CN114352369B - 氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了氨分解制氢的燃气轮机‑汽轮机联合发电***及控制方法，通过依次设置液氨提供部、气化部、氨分解部、燃气轮机发电机组，实现氨分解制氢得到包含有氢气、氮气和气态氨的氢气混合气并进行燃烧发电；并进一步设置汽轮机部和第一抽汽管路，由第一抽汽管路抽取汽轮机部内的蒸汽并作为热源输出至气化部，作为气化部内对液氨进行气化的热源，从而避免了单独设置加热设备，解决了现有氨分解制氢步骤中气化装置需要单独设置加热设备的问题。
Description
技术领域
本发明属于发电技术领域，尤其涉及氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***及控制方法。
背景技术
减少二氧化碳排放量已成为一个课题，旨在减少化石燃料的消费量和转换为代替化石燃料的能源。由于氨和氢不含碳，即在燃烧时不会产生二氧化碳，因此在减少碳排放的当下备受关注。但氢难以储存和运输，故难以作为燃料进行发电。而氨则是确立了储藏和运输技术，因此有望成为将来能源的载体。
但现有的氨分解制氢步骤中，气化装置处需要设置加热设备作为热源来实现液氨的气化，能源消耗高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***及控制方法，以解决现有氨分解制氢步骤中气化装置需要单独设置加热设备的问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
本发明的一种氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，包括：
液氨提供部；
气化部，所述气化部的液氨输入端与所述液氨提供部连通，用于气化液氨为气态氨；
氨分解部，所述氨分解部的输入端与所述气化部的气态氨输出端连通，用于分解气态氨为包含有氢气、氮气和气态氨的氢气混合气；
燃气轮机发电机组，所述燃气轮机发电机组的燃料输入端与所述氨分解部的输出端连通，用于燃烧所述氢气混合气进行发电；
汽轮机部；
第一抽汽管路，所述第一抽汽管路的输入端与所述汽轮机部连通，所述第一抽汽管路的输出端与所述气化部的热源输入端连通，用于抽取所述汽轮机部内的蒸汽并作为热源输出至所述气化部；
发电状态下，所述液氨提供部输出液氨至所述气化部，且所述第一抽汽管路抽取所述汽轮机部内的蒸汽输出至所述气化部，所述蒸汽在所述气化部内对所述液氨进行气化并形成气态氨；所述气态氨输出至所述氨分解部并分解为包含有氢气、氮气和气态氨的氢气混合气，所述氢气混合气输出至所述燃气轮机发电机组内进行燃烧发电。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，所述汽轮机部包括锅炉给水装置、余热锅炉、汽轮机发电机组和第一回水管路；
所述锅炉给水装置的输出端与所述余热锅炉的给水输入端连通；
所述余热锅炉的蒸汽输出端与所述汽轮机发电机组的蒸汽输入端连通；
所述汽轮机发电机组的凝结水输出端与所述锅炉给水装置的输入端连通；
所述第一抽汽管路的输入端与所述汽轮机发电机组连通，用于抽取低温蒸汽；
所述第一回水管路的输入端与所述气化部的凝结水输出端连通，所述第一回水管路的输出端与所述锅炉给水装置的输入端连通。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，还包括第一排气管路和第二排气管路；
所述第一排气管路的输入端与所述燃气轮机的排气端连通，所述第一排气管路的输出端与所述氨分解部的热源输入端连通，用于使所述燃气轮机发电机组的燃机排气作为热源输出至所述氨分解部；
