燃料氣增焓溼化裝置製造方法
2023-05-09 02:18:21 1
燃料氣增焓溼化裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種燃料氣增焓溼化裝置。該燃料氣增焓溼化裝置包括：溼化器，其下部和頂端分別設置進氣口和出氣口，其上部和底端分別設置進水口和出水口，用於利用由進水口進入的加溼熱水對由進氣口進入的燃料氣進行加溼；加溼水加熱器，其進水口連接至溼化器的出水口，其出水口連接至溼化器的進水口，用於為溼化器提供循環的加溼熱水；以及過熱器，其進氣口連接至溼化器出氣口，其出氣口連接至燃氣輪機，用於對由溼化器出氣口排出的溼燃料氣進行加熱後送入燃氣輪機。本發明燃料氣增焓溼化裝置中，加溼熱水與燃料氣在溼化器中逆流直接接觸，這個過程冷熱流體熱力學匹配好於注蒸汽過程，可用能損失降低。
【專利說明】燃料氣增焓溼化裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及燃氣輪機【技術領域】，尤其涉及一種燃料氣增焓溼化裝置。
【背景技術】
[0002]整體煤氣化燃氣蒸汽聯合循環(IGCC)是實現煤炭潔淨高效利用的先進發電技術。在IGCC中，煤制氣經過淨化被用作燃氣輪機的燃料氣，而燃燒過程導致的熱NOx是其主要的排放汙染物。為減少IGCC系統NOx排放，現有機組多採用在燃料氣中注入稀釋劑、降低燃燒火焰溫度的方法，常用的稀釋劑主要為氮氣和水蒸氣。
[0003]由於IGCC中燃氣輪機燃料系統壓力通常在1.5MPa以上，採用注蒸汽的方法需要高參數、高品質的蒸汽。從熱力學角度來看，生產高參數蒸汽要消耗高溫熱量，而高品質要求增加水處理成本，同時蒸汽與燃料氣的混合過程會導致較高的可用能損失，因而注蒸汽稀釋燃料的方法在一定程度上會降低整個系統的熱效率和經濟性。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種燃料氣增焓溼化裝置，解決現有工藝熱效率低、經濟性差的問題。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術方案是:一種燃料氣增焓溼化裝置，包括:
溼化器，其下部和頂端分別設置進氣口和出氣口，其上部和底端分別設置進水口和出水口，用於利用由進水口進入的加溼熱水對由進氣口進入的燃料氣進行加溼；
過熱器，其上設置有熱水進口、熱水出口、進氣口、出氣口，所述進氣口管道連接溼化器出氣口，出氣口管道連接燃氣輪機，用於對由溼化器出氣口排出的溼燃料氣進行加熱後送入燃氣輪機；所述熱水進口管道連接燃氣輪機排煙餘熱回收系統的熱水排出口，熱水出口管道連接加溼水加熱器的加熱水進口，用於利用燃氣輪機排煙餘熱獲得的熱水對通過過熱器的燃料氣進行加熱，並將換熱後的熱水送入加溼水加熱器；
加溼水加熱器，其上設置有進水口，出水口，加熱水進口，加熱水出口，所述的進水口通過管道連接至溼化器的出水口，出水口通過管道連接至所述溼化器的進水口，用於為所述溼化器提供循環的加溼熱水；加熱水進口與過熱器熱水出口管道連接，加熱水出口連接燃氣輪機排煙餘熱回收系統的進水口，用於利用燃氣輪機排煙低溫餘熱獲得的熱水對加溼水進行加熱。
[0006]進一步的，還包括:過熱器旁路，設置於過熱器熱水進口管道和熱水出口管道之間，用於連通過熱器熱水進口管道和熱水出口管道；流量調節閥，設置於所述過熱器旁路上，用於調節流過過熱器的熱水流量，以控制溼燃料氣過熱度。
