[发明专利]一种LNG动力船燃气轮机低氮燃烧系统

说明书

本发明公开了一种LNG动力船燃气轮机低氮燃烧系统，包括LNG供气子系统、海水淡化子系统、动力输出子系统、烟气余热回收子系统及蒸汽发生子系统，其中LNG供气子系统与海水淡化子系统之间通过LNG‑中间介质换热器相连，LNG供气子系统与动力输出子系统及烟气余热回收子系统之间通过多股流换热器相连，动力输出子系统与烟气余热回收子系统之间通过燃气透平相连，海水淡化子系统与蒸汽发生子系统之间通过第三淡水泵相连，烟气余热回收子系统与蒸汽发生子系统之间通过蒸汽过热器及蒸汽发生器相连。本发明利用LNG冷能实现了海水淡化，满足了燃气轮机回注蒸汽的淡水需求，降低了氮氧化物排放，具有巨大的经济效益及生态效益。

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机低氮燃烧系统，具体为一种LNG动力船燃气轮机低氮燃烧系统。

背景技术

进入21世纪以来，国际燃油价格不断上涨，大大增加了船舶运营的成本，与此同时，随着各类污染物的增多，环境污染已经成为一个需要全世界共同面对的问题。以柴油为燃料的船舶产生大量污染大气的排放物，严重影响内陆港口和海岸空气的质量。因此，寻找廉价而又环保的燃料成为船舶行业的一大迫切需求。天然气储量丰富，价格便宜，以天然气作为燃料是未来船舶行业发展的大势所趋。为便于运输，天然气通常以液态的形式即液化天然气(LNG，Liquid Nature Gas)形式存储，在使用前再通过汽化装置将其升温至气态，其间可释放出大量的冷量，常规汽化方式是利用LNG与海水换热，这不仅浪费了冷能也对海洋环境造成了污染。

燃气轮机是一种旋转叶轮式热力发动机，它以连续流动的气体为工作介质，并带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械。燃气轮机工作时压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩，压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀做功，推动涡轮叶轮旋转对外输出动力。较之于蒸汽机与柴油机等常规动力装置，燃气轮机具有功率密度大、启动速度快等优点，因此在工业生产及船舶领域等到了广泛的使用。

由于空气中含有大量的氮气，因此燃气燃气轮机所排放的烟气中含有大量的氮氧化物，此外，由于燃气轮机燃烧温度较高，因此做功后的烟气依然具有较高的温度，燃气轮机排气温度通常可达500℃以上，如果对烟气不加处理直接排放，不仅对大气产生了污染也浪费了大量热能。

回注蒸汽燃气轮机循环可大幅改进燃气轮机的工作特性，此项技术在工业发电燃气轮机中的应用已经成熟，但该项技术在船舶燃气轮机还没有得到应用，因为回注蒸汽需要消耗大量的淡水，其关键技术瓶颈是注入蒸汽的水源问题没有得到合理的解决。

发明内容

针对现有技术中难以为LNG动力船燃气轮机蒸汽回注系统提供可靠淡水来源等不足，本发明要解决的问题是提供一种可实现海水淡化满足燃气轮机回注蒸汽的淡水需求，降低燃气轮机氮氧化物排放的LNG动力船燃气轮机低氮燃烧系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种LNG动力船燃气轮机低氮燃烧系统，包括LNG供气子系统、海水淡化子系统、动力输出子系统、烟气余热回收子系统及蒸汽发生子系统，其中LNG供气子系统与海水淡化子系统之间通过LNG-中间介质换热器相连，LNG供气子系统与动力输出子系统及烟气余热回收子系统之间通过多股流换热器相连，动力输出子系统与烟气余热回收子系统之间通过燃气透平相连，海水淡化子系统与蒸汽发生子系统之间通过第三淡水泵相连，烟气余热回收子系统与蒸汽发生子系统之间通过蒸汽过热器及蒸汽发生器相连。

所述LNG供气子系统依次由LNG储罐、LNG泵、LNG流量调节阀、LNG-中间介质换热器的LNG侧、多股流换热器的LNG侧以及燃烧器的天然气入口串联构成，LNG-中间介质换热器的LNG侧进出口之间还设有旁通支路，旁通支路上安装有LNG旁通阀。