所述第二排气管路的输入端与所述氨分解部的热源输出端，所述第二排气管路的输出端与所述余热锅炉的排气输入端连通，用于将经过所述氨分解部余热利用的燃机排气输出至所述余热锅炉进行余热利用。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，还包括补燃装置，所述补燃装置的燃料输入端与所述氨分解部的输出端连通，所述补燃装置的热源输出端与所述氨分解部的热源输入端连通。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，还包括第三排气管路，所述第三排气管路的输入端与所述余热锅炉的排气输出端连通，所述第三排气管路的输出端用于连接外部供热利用***或外部供冷利用***。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，还包括第四排气管路，所述第四排气管路的输入端与所述燃气轮机发电机组的排气端连通，所述第四排气管路的输出端与所述余热锅炉的排气输入端连通，用于将所述燃气轮机发电机组的燃机排气输出至所述余热锅炉进行余热利用。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，还包括第二抽汽管路和第一回汽管路；
所述第二抽汽管路的输入端与所述汽轮机发电机组连通；所述第二抽汽管路的输出端与所述氨分解部的热源输入端连通，用于抽取所述汽轮机发电机组的高温蒸汽作为热源输出至所述氨分解部；
所述第一回汽管路的输入端与所述氨分解部的热源输出端连通，所述第一回汽管路的输出端与所述汽轮机发电机组的蒸汽输入端连通，用于将经过所述氨分解部余热利用的蒸汽输出至所述汽轮机发电机组。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，还包括设于所述氨分解部和所述燃气轮机发电机组之间的储氢部；所述储氢部的输入端和输出端分别连通于所述氨分解部的输出端和所述燃气轮机发电机组的燃料输入端。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，所述储氢部包括储氢稳压罐和压缩机；
所述储氢稳压罐的输入端与所述氨分解部的输出端通过氢气混合气管路连通，所述储氢稳压罐的输出端与所述燃气轮机发电机组的燃料输入端连通，用于稳定所述氢气混合气的输出压力；
所述压缩机设于所述氢气混合气管路上。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，所述氨分解部包括气态氨管路、氢气混合气管路、氨分解装置和气态氨预热换热器；
所述气态氨管路的两端分别与所述气化部的输出端和所述氨分解装置的气态氨输入端连通；
所述氢气混合气管路的两端分别与所述氨分解装置的氢气混合气输出端和所述燃气轮机发电机组的燃料输入端连通；
其中，气态氨管路连通于所述气态氨预热换热器的冷端，所述氢气混合气管路连通于所述气态氨预热换热器的热端。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，所述氨分解部还包括氢气混合气冷却换热器；
所述氢气混合气管路连通于所述氢气混合气冷却换热器的热端；
所述氢气混合气冷却换热器的冷端连通所述第一回水管路，用于通过所述气化部的凝结水冷却所述氢气混合气；
其中，所述氢气混合气冷却换热器位于所述气态氨预热换热器的下游。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，所述气态氨管路上设有气态氨调压阀。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，所述液氨提供部与所述气化部连通的管路上设有液氨流量阀。
本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，所述氨分解部与所述燃气轮机发电机组连通的管路上设有氢气混合气流量阀。
