燃料氣增焓濕化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種燃料氣增焓濕化裝置。該燃料氣增焓濕化裝置包括：濕化器，其下部和頂端分別設置進氣口和出氣口，其上部和底端分別設置進水口和出水口，用于利用由進水口進入的加濕熱水對由進氣口進入的燃料氣進行加濕；加濕水加熱器，其進水口連接至濕化器的出水口，其出水口連接至濕化器的進水口，用于為濕化器提供循環(huán)的加濕熱水；以及過熱器，其進氣口連接至濕化器出氣口，其出氣口連接至燃氣輪機，用于對由濕化器出氣口排出的濕燃料氣進行加熱后送入燃氣輪機。本發(fā)明燃料氣增焓濕化裝置中，加濕熱水與燃料氣在濕化器中逆流直接接觸，這個過程冷熱流體熱力學匹配好于注蒸汽過程，可用能損失降低。
【專利說明】燃料氣增焓濕化裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及燃氣輪機【技術領域】，尤其涉及一種燃料氣增焓濕化裝置。
【背景技術】
[0002]整體煤氣化燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)(IGCC)是實現(xiàn)煤炭潔凈高效利用的先進發(fā)電技術。在IGCC中，煤制氣經過凈化被用作燃氣輪機的燃料氣，而燃燒過程導致的熱NOx是其主要的排放污染物。為減少IGCC系統(tǒng)NOx排放，現(xiàn)有機組多采用在燃料氣中注入稀釋劑、降低燃燒火焰溫度的方法，常用的稀釋劑主要為氮氣和水蒸氣。
[0003]由于IGCC中燃氣輪機燃料系統(tǒng)壓力通常在1.5MPa以上，采用注蒸汽的方法需要高參數(shù)、高品質的蒸汽。從熱力學角度來看，生產高參數(shù)蒸汽要消耗高溫熱量，而高品質要求增加水處理成本，同時蒸汽與燃料氣的混合過程會導致較高的可用能損失，因而注蒸汽稀釋燃料的方法在一定程度上會降低整個系統(tǒng)的熱效率和經濟性。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明提供了一種燃料氣增焓濕化裝置，解決現(xiàn)有工藝熱效率低、經濟性差的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:一種燃料氣增焓濕化裝置，包括:
濕化器，其下部和頂端分別設置進氣口和出氣口，其上部和底端分別設置進水口和出水口，用于利用由進水口進入的加濕熱水對由進氣口進入的燃料氣進行加濕；
過熱器，其上設置有熱水進口、熱水出口、進氣口、出氣口，所述進氣口管道連接濕化器出氣口，出氣口管道連接燃氣輪機，用于對由濕化器出氣口排出的濕燃料氣進行加熱后送入燃氣輪機；所述熱水進口管道連接燃氣輪機排煙余熱回收系統(tǒng)的熱水排出口，熱水出口管道連接加濕水加熱器的加熱水進口，用于利用燃氣輪機排煙余熱獲得的熱水對通過過熱器的燃料氣進行加熱，并將換熱后的熱水送入加濕水加熱器；
加濕水加熱器，其上設置有進水口，出水口，加熱水進口，加熱水出口，所述的進水口通過管道連接至濕化器的出水口，出水口通過管道連接至所述濕化器的進水口，用于為所述濕化器提供循環(huán)的加濕熱水；加熱水進口與過熱器熱水出口管道連接，加熱水出口連接燃氣輪機排煙余熱回收系統(tǒng)的進水口，用于利用燃氣輪機排煙低溫余熱獲得的熱水對加濕水進行加熱。
[0006]進一步的，還包括:過熱器旁路，設置于過熱器熱水進口管道和熱水出口管道之間，用于連通過熱器熱水進口管道和熱水出口管道；流量調節(jié)閥，設置于所述過熱器旁路上，用于調節(jié)流過過熱器的熱水流量，以控制濕燃料氣過熱度。
