器相连接，所述第一喷嘴设置在所述过热器处；

12、再热器，设置在所述主烟道内靠近所述过渡烟道的一侧，所述再热器与所述过热器相连接，所述第一喷嘴设置在所述再热器处。

13、进一步地，此联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，所述燃气轮机包括：

14、压气机，与所述变压吸附热分离器相连接；

15、燃烧室，与所述压气机相连接；

16、涡轮机，与所述燃烧室、所述变压吸附热分离器和所述过渡烟道相连接。

17、进一步地，此联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，还包括：

18、氨源，与所述变压吸附热分离器相连接，适于提供氨；

19、第二换热器，设置在所述变压吸附热分离器内，与所述外箱和所述压气机相连接。

20、进一步地，此联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，还包括：

21、储罐，与所述变压吸附热分离器相连接。

22、进一步地，此联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，所述余热锅炉还包括：

23、烟囱，与所述主烟道远离所述过渡烟道的一端相连接；

24、集水器，设置在所述烟囱底部，适于收集所述烟囱中的水。

25、进一步地，此联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，还包括：

26、汽轮机，与所述再热器相连接；

27、发电机，与所述汽轮机相连接；

28、凝汽器，与所述汽轮机相连接。

29、进一步地，此联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，还包括：

30、吹扫装置，设置在所述主烟道内，与所述储罐相连接，所述吹扫装置上设有多个第二喷嘴。

31、本发明还提供了一种联合循环余热锅炉烟气热量调节方法，采用上述的联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，包括：

32、步骤s1、所述燃气轮机燃烧发电，并利用可再生能源电力或富余电力制氨；

33、步骤s2、当机组正常运行且需要升高负荷时，利用所述压气机中抽气的热量将制得的所述氨输入所述变压吸附热分离器中热分解为出氢气和氮气，然后变压吸附氮气，剩余产物为富氢氨气；

34、步骤s3、将制得的所述富氢氨气为补燃气输送至所述过渡烟道预热；

35、步骤s4、根据机组实际需要，控制各个所述第一喷嘴点火，对所述第一换热器、所述过热器和所述再热器加热，再利用加热后的蒸汽驱动所述汽轮机发电；

36、步骤s5、将分解的所述氮气输入所述吹扫装置中对所述第一换热器吹扫。

37、本发明具有以下优点：

38、1.本发明提供的联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，包括燃气轮机、余热锅炉和补燃装置，燃气轮机适于驱动发电机发电，余热锅炉与燃气轮机相连接，适于回收燃气轮机排放烟气中热量产生蒸汽，补燃装置包括多个第一喷嘴和变压吸附热分离器，变压吸附热分离器与燃气轮机和第一喷嘴相连接，变压吸附热分离器适于分解氨，第一喷嘴设置在余热锅炉内，第一喷嘴适于调节余热锅炉内烟气热量。

39、通过设置补燃装置，利用燃气轮机中的热量作为热源将变压吸附热分离器中的氨气分解，变压吸附分离氮气后的富氢氨气作为补燃气通过多个喷嘴输入至余热锅炉内，在余热锅炉的内部多区域点火引燃与烟气中的氧气燃烧反应，提高了余热锅炉内的温度，从而增加了余热锅炉产生的蒸汽量，进而可为发电机提供更多的驱动力，无需过度燃烧燃气轮机来增加驱动力，对热部件起到保护的作用，同时采用富氢氨燃料补燃不会产生碳氧化物，降低了发电过程中的碳排放，具有更好的环保效果。

40、2.本发明提供的联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，余热锅炉还包括第一换热器、过热器和再热器，第一换热器设置在主烟道内远离过渡烟道的一侧，第一喷嘴设置在第一换热器处，过热器设置在主烟道内靠近过渡烟道的一侧，过热器与第一换热器相连接，第一喷嘴设置在过热器处，再热器设置在主烟道内靠近过渡烟道的一侧，再热器与过热器相连接，第一喷嘴设置在再热器处。

41、通过将过热器和再热器设置在靠近过渡烟道的一侧，将第一换热器设置在远离过渡烟道的一侧，补燃时先点燃位于过渡烟道中的第一喷嘴，使余热锅炉内快速升温，高温烟气随过渡烟道输送至主烟道中，待主烟道中温度达到点火温度后关闭位于过渡烟道中的第一喷嘴，开启位于主烟道中朝向第一换热器的喷嘴，对主烟道内的第一换热器进行加热，可避免过热器和再热器超温。将补燃装置放置在余热锅炉烟道中较冷的位置，能容许补燃额外的燃料。

42、3.本发明提供的联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，燃气轮机包括压气机、燃烧室和涡轮机，压气机与变压吸附热分离器相连接，燃烧室与压气机相连接，涡轮机与燃烧室、变压吸附热分离器和过渡烟道相连接。

43、压气机将空气压缩后温度升高，通过将部分压气机中压缩后的高温压缩空气输入至变压吸附热分离器中换热，可为变压吸附热分离器中分解氨气提供热量，无需单独对变压吸附热分离器加热，降低了能源的消耗，换热后的压缩空气温度降低，再将换热后的压缩空气输入至涡轮机中，可对涡轮机叶片降温冷却，使压气机中部分压缩空气的热量得到有效利用。

44、4.本发明提供的联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，还包括氨源和第二换热器，氨源与变压吸附热分离器相连接，适于提供氨，第二换热器设置在变压吸附热分离器内，与外箱和压气机相连接。

45、由于氨具有易挥发性，低温液态氨的贮存能力较强，将燃气轮机中的热量输入至第二换热器中可对液态氨换热。

46、5.本发明提供的联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，还包括与变压吸附热分离器相连接的储罐，变压吸附热分离器将氨分解出的氮气输入至储罐中储存。

47、6.本发明提供的联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，余热锅炉还包括烟囱和集水器，烟囱与主烟道远离过渡烟道的一端相连接，集水器设置在烟囱底部，适于收集烟囱中的水。通过设置集水器，可将排出的烟气在烟囱中冷凝的水进行回收，作为余热锅炉给水，起到节约能源的作用。

48、7.本发明提供的联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，还包括汽轮机、发电机和凝汽器，汽轮机与再热器相连接，发电机与汽轮机相连接，凝汽器与汽轮机相连接。

49、再热器中输出的高温饱和蒸汽驱动汽轮机运转进行发电，将汽轮机中输出的蒸汽在凝汽器中冷却为水可循环再利用，提高了水的利用率，还节约了能源。

50、8.本发明提供的联合循环余热锅炉烟气热量调节系统，还包括设置在主烟道内与储罐相连接的吹扫装置，吹扫装置上设有多个第二喷嘴，可将储罐中的高温氮气输入吹扫装置，稀释主烟道低温段的烟气，以去除残余在主烟道中的水分，避免水蒸气冷凝生成酸性硫化物腐蚀管道。