本发明的一种控制方法，应用于上述任意一项所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，发电***还包括设于所述氨分解部和所述燃气轮机发电机组之间的储氢部；
具体方法如下：
当所述氨分解部的氢气混合气生成量大于所述燃气轮机发电机组的氢气混合气燃烧量时：所述储氢部内暂存多余的氢气混合气，并减小所述液氨提供部的液氨输出流量，使供需达到平衡；
当所述氨分解部的氢气混合气生成量小于所述燃气轮机发电机组的氢气混合气燃烧量时：所述储氢部内暂存的氢气混合气对输送至所述燃气轮机的氢气混合气的量进行补充，并增大所述液氨提供部的液氨输出流量，使供需达到平衡。
本发明的控制方法，发电***还包括补燃装置；所述补燃装置的燃料输入端与所述储氢部的输出端连通，所述补燃装置的热源输出端与所述氨分解部的热源输入端连通；
具体方法如下：
根据所述燃气轮机发电机组的燃机排气温度以及液氨供应量，调节进入所述补燃装置的氢气混合气的量，进而控制调节氨分解部的分解反应温度，使进入所述氨分解部的氨得以有效分解，以产生所需流量的所述氢气混合气。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
1、本发明一实施例通过依次设置液氨提供部、气化部、氨分解部和燃气轮机发电机组，实现氨分解制氢得到包含有氢气、氮气和气态氨的氢气混合气并进行燃烧发电；并进一步设置汽轮机部和第一抽汽管路，由第一抽汽管路抽取汽轮机部内的蒸汽并作为热源输出至气化部，作为气化部内对液氨进行气化的热源，从而避免了单独设置加热设备，解决了现有氨分解制氢步骤中气化装置需要单独设置加热设备的问题。
2、本发明一实施例通过将汽轮机部设置为锅炉给水装置、余热锅炉、汽轮机发电机组和第一回水管路，由锅炉给水装置装置提供水至余热锅炉生成蒸汽并输出至汽轮机发电机组进行发电；第一抽汽管路从汽轮机发电机组中 (例如中压缸或低压缸)抽取低温蒸汽输出至气化部对液氨进行气化，并进一步设置第一回水管路，将气化过程中形成的凝结水输送回锅炉给水装置从而实现循环。
3、本发明一实施例通过设置第一排气管路和第二排气管路，由第一排气管路将燃气轮机发电机组的燃机排气输出至氨分解部，为氨分解反应提供所需的热源，并由第二排气管路将经过氨分解部余热利用后的燃机排气输出至余热锅炉的排气输入端，从而由余热锅炉对该部分燃机排气进行二次余热利用，进一步提高发电***的能量利用率。
4、本实施例进一步设置了补燃装置，从而使得在燃机排气提供的反应温度不足时，由补燃装置燃烧氢气混合气进行补足，以保证氨分解反应的温度处于最优温度区间内。可以进一步提高氨分解反应的分解温度，而不仅仅局限于燃机排气提供的温度，使得催化剂的选用更具多样性，也可提高氨分解率。通过控制补燃装置的补燃量，可以有效控制氨分解温度在相对稳定的范围，从而使得氨分解更为稳定。同时，当燃气轮机发电机组变工况(如部分载荷或空载等工况)运行，燃机排气的温度较低，不足以提供氨分解反应所需的温度时，可通过补燃装置增大补燃量，提高分解温度至氨分解催化剂所需的温度。
5、本发明一实施例进一步设置第三排气管路，由第三排气管路将经过余热锅炉二次余热利用的燃机排气输出至例如外部联合循环发电***或外部供热利用***或外部供冷利用***实现进一步余热利用，进一步提高发电***的能量利用率。
6、本发明一实施例中，也可通过设置第四排气管路，将燃气轮机发电机组的燃机排气输出至余热锅炉进行余热利用；并进一步设置了第二抽汽管路和第一回汽管路，由第二抽汽管路从汽轮机发电机组(例如汽轮机蒸汽入口或高压缸)中抽取高温蒸汽至氨分解部作为氨分解反应的热源，由第一回汽管路将经过氨分解部热量利用后的一定程度降温的蒸汽输送回汽轮机发电机组(例如高压缸或中压缸或低压缸)进行进一步发电利用；一是利用了高温蒸汽作为热源提供至氨分解部，无需在氨分解部处设置加热装置；二是将热量利用后的降温蒸汽输送回汽轮机发电机组处进一步发电，提高了发电***的发电效率。