[0007]還包括:第一循環(huán)泵，設置于所述加濕水加熱器的加熱水出口和燃氣輪機排煙低溫余熱熱水的進入口之間，用于將加濕水加熱器加熱水出口排出的降溫后的熱水送回燃氣輪機排煙余熱回收系統(tǒng)，在所述燃氣輪機排煙余熱回收系統(tǒng)、濕化器和過熱器之間形成熱水的循環(huán)通路；第二循環(huán)泵，設置于所述濕化器出水口和所述加濕水加熱器進水口之間，用于在所述濕化器和加濕水加熱器之間形成加濕熱水的循環(huán)回路。
[0008]還包括:填料裝置，設置于所述濕化器內的進水口和進氣口之間，用于增加加濕熱水和燃料氣之間的接觸面積。
[0009]還包括:排污管，設置于所述濕化器的底部，其管路中設置流量調節(jié)閥，用于按照預設流量排放加濕水，以防止加濕水中污染物積聚；補水管，設置于所述濕化器的下部，其管路中設置補水泵，用于按照預設流量向所述濕化器中補入加濕水。
[0010]所述的濕化器為填料塔、空心塔或板式塔。所述過熱器為管殼式換熱器或管翅式換熱器；所述加濕水加熱器為管殼式換熱器、板式換熱器或熱管換熱器。
[0011]本發(fā)明的用于燃氣輪機的燃料氣增焓濕化裝置具有以下有益效果:
(1)加濕熱水與燃料氣在濕化器中逆流直接接觸，加濕熱水溫度降低，燃料氣的濕度和溫度都增加，這個過程冷熱流體熱力學匹配好于注蒸汽過程，可用能損失降低；
(2)通過利用燃氣輪機排煙余熱回收系統(tǒng)獲得的熱水進行濕燃料氣和加濕水的加熱，可使得整個系統(tǒng)的熱效率和經濟型提聞;
(3)在濕化器進水口和進氣口之間設置填料裝置，從而增加了加濕熱水和燃料氣之間的接觸面積，進而強化了傳熱傳質，增強了燃料氣的增焓濕化效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例燃料氣增焓濕化裝置的結構示意圖。
[0013]1、濕化器；2、填料裝置；3、排污管；4、加濕水加熱器；5、補水管；6、過熱器；7、過熱器旁路；8-1、第二循環(huán)泵；8-2第三循環(huán)泵；8-3、第一循環(huán)泵；9-1流量調節(jié)閥、9-2流量調節(jié)閥。
【具體實施方式】
[0014]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬【技術領域】中普通技術人員所知的形式。
[0015]另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應了解，參數(shù)無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似于相應的值。此外，以下實施例中提至IJ的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明。
[0016]本發(fā)明提供了一種燃料氣增焓濕化裝置，該裝置提出了一種新的燃料氣增焓濕化的方式，其中過熱器利用燃氣輪機排煙余熱生產的熱水加熱加濕燃料氣，從而降低燃氣輪機氮氧化物排放，同時提高燃氣輪機熱效率。
[0017]在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了一種燃料氣增焓濕化裝置。圖1為本發(fā)明實施例燃氣輪機燃料氣增焓濕化裝置的結構示意圖。如圖1所示，本實施例燃氣輪機燃料氣增焓濕化裝置包括:濕化器1、填料裝置2、排污管3、板式換熱器4、補水管5、管殼式換熱器6、過熱器旁路7、循環(huán)水泵(8-1、8-2、8-3)和流量調節(jié)閥(9-1、9-2)。以下分別對本實施例燃料氣增焓濕化裝置各個部件進行詳細說明。
