[发明专利]一种无NOx排放的氢燃气轮机联合循环多联产方法

权利要求书

1.应用于一种无NOx排放的氢燃气轮机联合循环多联产方法中的装置，其特征在于，包括氢气燃料调节单元、分体式燃气轮机、空气分离与存储单元、余热锅炉、朗肯循环单元、冷凝换热器、烟气循环与调控单元、CO₂再生与存储单元和氮气利用单元；氢气燃料调节单元与分体式燃气轮机的燃烧室连接；按烟气走向，分体式燃气轮机与余热锅炉、冷凝换热器、烟气循环与调控单元、CO₂再生与存储单元组成一个闭合回路；分体式燃气轮机的燃烧室与空气分离与存储单元相连；余热锅炉和朗肯循环单元相连，余热锅炉上设有燃料进口；烟气循环与调控单元包括放散风门V_E、干燥器DR、第二压气机B和烟气存储及稳压器PFV，并按烟气走向依次连接，第二压气机一路直接与CO₂再生与存储单元连接，另一路与分体式燃气轮机的燃烧室连接，烟气存储及稳压器与分体式燃气轮机的燃烧室连接；CO₂再生与存储单元包括烟气CO₂分离装置CS、高压CO₂存储及稳压器CPV和空气提取CO₂装置CSA，主要为循环烟气补充和调节CO₂浓度，补充点设在第二压气机之前或之后；烟气CO₂分离装置与分体式燃气轮机的燃烧室连接，还设置有杂质气体出口，高压CO₂存储及稳压器CPV设置二氧化碳进口，同时还与空气分离与存储单元连接；空气分离与存储单元包括第一压气机A，空分制氧装置AS、氧气存储容器OPV；第一压气机与空分制氧装置AS连接，空分制氧装置AS与氧气存储容器OPV连接，空分制氧装置AS还和氮气利用单元连接，为氮气利用单元提供高压空气；空分制氧装置AS与氧气存储容器OPV均与分体式燃气轮机的燃烧室连接；N₂利用单元包括N₂温度调节器TC_N2、膨胀发电机G3和冷量回收器CE，氮气温度调节器、膨胀发电机和冷量回收器按氮气走向连接；

所述的一种无NOx排放的氢燃气轮机联合循环多联产方法是指，以H₂或CxHyOz型气液无氮燃料，以空气分离制取的高纯O₂为氧化剂，以CO₂为替代N₂作为循环烟气，一并进入分体式燃气轮机燃烧，做功发电，产生主成分为CO₂、O₂、H₂O的高温烟气，通过余热锅炉（HRSG）回收高温烟气中的热量，并使用朗肯循环进行发电或热电联产，从而提高系统能量利用效率；将余热锅炉排出的烟气进行深度冷却，使其中绝大部分水蒸气冷凝放热和析出分离，获得以CO₂和O₂为主成分的冷烟气，通过再循环及增压，冷烟气返回分体式燃气轮机，构成闭合循环；另外，利用空气分离产生的高纯高压N₂，用作氮原料，或通过膨胀发电机发电，或利用膨胀制冷原理，进行冷电联产，整体构成电-热/冷-N₂多联产系统；空气分离出的O₂纯度在95%以上，正常运行状态下的制氧量为理论燃烧耗氧量；分体式燃气轮机的燃烧初温1200~1700℃，氧气过剩系数2.0~3.6，燃烧后烟气中O₂浓度9.9~22.7 mol%，CO₂浓度77.3~90.1 mol%，排烟温度低于900℃；高温烟气循环使用，主要成分是CO₂，浓度范围62.3~87.4 mol%，高温烟气循环采用微正压方式，压力不低于500 Pa.g；冷凝时压力不低于1kPa.g，温度不高于40℃；同时配备干燥器，对故障工况或特定运行的烟气水分含量精确控制，并保障循环烟气露点比运行状态的最低温度至少低5℃。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一和第二压气机的驱动同时具备电驱动和机械驱动两种方式；燃气轮机启动时，由外界电力驱动，当燃气轮机运行后，使用燃气轮机轴承通过变速箱直接机械驱动；第二压气机（B）的压比不低于18.1。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的分体式燃气轮机包括燃烧室、氢气透平及发电机，燃烧室与氢气透平按烟气走向连接，发电机设置在燃烧室端。