7、本发明一实施例将氨分解部分为气态氨管路、氢气混合气管路、氨分解装置和气态氨预热换热器；气态氨管路和氢气混合气管路分别为氨分解装置的输入和输出；设置气态氨预热换热器，使得气态氨管路内的气态氨可与氢气混合气管路内的氢气混合气耦合换热，吸收氢气混合气内的热量对气态氨进行预热，提高对能量的利用率。
8、本发明一实施例通过设置氢气混合气冷却换热器，冷端和热端分别与第一回水管路和氢气混合气管路，利用气化部中形成的凝结水对氨分解反应形成的氢气混合气进行降温，从而无需再对氢气混合气进行降温。
9、本发明一实施例通过设置液氨流量阀、气态氨调压阀和氢气混合气流量阀，分别控制液氨的提供量，气态氨的压力和氢气混合气的输出量，进而控制发电***的运行状态。
附图说明
图1为本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***的一种实施例的示意图；
图2为本发明的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***的另一种实施例的示意图。
附图标记说明：1：液氨提供部；2：气化部；3：气态氨预热换热器；4：氨分解装置；5：氢气混合气冷却换热器；6：压缩机；7：稳压储氢罐；8：燃气轮机发电机组；9：补燃装置；10：余热锅炉；11：锅炉给水装置；12：汽轮机发电机组；13：水泵；14：液氨流量阀；15：气态氨调压阀；16：氢气混合气流量阀；17：第一抽汽管路；18：第一回水管路；19：第一排气管路；20：第二排气管路；21：第三排气管路；22：第四排气管路；23：第二抽汽管路；24：第一回汽管路。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种氨分解制氢的燃气轮机 -汽轮机联合发电***及控制方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
实施例一
参看图1和图2，在一个实施例中，一种氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，包括液氨提供部1、气化部2、氨分解部、燃气轮机发电机组 8、汽轮机部和第一抽汽管路17。
气化部2的液氨输入端与液氨提供部1连通，用于气化液氨为气态氨。氨分解部的输入端与气化部2的气态氨输出端连通，用于分解气态氨为包含有氢气、氮气和气态氨的氢气混合气。燃气轮机发电机组8的燃料输入端与氨分解部的输出端连通，用于燃烧氢气混合气进行发电。
其中，第一抽汽管路17的输入端与汽轮机部连通，第一抽汽管路17的输出端与气化部2的热源输入端连通，用于抽取汽轮机部内的蒸汽并作为热源输出至气化部2。
本实施例通过依次设置液氨提供部1、气化部2、氨分解部和燃气轮机发电机组8，实现氨分解制氢得到包含有氢气、氮气和气态氨的氢气混合气并进行燃烧发电；并进一步设置汽轮机部和第一抽汽管路17，由第一抽汽管路 17抽取汽轮机部内的蒸汽并作为热源输出至气化部2，作为气化部2内对液氨进行气化的热源，从而避免了单独设置加热设备，解决了现有氨分解制氢步骤中气化装置需要单独设置加热设备的问题。
下面对本实施例的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***的具体结构进行进一步说明：
在本实施例中，汽轮机部具体包括锅炉给水装置11、余热锅炉10、汽轮机发电机组12和第一回水管路18。
其中，锅炉给水装置11的输出端与余热锅炉10的给水输入端连通。余热锅炉10的蒸汽输出端与汽轮机发电机组12的蒸汽输入端连通。汽轮机发电机组12的凝结水输出端与锅炉给水装置11的输入端连通。
上述的第一抽汽管路17的输入端则是与汽轮机发电机组12连通，用于抽取低温蒸汽。第一回水管路18的输入端与气化部2的凝结水输出端连通，第一回水管路18的输出端与锅炉给水装置11的输入端连通，通过第一回水管路18上的水泵13将凝结水输送回锅炉给水装置11。