[0018]請參照圖1，濕化器I為填料塔，其下部和頂端分別設置進氣口和出氣口，其上部和底端分別設置進水口和出水口。由進氣口進入的燃氣進入濕化器I后上升，與由進水口進入的加濕熱水相接觸增加濕度后，由出氣口排出，殘余的加濕熱水由出水口排出。加濕熱水與燃料氣在填料塔中逆流方向直接接觸，燃料氣的濕度和溫度都增加，加濕熱水溫度降低，這個過程冷熱流體熱力學匹配好于注蒸汽過程，可用能損失降低。
[0019]填料裝置2設置于濕化器I內的進水口和進氣口之間，用于通過增加加濕熱水和燃料氣之間的接觸面積來強化傳熱傳質，增強燃料氣的增焓濕化效果。
[0020]請參照圖1，過熱器6為管殼式換熱器，其進氣口通過連接管連接至濕化器I出氣口，出氣口連接至燃氣輪機。過熱器6的作用是進一步加熱濕化器I排出的濕燃料氣至過熱狀態(tài)，防止其中的水蒸氣在管路中冷凝析出。過熱狀態(tài)的濕燃料氣送入燃氣輪機進行燃
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[0021]過熱器6的加熱水進口通過連接管連接至燃氣輪機排煙低溫余熱回收系統(tǒng)的熱水排出口，用于利用燃氣輪機排煙低溫預設獲得的熱水對通過過熱器6的燃料氣進行加熱。過熱器6加熱水進口管道和加熱水出口管道之間設置過熱器旁路7，過熱器旁路7上設置流量調節(jié)閥9-2，其作用是調節(jié)流過過熱器的熱水流量，以控制濕燃料氣過熱度。
[0022]本領域技術人員應當清楚，除管殼式換熱器之外，過熱器6也可以為其他類型的換熱器，例如:管翅式換熱器。
[0023]本實施例利用燃氣輪機排煙余熱回收系統(tǒng)生產的熱水加熱加濕燃料氣，進入濕化器的加濕水在濕化器與加濕水加熱器構成的回路中循環(huán)，不與燃氣輪機排煙余熱生產的熱水混合，從而避免了熱水中的雜質隨水滴夾帶進入燃料氣，同時使得熱水回路與燃料供應系統(tǒng)相互隔離，保證了燃氣輪機的安全運行。
[0024]請參照圖1，加濕水加熱器4為管殼式換熱器，用于利用燃氣輪機排煙低溫余熱產生的熱水對加濕水進行加熱。該加濕水加熱器4的加濕水進水口通過連接管和泵8-1連接至濕化器I的出水口 ；其加濕水出水口通過連接管與濕化器I的進水口連通，形成循環(huán)回路。泵8-1的作用是使加濕水在上述循環(huán)回路中連續(xù)流動。
[0025]加濕水加熱器4的加熱水進口通過連接管連接至過熱器6的加熱水出口，其加熱水出口通過連接管和循環(huán)泵8-3連接至燃氣輪機排煙低溫余熱熱水的進入口。循環(huán)泵8-3的作用是將加濕水加熱器加熱水出口所排出的降溫后的熱水送回燃氣輪機排煙余熱回收系統(tǒng)。
[0026]本領域技術人員應當清楚，除管殼式換熱器之外,加濕水加熱器4還可以為板式換熱器或熱管換熱器。
[0027]請參照圖1，濕化器I底部設置排污管3，排污管3上設置流量調節(jié)閥9-1，流量調節(jié)閥9-1作用是以一定流量排放加濕水，防止加濕水中污染物積聚。濕化器I下部進氣管下方設置補水管5，補水管5上設置補水泵8-2，補水泵8-2用于以一定流量向濕化器中注入加濕水，補充加濕過程蒸發(fā)和排污消耗掉的加濕水。
[0028]至此，本實施例燃料氣增焓濕化裝置介紹完畢。本領域技術人員基于上述說明，應當對本發(fā)明燃料氣增熵濕化裝置有了清楚的認識。需要說明的是，上述對各元件的定義并不僅限于實施方式中提到的各種具體結構或形狀，本領域的普通技術人員可對其進行簡單地熟知地替換,例如: (1)濕化器I還可以采用空心塔、板式塔等形式；
