一种联合循环双烟气再循环的冷热集成系统及运行方法与流程

本发明涉及冷热集成系统，具体涉及一种联合循环双烟气再循环的冷热集成系统及运行方法。

背景技术：

1、二氧化碳(co2)占温室气体的最大部分，人们普遍认为温室气体是导致气候变化的主要因素，并且据信nox通过产生臭氧而间接加剧温室效应。碳捕获、压缩运输和减少氮氧化物排放被认为是减缓全球变暖的潜在手段。但是随着发电厂效率提高，燃烧温度升高，nox排放量增加，高温换热器材料氧化腐蚀加剧。燃气轮机烟气在接近大气压力下含有约4％体积的co2(按干基计约为4.5％)，低烟气压力和密度导致需要大型管道和设备，占地面积和总安装成本较高。为了抵消这种影响，提出了废气再循环技术。烟气再循环的方法减少了排放的废气总量，并增加了co2浓度，从而减少了co2捕集系统和分离系统的功耗，增加了捕集效率，还减少烟气中的氮气，能基本消除nox排放。

2、然而，目前联合循环烟气再循环技术有一些需要解决的问题，一方面，对于采用单独的燃气轮机烟气再循环的系统而言，回到燃气轮机入口的贫氧烟气降低了进气中的氧含量，会导致不完全燃烧和高co排放，而且烟气的温度过高，压缩空气的能力减弱；另一方面，对于采用单独的余热锅炉烟气再循环的系统而言，余热锅炉中co2含量增大之后，烟气湿度升高，换热系数变化，因此余热锅炉中蒸汽循环需要的烟气量和燃气轮机的烟气量不能匹配，导致机组部分负荷运行下燃气轮机的背压频繁变化。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于对于采用单独的燃气轮机烟气再循环的系统而言，回到压气机入口的贫氧烟气降低了进气中的氧含量，会导致不完全燃烧和高co排放，而且烟气的温度过高，压缩空气的能力减弱；对于采用单独的余热锅炉烟气再循环系统而言，余热锅炉中co2含量增大之后，烟气湿度升高，换热系数变化，因此余热锅炉中蒸汽循环需要的烟气量和燃气轮机的烟气量不能匹配，导致机组部分负荷运行下燃气轮机的背压频繁变化，从而提供一种联合循环双烟气再循环的冷热集成系统及运行方法。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种联合循环双烟气再循环的冷热集成系统，至少包括：燃气轮机；余热锅炉，设置在所述燃气轮机的下游，所述燃气轮机的出口与所述余热锅炉的进口相连通，所述余热锅炉的下游末端设置有抽气口；干燥器，所述干燥器的进口与所述余热锅炉的抽气口相连通，所述干燥器的出口分为第一支路与第二支路，所述第一支路与所述余热锅炉的进口相连通；第一气化器，所述第一气化器的第一进口与所述第二支路相连通；液态富氧气体储罐，所述液态富氧气体储罐的第一出口与所述第一气化器的第二进口相连通；其中，所述第一气化器的第一出口与第二出口汇流后与所述燃气轮机的进口相连通。

4、进一步地，该联合循环双烟气再循环的冷热集成系统还包括第二气化器，所述第二气化器的第一进口与所述液态富氧气体储罐的第二出口相连通；所述余热锅炉的出口与所述第二气化器的第二进口相连通，所述第二气化器的第二出口适于与co2捕集装置相连通。

5、进一步地，所述干燥器为旋转式吸附干燥器，所述第二气化器的第一出口与所述旋转式吸附干燥器的进口相连通，适于利用从所述第二气化器的第一出口排出的干燥气体对所述旋转式吸附干燥器中吸附剂进行除湿。

6、进一步地，该联合循环双烟气再循环的冷热集成系统还包括储热器，所述第一支路与储热器的进口相连通，所述储热器的出口与所述余热锅炉的进口相连通，所述储热器适于对回流至所述余热锅炉中的烟气进行加热。

7、进一步地，所述余热锅炉的抽气口位置设置有风门，所述风门能够调节从所述余热锅炉中抽出的烟气流量大小。

8、进一步地，该联合循环双烟气再循环的冷热集成系统还包括鼓风机，所述鼓风机设置在所述余热锅炉的出口与所述第二气化器的第二进口之间，所述鼓风机能够调节进入所述第二气化器中的烟气流量大小。