通过将汽轮机部设置为锅炉给水装置11、余热锅炉10、汽轮机发电机组 12和第一回水管路18，由锅炉给水装置11装置提供水至余热锅炉10生成蒸汽并输出至汽轮机发电机组12进行发电；第一抽汽管路17从汽轮机发电机组12中(例如中压缸或低压缸)抽取低温蒸汽输出至气化部2对液氨进行气化，并进一步设置第一回水管路18，将气化过程中形成的凝结水输送回锅炉给水装置11从而实现循环。
在本实施例中，燃气轮机-汽轮机联合发电***，还包括设于氨分解部和燃气轮机发电机组8之间的储氢部。储氢部的输入端和输出端分别连通于氨分解部的输出端和燃气轮机发电机组8的燃料输入端。
具体地，储氢部可包括储氢稳压罐7和压缩机6。储氢稳压罐7的输入端与氨分解部的输出端通过氢气混合气管路连通，储氢稳压罐7的输出端与燃气轮机发电机组8的燃料输入端连通，用于稳定氢气混合气的输出压力。压缩机6设于氢气混合气管路上。
其中，储氢稳压罐7是设置在混合气输送至燃气轮机发电机组8的管线上，起到的是储存氨分解产生的混合气，以及将混合气输送进燃气轮机发电机组8的作用。储氢稳压罐7内气体具备一定的压力，此压力需大于燃气轮机发电机组8需求的最小压力，小于氨分解产生的混合气压力或压缩机6出口的压力。
同时，储氢稳压罐7还有着暂存混合气和短时补充混合气至燃气轮机发电机组8的作用。对暂存部分进行说明：燃气轮机发电机组8启动完成后，储氢稳压罐7内气体减少，压力降低，氨分解产生的混合气首先进入储氢稳压罐7内储存，然后通过储氢稳压罐7供至燃气轮机发电机组8；当氨的分解量超过了燃气轮机发电机组8的使用量，多余的混合气会储存在罐内，最大储存至氨分解的混合气压力或压缩机6出口的压力小于等于罐内压力。对短时补充部分进行说明：若氨的分解量低于了燃气轮机发电机组8的使用量，燃气轮机发电机组8可短时使用储氢稳压罐77内的储存的混合气，直至罐内压力小于燃气轮机发电机组8需求的最小混合气压力。
在本实施例中，氨分解部可包括气态氨管路、氢气混合气管路、氨分解装置4和气态氨预热换热器3。
气态氨管路的两端分别与气化部2的输出端和氨分解装置4的气态氨输入端连通。氢气混合气管路的两端分别与氨分解装置4的氢气混合气输出端和燃气轮机发电机组8的燃料输入端连通。其中，气态氨管路连通于气态氨预热换热器3的冷端，氢气混合气管路连通于气态氨预热换热器3的热端。
通过将氨分解部分为气态氨管路、氢气混合气管路、氨分解装置4和气态氨预热换热器3；气态氨管路和氢气混合气管路分别为氨分解装置4的输入和输出；设置气态氨预热换热器3，使得气态氨管路内的气态氨可与氢气混合气管路内的氢气混合气耦合换热，吸收氢气混合气内的热量对气态氨进行预热，提高对能量的利用率。
进一步地，氨分解部还包括氢气混合气冷却换热器5。氢气混合气管路连通于氢气混合气冷却换热器5的热端。氢气混合气冷却换热器5的冷端连通第一回水管路18，用于通过气化部2的凝结水冷却氢气混合气。其中，氢气混合气冷却换热器5位于气态氨预热换热器3的下游。
通过设置氢气混合气冷却换热器5，冷端和热端分别与第一回水管路18 和氢气混合气管路，利用气化部2中形成的凝结水对氨分解反应形成的氢气混合气进行降温，从而无需再对氢气混合气进行降温。
在本实施例中，气态氨管路上设有气态氨调压阀15。液氨提供部1与气化部2连通的管路上设有液氨流量阀14。氨分解部与燃气轮机发电机组8连通的管路上设有氢气混合气流量阀16。通过设置液氨流量阀14、气态氨调压阀15和氢气混合气流量阀16，分别控制液氨的提供量，气态氨的压力和氢气混合气的输出量，进而控制发电***的运行状态。
在本实施例中，液氨提供部1可为液氨罐，气化部2则可为气化装置。
下面对本实施例的氨分解制氢的原理进行说明：