[0007]還包括:第一循環泵，設置於所述加溼水加熱器的加熱水出口和燃氣輪機排煙低溫餘熱熱水的進入口之間，用於將加溼水加熱器加熱水出口排出的降溫後的熱水送回燃氣輪機排煙餘熱回收系統，在所述燃氣輪機排煙餘熱回收系統、溼化器和過熱器之間形成熱水的循環通路；第二循環泵，設置於所述溼化器出水口和所述加溼水加熱器進水口之間，用於在所述溼化器和加溼水加熱器之間形成加溼熱水的循環迴路。
[0008]還包括:填料裝置，設置於所述溼化器內的進水口和進氣口之間，用於增加加溼熱水和燃料氣之間的接觸面積。
[0009]還包括:排汙管，設置於所述溼化器的底部，其管路中設置流量調節閥，用於按照預設流量排放加溼水，以防止加溼水中汙染物積聚；補水管，設置於所述溼化器的下部，其管路中設置補水泵，用於按照預設流量向所述溼化器中補入加溼水。
[0010]所述的溼化器為填料塔、空心塔或板式塔。所述過熱器為管殼式換熱器或管翅式換熱器；所述加溼水加熱器為管殼式換熱器、板式換熱器或熱管換熱器。
[0011]本發明的用於燃氣輪機的燃料氣增焓溼化裝置具有以下有益效果:
(1)加溼熱水與燃料氣在溼化器中逆流直接接觸，加溼熱水溫度降低，燃料氣的溼度和溫度都增加，這個過程冷熱流體熱力學匹配好於注蒸汽過程，可用能損失降低；
(2)通過利用燃氣輪機排煙餘熱回收系統獲得的熱水進行溼燃料氣和加溼水的加熱，可使得整個系統的熱效率和經濟型提聞;
(3)在溼化器進水口和進氣口之間設置填料裝置，從而增加了加溼熱水和燃料氣之間的接觸面積，進而強化了傳熱傳質，增強了燃料氣的增焓溼化效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明實施例燃料氣增焓溼化裝置的結構示意圖。
[0013]1、溼化器；2、填料裝置；3、排汙管；4、加溼水加熱器；5、補水管；6、過熱器；7、過熱器旁路；8-1、第二循環泵；8-2第三循環泵；8-3、第一循環泵；9-1流量調節閥、9-2流量調節閥。
【具體實施方式】
[0014]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現方式，為所屬【技術領域】中普通技術人員所知的形式。
[0015]另外，雖然本文可提供包含特定值的參數的示範，但應了解，參數無需確切等於相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似於相應的值。此外，以下實施例中提至IJ的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
[0016]本發明提供了一種燃料氣增焓溼化裝置，該裝置提出了一種新的燃料氣增焓溼化的方式，其中過熱器利用燃氣輪機排煙餘熱生產的熱水加熱加溼燃料氣，從而降低燃氣輪機氮氧化物排放，同時提高燃氣輪機熱效率。
[0017]在本發明的一個示例性實施例中，提供了一種燃料氣增焓溼化裝置。圖1為本發明實施例燃氣輪機燃料氣增焓溼化裝置的結構示意圖。如圖1所示，本實施例燃氣輪機燃料氣增焓溼化裝置包括:溼化器1、填料裝置2、排汙管3、板式換熱器4、補水管5、管殼式換熱器6、過熱器旁路7、循環水泵(8-1、8-2、8-3)和流量調節閥(9-1、9-2)。以下分別對本實施例燃料氣增焓溼化裝置各個部件進行詳細說明。