9、进一步地，与所述液态富氧气体储罐的第一出口相连的管路上设置有第一泵体，所述第一泵体能够调节进入所述第一气化器中的富氧气体流量大小；与所述液态富氧气体储罐的第二出口相连的管路上设置有第二泵体，所述第二泵体能够调节进入所述第二气化器中的富氧气体流量大小。

10、进一步地，所述燃气轮机的进口位置设置有压力监测传感器；所述余热锅炉的进口位置设置有温度监测传感器；所述余热锅炉的出口位置设置有co2监测传感器。

11、一种联合循环双烟气再循环的冷热集成系统的运行方法，包括上述任一项所述的联合循环双烟气再循环的冷热集成系统，具体运行方法如下：对从余热锅炉流出的循环烟气进行干燥；将干燥后的循环烟气分成两部分，一部分干燥后的循环烟气流入燃气轮机的进口，另一部分干燥后的循环烟气流入余热锅炉的进口；在干燥后的循环烟气流入燃气轮机的进口之前，利用循环烟气中所携带的热量使液态富氧气体气化，再将放热后的循环烟气与气化后的富氧气体混合后输送至燃气轮机的进口。

12、进一步地，在干燥后的循环烟气流入余热锅炉的进口之前，对循环烟气进行加热升温。

13、进一步地，当余热锅炉中的循环烟气中co2含量超过限值后，从余热锅炉的出口排出循环烟气；对待进行co2捕集的循环烟气进行冷却；从冷却后的循环烟气中分馏出co2并制作成干冰。

14、进一步地，将捕集co2后的循环烟气中所含的氮气与氧气的混合气体输送至燃气轮机的进口。

15、进一步地，对待进行co2捕集的循环烟气进行冷却具体包括如下步骤；采用液态富氧气体对待进行co2捕集的循环烟气进行冷却；利用吸热气化后的富氧气体对干燥器中的吸附剂进行除湿；将用于对干燥器中的吸附剂进行除湿后的富氧气体通入燃气轮机的进口。

16、进一步地，对余热锅炉下游烟气中的co2浓度进行实时监测；当烟气中的co2浓度高于限值时，减小余热锅炉的抽气口输出的循环烟气流量，增大余热锅炉用于co2捕集的循环烟气的流量。

17、进一步地，对余热锅炉的过热器中蒸汽温度进行实时监测；当蒸汽温度高于上限值或低于下限值时，则减少或暂停输送至余热锅炉的再循环烟气流量，增大输送到燃气轮机的再循环烟气流量。

18、进一步地，对燃气轮机的压气机的进气压力进行实时监测；当进气压力高于上限值时，则减少进入燃气轮机中气化后的富氧气体的流量，增加进入燃气轮机中常压的环境空气的流量，并通过调节两者的比例来进行校正。

19、本发明技术方案，具有如下优点：

20、本发明提供的联合循环双烟气再循环的冷热集成系统，对从余热锅炉流出的循环烟气进行干燥；将干燥后的循环烟气分成两部分，一部分干燥后的循环烟气流入燃气轮机的进口，另一部分干燥后的循环烟气流入余热锅炉的进口；在干燥后的循环烟气流入燃气轮机的进口之前，利用循环烟气中所携带的热量使液态富氧气体气化，再将放热后的循环烟气与气化后的富氧气体混合后输送至燃气轮机的进口。如此双循环设置，气化后的富氧气体作为燃气轮机的进气，提高了燃气轮机燃气的压力与氧气含量，co更容易与氧气反应形成co2，减少烟气中的co含量，但是余热锅炉的烟气循环保证了余热锅炉中烟气贫氧，防止了高温金属氧化腐蚀；而且，余热锅炉中的氧气含量减少，能防止热器材料氧化腐蚀；而且，co2浓度增加后，余热锅炉中烟气和流经co2捕集装置的体积流量减少，较低的体积流量还降低了系统的压降，这有利于联合循环的整体性能，允许采用更小、更便宜的换热设备；而且，对循环烟气进行干燥后，循环烟气的湿度降低，使余热锅炉中蒸汽循环需要的烟气量和燃气轮机的烟气量能够匹配，避免机组部分负荷运行下燃气轮机的背压频繁变化。