(2)流量調節(jié)閥9-1可以用疏水閥來代替。
[0029]綜上所述，本發(fā)明燃料氣增焓濕化裝置中，利用燃氣輪機排煙余熱生產的熱水加熱加濕燃料氣，可用于降低燃氣輪機氮氧化物排放，同時提高燃氣輪機熱效率。
[0030]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種燃料氣增焓濕化裝置，其特征在于，包括: 濕化器，其下部和頂端分別設置進氣口和出氣口，其上部和底端分別設置進水口和出水口，用于利用由進水口進入的加濕熱水對由進氣口進入的燃料氣進行加濕； 過熱器，其上設置有熱水進口、熱水出口、進氣口、出氣口，所述進氣口管道連接濕化器出氣口，出氣口管道連接燃氣輪機，用于對由濕化器出氣口排出的濕燃料氣進行加熱后送入燃氣輪機；所述熱水進口管道連接燃氣輪機排煙余熱回收系統(tǒng)的熱水排出口，熱水出口管道連接加濕水加熱器的加熱水進口，用于利用燃氣輪機排煙余熱獲得的熱水對通過過熱器的燃料氣進行加熱，并將換熱后的熱水送入加濕水加熱器； 加濕水加熱器，其上設置有進水口，出水口，加熱水進口，加熱水出口，所述的進水口通過管道連接至濕化器的出水口，出水口通過管道連接至所述濕化器的進水口，用于為所述濕化器提供循環(huán)的加濕熱水；加熱水進口與過熱器熱水出口管道連接，加熱水出口連接燃氣輪機排煙余熱回收系統(tǒng)的進水口，用于利用燃氣輪機排煙低溫余熱獲得的熱水對加濕水進行加熱。
2.根據權利要求1所述的燃料氣增焓濕化裝置，其特征在于，還包括: 過熱器旁路，設置于過熱器熱水進口管道和熱水出口管道之間，用于連通過熱器熱水進口管道和熱水出口管道； 流量調節(jié)閥，設置于所述過熱器旁路上，用于調節(jié)流過過熱器的熱水流量，以控制濕燃料氣過熱度。
3.根據權利要求1所述的燃料氣增焓濕化裝置，其特征在于，還包括: 第一循環(huán)泵，設置于所述加濕水加熱器的加熱水出口和燃氣輪機排煙低溫余熱熱水的進入口之間，用于將加濕水加熱器加熱水出口排出的降溫后的熱水送回燃氣輪機排煙余熱回收系統(tǒng)，在所述燃氣輪機排煙余熱回收系統(tǒng)、濕化器和過熱器之間形成熱水的循環(huán)通路。
4.根據權利要求1所述的燃料氣增焓濕化裝置，其特征在于，還包括: 第二循環(huán)泵，設置于所述濕化器出水口和所述加濕水加熱器進水口之間，用于在所述濕化器和加濕水加熱器之間形成加濕熱水的循環(huán)回路。
5.根據權利要求1所述的燃料氣增焓濕化裝置，其特征在于，還包括: 填料裝置，設置于所述濕化器內的進水口和進氣口之間，用于增加加濕熱水和燃料氣之間的接觸面積。
6.根據權利要求1所述的燃料氣增焓濕化裝置，其特征在于，還包括: 排污管，設置于所述濕化器的底部，其管路中設置流量調節(jié)閥，用于按照預設流量排放加濕水，以防止加濕水中污染物積聚； 補水管，設置于所述濕化器的下部，其管路中設置補水泵，用于按照預設流量向所述濕化器中補入加濕水。
7.根據權利要求1所述的燃料氣增焓濕化裝置，其特征在于，所述的濕化器為填料塔、空心塔或板式塔。
8.根據權利要求1所述的燃料氣增焓濕化裝置，其特征在于，所述過熱器為管殼式換熱器或管翅式換熱器；所述加濕水加熱器為管殼式換熱器、板式換熱器或熱管換熱器。
【文檔編號】F02C6/18GK104196629SQ201410447743
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權日:2014年9月4日
【發(fā)明者】徐震, 黃巍, 趙麗鳳, 王波, 肖云漢, 劉新斌, 郭翔, 茹曉云, 張瑋 申請人:山西潞安礦業(yè)(集團)有限責任公司