[0018]請參照圖1，溼化器I為填料塔，其下部和頂端分別設置進氣口和出氣口，其上部和底端分別設置進水口和出水口。由進氣口進入的燃氣進入溼化器I後上升，與由進水口進入的加溼熱水相接觸增加溼度後，由出氣口排出，殘餘的加溼熱水由出水口排出。加溼熱水與燃料氣在填料塔中逆流方向直接接觸，燃料氣的溼度和溫度都增加，加溼熱水溫度降低，這個過程冷熱流體熱力學匹配好於注蒸汽過程，可用能損失降低。
[0019]填料裝置2設置於溼化器I內的進水口和進氣口之間，用於通過增加加溼熱水和燃料氣之間的接觸面積來強化傳熱傳質，增強燃料氣的增焓溼化效果。
[0020]請參照圖1，過熱器6為管殼式換熱器，其進氣口通過連接管連接至溼化器I出氣口，出氣口連接至燃氣輪機。過熱器6的作用是進一步加熱溼化器I排出的溼燃料氣至過熱狀態，防止其中的水蒸氣在管路中冷凝析出。過熱狀態的溼燃料氣送入燃氣輪機進行燃
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[0021]過熱器6的加熱水進口通過連接管連接至燃氣輪機排煙低溫餘熱回收系統的熱水排出口，用於利用燃氣輪機排煙低溫預設獲得的熱水對通過過熱器6的燃料氣進行加熱。過熱器6加熱水進口管道和加熱水出口管道之間設置過熱器旁路7，過熱器旁路7上設置流量調節閥9-2，其作用是調節流過過熱器的熱水流量，以控制溼燃料氣過熱度。
[0022]本領域技術人員應當清楚，除管殼式換熱器之外，過熱器6也可以為其他類型的換熱器，例如:管翅式換熱器。
[0023]本實施例利用燃氣輪機排煙餘熱回收系統生產的熱水加熱加溼燃料氣，進入溼化器的加溼水在溼化器與加溼水加熱器構成的迴路中循環，不與燃氣輪機排煙餘熱生產的熱水混合，從而避免了熱水中的雜質隨水滴夾帶進入燃料氣，同時使得熱水迴路與燃料供應系統相互隔離，保證了燃氣輪機的安全運行。
[0024]請參照圖1，加溼水加熱器4為管殼式換熱器，用於利用燃氣輪機排煙低溫餘熱產生的熱水對加溼水進行加熱。該加溼水加熱器4的加溼水進水口通過連接管和泵8-1連接至溼化器I的出水口 ；其加溼水出水口通過連接管與溼化器I的進水口連通，形成循環迴路。泵8-1的作用是使加溼水在上述循環迴路中連續流動。
[0025]加溼水加熱器4的加熱水進口通過連接管連接至過熱器6的加熱水出口，其加熱水出口通過連接管和循環泵8-3連接至燃氣輪機排煙低溫餘熱熱水的進入口。循環泵8-3的作用是將加溼水加熱器加熱水出口所排出的降溫後的熱水送回燃氣輪機排煙餘熱回收系統。
[0026]本領域技術人員應當清楚，除管殼式換熱器之外,加溼水加熱器4還可以為板式換熱器或熱管換熱器。
[0027]請參照圖1，溼化器I底部設置排汙管3，排汙管3上設置流量調節閥9-1，流量調節閥9-1作用是以一定流量排放加溼水，防止加溼水中汙染物積聚。溼化器I下部進氣管下方設置補水管5，補水管5上設置補水泵8-2，補水泵8-2用於以一定流量向溼化器中注入加溼水，補充加溼過程蒸發和排汙消耗掉的加溼水。
[0028]至此，本實施例燃料氣增焓溼化裝置介紹完畢。本領域技術人員基於上述說明，應當對本發明燃料氣增熵溼化裝置有了清楚的認識。需要說明的是，上述對各元件的定義並不僅限於實施方式中提到的各種具體結構或形狀，本領域的普通技術人員可對其進行簡單地熟知地替換,例如: (1)溼化器I還可以採用空心塔、板式塔等形式；
(2)流量調節閥9-1可以用疏水閥來代替。
