[发明专利]利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统及工艺

说明书

本发明公开了一种燃气分布式能源系统及工艺，特别是一种利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统及工艺，属于燃气分布式能源供能技术领域。本系统由燃气轮机系统、脱硝系统和余热利用系统组成，燃气轮机系统设于该系统的顶部，脱硝系统、余热利用系统依次置于燃气轮机系统之后。脱硝系统包括顺次连接的液氨储藏罐、液氨流量阀、氨蒸发器、氨‑烟气混合器、喷氨栅格和SCR反应器，氨蒸发器、喷氨栅格均与燃气轮机系统连通。本发明将燃气轮机系统、脱硝系统及余热利用系统有效集成，对系统出口烟气进行脱硝处理，进一步降低机组中氮氧化物的排放量；还能为用户同时提供电量、热量和冷量，实现能量的梯级利用，提高能源综合利用效率。

技术领域

本发明涉及一种燃气分布式能源系统及工艺，特别是一种利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统及工艺，属于燃气分布式能源供能技术领域。

背景技术

随着我国经济的发展，传统集中式燃煤电厂综合利用效率低下、环保性能差等特点逐渐暴露，发电效率高、环保性能较好的分布式能源产业得到大力发展。天然气分布式能源是分布式能源的主要形式之一，一般以天然气作为燃料，采用燃气轮机或燃气内燃机为发电设备。虽然天然气本身较为清洁，但在燃烧过程中不可避免的会产生氮氧化物。采用燃气轮机的分布式能源系统没有脱硝装置，一般采用改进燃烧技术的方式达到去除氮氧化物的效果，但脱除率一般不超过60％，燃气轮机排气氮氧化物含量在50mg/m³左右,脱硝效率比较低，氮氧化物达不到排放要求，环保性能差。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统及工艺。本发明将燃气轮机系统、脱硝系统及余热利用系统有效集成，对系统出口烟气进行脱硝处理，进一步降低机组中氮氧化物的排放量，保证了有效的脱氨效率；还能为用户同时提供电量、热量和冷量，节约了一部分电能和热能，实现能量的梯级利用，提高了系统整体利用效率和能源综合利用效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种利用液氨为还原剂脱硝的燃气分布式能源系统由燃气轮机系统、脱硝系统和余热利用系统组成。所述燃气轮机系统设于该系统的顶部，所述脱硝系统、余热利用系统依次置于所述燃气轮机系统之后。燃气轮机系统为顶循环系统，为分布式能源系统中的主要发电部位。脱硝系统设在燃气轮机系统之后，这是由于燃气轮机系统出口烟气温度为400℃～500℃，烟气温度高，满足了催化剂活性要求。燃气轮机系统出口烟气进入脱硝系统进行处理，脱硝后的烟气进入余热利用系统换热，成为余热利用系统的高温热源，避免了高温烟气直接排放造成的能源浪费。所述脱硝系统包括顺次连接的液氨储藏罐、液氨流量阀、氨蒸发器、氨-烟气混合器、喷氨栅格和SCR反应器，所述氨蒸发器、喷氨栅格均与燃气轮机系统连通。在液氨储藏罐下加装液氨流量阀，可以调节液氨流量，使得不同运行条件下喷入不同流量的稀释氨气，保证燃气轮机系统在不同工况条件下都能保证有效的脱氨效率。

前述的燃气轮机系统包括空气压缩机、空气预热器、燃烧室、燃气轮机和烟气分流器，所述空气压缩机、空气预热器、燃烧室和燃气轮机顺次连接，所述燃气轮机、烟气分流器均与空气预热器连接，所述烟气分流器还连接于氨蒸发器和喷氨栅格。空气预热器中换热后的燃气轮机出口烟气流经烟气分流器，一部分烟气导入脱硝系统中的氨蒸发器，为液氨蒸发提供热量后与纯氨气混合；剩余烟气进入脱硝系统中的喷氨栅格脱硝。该种方式与传统的脱氨装置相比减少了空气风机和氨蒸发器外加热源的配置，同时对氨气进行预热，减少了喷氨栅格中的换热损失，节约了电能和热能，提高了系统整体利用效率。

前述的余热利用系统包括供热系统和制冷系统，所述供热系统包括水泵、余热锅炉、蒸汽轮机和热用户设备，所述水泵、蒸汽轮机、热用户设备和SCR反应器均连接于余热锅炉。在余热利用系统中，供热水/蒸汽水经过水泵泵入余热锅炉中与经SCR反应器脱硝后的中温烟气换热，分为两股物流：中温水和高温水蒸气。其中中温水进入热用户设备为用户供热；高温水蒸气进入蒸汽轮机做功，蒸汽轮机排气进入制冷系统中，由制冷系统制取冷量为冷用户供冷。