[发明专利]一种基于燃气轮机的热电联供系统

说明书

本发明公开了一种基于燃气轮机的热电联供系统，环境空气进入燃气轮机的压气机之前，在空气加热加湿单元中采用低温热水对空气加热加湿，提高了空气的温度和空气中的水蒸气含量，空气形成为含大量水蒸气的湿空气，湿空气进入燃气轮机压气机被加压后通入燃烧室并与其中的燃料共混燃烧，从而能够实现有效降低燃气轮机的NOx排放，通过提高空气中水蒸气含量，能降低燃烧室NOx排放40％以上；通过在余热锅炉的入口段内设置补燃装置，以及在余热锅炉下游设置烟气减温减湿单元，可有效回收燃气透平排烟中的水蒸气潜热，大幅提高燃气轮机热电联供效率，冬季供暖工况下，基于天然气低位热值的热电联供效率最高可以达到108％。

技术领域

本发明涉及燃气轮机热电联供领域，具体地说是一种基于燃气轮机的热电联供系统，能够深度回收燃气轮机余热锅炉排烟的低温热，进一步提高燃气轮机热电联供效率，并可高效低成本地降低燃气轮机的NOx排放水平。

背景技术

燃气轮机是利用清洁能源的新一代动力装置，可以高效清洁的将天然气、氢气、合成气、弛放气等气体燃料或燃油等液体燃料高效的转化为电力、蒸汽、热水等，是目前效率最高的大规模热功转换装置。

燃气轮机被广泛的应用于热电联供，为能源用户提供电力、蒸汽以及供暖等。在燃气轮机热电联供系统中，洁净的燃料气通过燃气轮机转化为电力，燃气轮机的排气是一股具有较高温度的烟气，一般通过余热锅炉产生蒸汽和/或热水，蒸汽可用于驱动汽轮机做功发电，也可以直接供给工业蒸汽的用户使用，余热锅炉也可产生热水用于生活热水或者供暖。

上述基于燃气轮机的热电联供系统，实现了能量的梯级利用，可以达到较高的燃料利用效率，一般都可以达到80％以上的热电联供效率。

一般为燃气轮机配套的余热锅炉排烟温度可以降低到80℃甚至更低，为了进一步提高能量利用效率，人们又不断地研究如何进一步利用余热锅炉排烟热量，尤其是如何将低温烟气的热量充分回收用于供暖。

此外，随着环保要求越来越严格，对燃气轮机的NOx排放要求也越来越高，如何高效低成本的降低燃气轮机的NOx排放，也是燃气轮机热电联供发展的重要需求。

发明内容

针对燃气轮机热电联供系统发展的上述需求，本发明的目的在于从系统集成的角度提供一种基于燃气轮机的热电联供系统，能够深度回收燃气轮机余热锅炉排烟的低温热，进一步提高系统的热电联供效率，并且降低燃气轮机的NOx排放水平。

为实现上述发明目的，本发明所提供的技术解决方案是：

一种基于燃气轮机的热电联供系统，至少包括一燃气轮机单元和一设置在所述燃气轮机单元下游的余热锅炉，所述燃气轮机单元至少包括一压气机、一燃烧室和一燃气透平，所述压气机的进气管线与环境空气连通、排气口与所述燃烧室的进气口连通，所述燃烧室的排气口与所述燃气透平的进气口连通，所述燃气透平的排气口与所述余热锅炉的进气口连通，所述压气机产生的高压空气通过其排气口通入所述燃烧室，所述高压空气与通入所述燃烧室中的燃料共混燃烧后产生的高温烟气通过所述燃烧室的排气口通入所述燃气透平，所述高温烟气在所述燃气透平中膨胀做功后转变为中温烟气通入所述余热锅炉中，其特征在于，

所述压气机的进气管线上至少设置一空气加热加湿单元，环境空气在所述空气加热加湿单元中被其中的低温热水加热加湿后通入所述压气机的进气口，

所述余热锅炉的入口段内至少设置一补燃装置，所述补燃装置至少包括一与外界连通的燃料供应管路，通入所述余热锅炉中的中温烟气在所述补燃装置中与通入其中的燃料共混燃烧形成补燃烟气，所述补燃烟气对通入所述余热锅炉中的热网回水加热后转变为低温烟气从所述余热锅炉中排出，所述热网回水在余热锅炉中被加热后作为供热网水送出，

所述余热锅炉的下游至少设置一烟气减温减湿单元，所述余热锅炉排出的低温烟气在所述烟气减温减湿单元中被冷水减温减湿后排入大气，所述烟气减温减湿单元中的冷水被所述低温烟气加热后至少部分地作为低温热水通入所述空气加热加湿单元中。