[发明专利]一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统及方法

权利要求书

1.一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产方法，利用实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统实现热电联产的高效余热回收和低氮排放，所述实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统包括燃气内燃机(1)、脱硝装置(2)、蒸汽锅炉(3)和缸套水热交换器(7)，其特征在于：所述燃气内燃机(1)内的气体燃料燃烧将热能转化为机械动能并带动发电机(11)发电，燃气内燃机(1)燃烧后排出的中低温烟气经过脱硝装置(2)进入蒸汽锅炉(3)；所述缸套水热交换器(7)的一端连接到燃气内燃机(1)，另一端与蒸汽锅炉烟气冷却器(5)连接；所述脱硝装置(2)位于燃气内燃机(1)和蒸汽锅炉(3)之间，燃气内燃机(1)的排烟出口连通脱硝装置(2)的烟气入口，脱硝装置(2)的烟气出口分别连通蒸汽锅炉(3)的助燃剂入口和中后部烟气入口；

采用锅炉给水通过缸套水热交换器(7)回收燃气内燃机(1)发电过程中缸套冷却水的热量，采用脱硝装置(2)净化燃气内燃机(1)发电排放的烟气，并将烟气分两路通入蒸汽锅炉(3)炉膛，在回收燃气内燃机(1)烟气余热的同时降低蒸汽锅炉(3)炉内氮氧化物生成；

包括以下步骤：

步骤一、燃气内燃机(1)工作时将燃料燃烧时的化学能转变为机械能，通过发电机(11)将机械能转变为电能，同时燃烧后排出中低温烟气以及可循环冷却缸套的低温缸套水；

步骤二、燃气内燃机(1)排放的中低温烟气经过脱硝装置(2)处理后分成两股气流，一股从燃烧器区域进入炉膛，与进入蒸汽锅炉(3)炉膛的燃料、空气一起形成弱还原性气氛燃烧，降低了助燃空气的氧浓度，形成稀释燃烧，有效地抑制了燃烧过程中氮氧化物的生成，同时也促进了燃气内燃机(1)原有烟气中残余的NOx进一步还原；另一股作为燃尽风从蒸汽锅炉(3)炉膛的中后部引入，保证炉内燃料的完全燃烧，降低烟气中CO的浓度，达到高效燃烧和低氮排放的目的；

步骤三、蒸汽锅炉(3)炉膛通入燃料和空气点火后燃烧，燃烧后的包括从脱硝装置(2)出来的燃气内燃机(1)排放的烟气在内的所有烟气经过空气预热器(4)和烟气冷却器(5)分别与空气和锅炉给水换热进一步降低排烟温度，最大化地提高余热回收利用程度，最终由烟囱(6)引入大气；

步骤四、储水箱(10)出口的净水由加压水泵(9)加压后经过三通阀(8)进行分流，一部分直接经过烟气冷却器(5)进行热交换后送入蒸汽锅炉(3)，另一部分则是先通过缸套水热交换器(7)回收缸套冷却水的余热，再经过烟气冷却器(5)进一步吸热升温后送入蒸汽锅炉(3)进行加热产汽；

步骤五、当蒸汽锅炉(3)的热负荷升高或者燃气内燃机(1)的热负荷下降时，此时燃气内燃机(1)的缸套冷却水换热量下降，通过变频器调节锅炉连续给水，减少通过缸套水热交换器(7)的锅炉给水量，增大直接通过烟气冷却器(5)的锅炉给水量，尽可能的充分吸收烟气显热和潜热；

步骤六、10-30％的从脱硝装置(2)出来的烟气量从蒸汽锅炉(3)燃烧器区域进入炉膛；剩余70-90％的烟气从蒸汽锅炉(3)炉膛中后部进入炉膛；

步骤七、在整套系统运行过程中，自动检测温度、燃料、空气以及烟气成分，通过动态自动控制技术实现整个系统高效稳态运行。

2.根据权利要求1所述的一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产方法，其特征在于：所述实现高效余热回收和低氮排放的热电联产系统还包括空气预热器(4)，所述空气预热器(4)的一端连接到蒸汽锅炉(3)的烟气出口，另一端与烟气冷却器(5)连接；其中，经过空气预热器(4)和烟气冷却器(5)充分换热降温后的烟气由烟囱(6)引入大气。

3.根据权利要求2所述的一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产方法，其特征在于：所述空气预热器(4)为空气和烟气的热交换器，其形式包括管壳式换热器、真空热管式换热器；所述烟气冷却器(5)为锅炉尾部烟气和给水的热交换器，所述缸套水热交换器(7)为缸套冷却水和锅炉给水的热交换器，其形式包括管壳式换热器、板式换热器、高效鳍片冷凝式换热器。

4.根据权利要求3所述的一种实现高效余热回收和低氮排放的热电联产方法，其特征在于：所述空气预热器(4)为真空热管式换热器，所述烟气冷却器(5)和缸套水热交换器(7)为高效鳍片冷凝式换热器。