[0029]綜上所述，本發明燃料氣增焓溼化裝置中，利用燃氣輪機排煙餘熱生產的熱水加熱加溼燃料氣，可用於降低燃氣輪機氮氧化物排放，同時提高燃氣輪機熱效率。
[0030]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種燃料氣增焓溼化裝置，其特徵在於，包括: 溼化器，其下部和頂端分別設置進氣口和出氣口，其上部和底端分別設置進水口和出水口，用於利用由進水口進入的加溼熱水對由進氣口進入的燃料氣進行加溼； 過熱器，其上設置有熱水進口、熱水出口、進氣口、出氣口，所述進氣口管道連接溼化器出氣口，出氣口管道連接燃氣輪機，用於對由溼化器出氣口排出的溼燃料氣進行加熱後送入燃氣輪機；所述熱水進口管道連接燃氣輪機排煙餘熱回收系統的熱水排出口，熱水出口管道連接加溼水加熱器的加熱水進口，用於利用燃氣輪機排煙餘熱獲得的熱水對通過過熱器的燃料氣進行加熱，並將換熱後的熱水送入加溼水加熱器； 加溼水加熱器，其上設置有進水口，出水口，加熱水進口，加熱水出口，所述的進水口通過管道連接至溼化器的出水口，出水口通過管道連接至所述溼化器的進水口，用於為所述溼化器提供循環的加溼熱水；加熱水進口與過熱器熱水出口管道連接，加熱水出口連接燃氣輪機排煙餘熱回收系統的進水口，用於利用燃氣輪機排煙低溫餘熱獲得的熱水對加溼水進行加熱。
2.根據權利要求1所述的燃料氣增焓溼化裝置，其特徵在於，還包括: 過熱器旁路，設置於過熱器熱水進口管道和熱水出口管道之間，用於連通過熱器熱水進口管道和熱水出口管道； 流量調節閥，設置於所述過熱器旁路上，用於調節流過過熱器的熱水流量，以控制溼燃料氣過熱度。
3.根據權利要求1所述的燃料氣增焓溼化裝置，其特徵在於，還包括: 第一循環泵，設置於所述加溼水加熱器的加熱水出口和燃氣輪機排煙低溫餘熱熱水的進入口之間，用於將加溼水加熱器加熱水出口排出的降溫後的熱水送回燃氣輪機排煙餘熱回收系統，在所述燃氣輪機排煙餘熱回收系統、溼化器和過熱器之間形成熱水的循環通路。
4.根據權利要求1所述的燃料氣增焓溼化裝置，其特徵在於，還包括: 第二循環泵，設置於所述溼化器出水口和所述加溼水加熱器進水口之間，用於在所述溼化器和加溼水加熱器之間形成加溼熱水的循環迴路。
5.根據權利要求1所述的燃料氣增焓溼化裝置，其特徵在於，還包括: 填料裝置，設置於所述溼化器內的進水口和進氣口之間，用於增加加溼熱水和燃料氣之間的接觸面積。
6.根據權利要求1所述的燃料氣增焓溼化裝置，其特徵在於，還包括: 排汙管，設置於所述溼化器的底部，其管路中設置流量調節閥，用於按照預設流量排放加溼水，以防止加溼水中汙染物積聚； 補水管，設置於所述溼化器的下部，其管路中設置補水泵，用於按照預設流量向所述溼化器中補入加溼水。
7.根據權利要求1所述的燃料氣增焓溼化裝置，其特徵在於，所述的溼化器為填料塔、空心塔或板式塔。
8.根據權利要求1所述的燃料氣增焓溼化裝置，其特徵在於，所述過熱器為管殼式換熱器或管翅式換熱器；所述加溼水加熱器為管殼式換熱器、板式換熱器或熱管換熱器。
【文檔編號】F02C6/18GK104196629SQ201410447743
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月4日 優先權日:2014年9月4日
【發明者】徐震, 黃巍, 趙麗鳳, 王波, 肖雲漢, 劉新斌, 郭翔, 茹曉雲, 張瑋 申請人:山西潞安礦業(集團)有限責任公司