氨分解制氢的原理为在一定温度下，气态氨会在催化剂的作用下分解，即2NH3＝N2+3H2，由此可知氨分解率达到50％时，氢气、氮气和气态氨混合物中氢气的体积分数为50％，氨分解率越高，氢气的含量就越高。而氢气易点燃(最小点火能0.019mJ)，可燃范围广(4％～75％，与空气体积比)。氢气被点燃燃烧，燃烧温度较高(一般高于1000℃)，远高于氨气的燃点(651.1℃)，因此氨气也将被燃烧，故燃气轮机发电机组8可直接对混合气进行燃烧。
而本实施例的氨分解制氢过程中的催化剂的选型也可根据燃机排气温度或补燃后温度进行选型，催化剂的选型低温、高温均可适应，如Ru、Fe、 Ni等。通过调整催化剂或是反应温度(即提高燃机排气温度或补燃量)即可实现对氨分解率的提高。
实施例二
参看图1，本实施例在上述实施例一的基础上进行了进一步改进，一种燃气轮机-汽轮机联合发电***，可进一步包括第一排气管路19和第二排气管路20。
第一排气管路19的输入端与燃气轮机发电机组8的排气端连通，第一排气管路19的输出端与氨分解装置4的热源输入端连通，用于使燃气轮机发电机组8的燃机排气作为热源输出至氨分解装置4。第二排气管路20的输入端与氨分解装置4的热源输出端，第二排气管路20的输出端与余热锅炉10的排气输入端连通，用于将经过氨分解装置4余热利用的燃机排气输出至余热锅炉10进行余热利用，在余热锅炉10内对水进行加热。
本实施例通过设置第一排气管路19和第二排气管路20，由第一排气管路19将燃气轮机发电机组8的燃机排气输出至氨分解装置4，为氨分解反应提供所需的热源，并由第二排气管路20将经过氨分解装置4余热利用后的燃机排气输出至余热锅炉10的排气输入端，从而由余热锅炉10对该部分燃机排气进行二次余热利用，进一步提高发电***的能量利用率。
进一步地，燃气轮机发电机组8-汽轮机联合发电***还可包括补燃装置 9，补燃装置9的燃料输入端与储氢稳压罐7的输出端连通，补燃装置9的热源输出端与氨分解装置4的热源输入端连通。进一步设置了补燃装置9，从而使得在燃机排气提供的反应温度不足时，由补燃装置9燃烧氢气混合气进行补足，以保证氨分解反应的温度处于最优温度区间内。可以进一步提高氨分解反应的分解温度，而不仅仅局限于燃机排气提供的温度，使得催化剂的选用更具多样性，也可提高氨分解率。通过控制补燃装置9的补燃量，可以有效控制氨分解温度在相对稳定的范围，从而使得氨分解更为稳定。同时，当燃气轮机发电机组8变工况(如部分载荷或空载等工况)运行，燃机排气的温度较低，不足以提供氨分解反应所需的温度时，可通过补燃装置9增大补燃量，提高分解温度至氨分解催化剂所需的温度。
在本实施例中，燃气轮机发电机组8-汽轮机联合发电***还可包括第三排气管路21，第三排气管路21的输入端与余热锅炉10的排气输出端连通，第三排气管路21的输出端用于连接外部余热利用***。进一步设置第三排气管路21，由第三排气管路21将经过余热锅炉10二次余热利用的燃机排气输出至例如外部联合循环发电***或外部供热利用***或外部供冷利用***实现进一步余热利用，进一步提高发电***的能量利用率。
下面对本实施例的补燃装置9的控制进行说明：根据燃气轮机发电机组 8的燃机排气温度以及液氨供应量，调节进入补燃装置9的氢气混合气的量，进而控制调节氨分解装置4的分解反应温度，使进入所述氨分解装置4的气态氨得以有效分解，产生所需流量的氢气混合气。
实施例三
参看图2，本实施例在上述实施例一的基础上进行了进一步改进，一种燃气轮机-汽轮机联合发电***，可进一步包括第四排气管路22，第四排气管路22的输入端与燃气轮机发电机组8的排气端连通，第四排气管路22的输出端与余热锅炉10的排气输入端连通，用于将燃气轮机发电机组8的燃机排气输出至余热锅炉10进行余热利用，在余热锅炉10内对水进行加热。
进一步地，氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，还可包括第二抽汽管路23和第一回汽管路24。
第二抽汽管路23的输入端与汽轮机发电机组12连通。第二抽汽管路23 的输出端与氨分解装置4的热源输入端连通，用于抽取汽轮机发电机组12 的高温蒸汽作为热源输出至氨分解装置4。第一回汽管路24的输入端与氨分解装置4的热源输出端连通，第一回汽管路24的输出端与汽轮机发电机组 12的蒸汽输入端连通，用于将经过氨分解装置4余热利用的蒸汽输出至汽轮机发电机组12。
通过设置第四排气管路，将燃气轮机发电机组的燃机排气输出至余热锅炉进行余热利用；并进一步设置了第二抽汽管路和第一回汽管路，由第二抽汽管路从汽轮机发电机组(例如高压缸)中抽取高温蒸汽至氨分解部作为氨分解反应的热源，由第一回汽管路将经过氨分解部热量利用后的一定程度降温的蒸汽输送回汽轮机发电机组(例如中压缸或低压缸)进行进一步发电利用；一是利用了高温蒸汽作为热源提供至氨分解部，无需在氨分解部处设置加热装置；二是将热量利用后的降温蒸汽输送回汽轮机发电机组处进一步发电，提高了发电***的发电效率。
实施例四
本实施例在上述实施例一或实施例二或实施例三的基础上，对燃气轮机- 汽轮机联合发电***的的部分控制过程进行进一步说明：
一、进入燃气轮机发电机组8的氢气混合气控制：进入燃气轮机发电机组8的氢气混合气压力由储氢稳压罐7设定；进入燃气轮机发电机组8的氢气混合气流量通过氢气混合气流量阀16调节控制.
二、储氢稳压罐7稳态控制：1)当燃气轮机发电机组8启动或运行时，储氢稳压罐7中的氢气混合气被消耗，罐内压力将会降低，当罐内压力降低到一定压力时，再根据燃气轮机发电机组8运行氢气混合气需求量，连锁控制开启液氨流量阀14，并控制液氨流量，使氨分解装置4产生的氢气混合气流量满足当前燃气轮机发电机组8运行状态的需求。
2)当所述氨分解装置4的氢气混合气生成量大于所述燃气轮机发电机组 8的氢气混合气燃烧量时：储氢稳压罐7内暂存多余的氢气混合气，最大储存至罐内压力等于氨分解装置4的氢气混合气压力或压缩机6压缩后压力，同时减少液氨提供部1进入汽化部2的液氨流量，从而使得氢气混合气生成量减少并与氢气混合气燃烧量趋于平衡；该方法具体可应用于当燃气轮机发电机组8需要降低发电量的状态，例如部分载荷或空载状态等。
3)当所述氨分解装置4的氢气混合气生成量小于所述燃气轮机发电机组 8的氢气混合气燃烧量时：储氢稳压罐7内暂存的氢气混合气对输送至所述燃气轮机发电机组8的氢气混合气的量进行补充，直至罐内压力等于燃气轮机发电机组8需求的最小氢气混合气压力，并通过罐内压力设定值连锁控制开启液氨流量阀14，并控制增加液氨提供部1进入汽化部2的液氨流量，从而使得氢气混合气生成量增加并与氢气混合气燃烧量趋于平衡；该方法具体可应用于当燃气轮机发电机组8需要增大发电量的状态，例如从未满负载达到满负载状态等。
4)储氢稳压罐7压力设定：大于最小需求压力，小于罐内最大设定压力。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (15)
1.一种氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，包括：
液氨提供部；
气化部，所述气化部的液氨输入端与所述液氨提供部连通，用于气化液氨为气态氨；
氨分解部，所述氨分解部的输入端与所述气化部的气态氨输出端连通，用于分解气态氨为包含有氢气、氮气和气态氨的氢气混合气；
燃气轮机发电机组，所述燃气轮机发电机组的燃料输入端与所述氨分解部的输出端连通，用于燃烧所述氢气混合气进行发电；
汽轮机部；
第一抽汽管路，所述第一抽汽管路的输入端与所述汽轮机部连通，所述第一抽汽管路的输出端与所述气化部的热源输入端连通，用于抽取所述汽轮机部内的蒸汽并作为热源输出至所述气化部；
发电状态下，所述液氨提供部输出液氨至所述气化部，且所述第一抽汽管路抽取所述汽轮机部内的蒸汽输出至所述气化部，所述蒸汽在所述气化部内对所述液氨进行气化并形成气态氨；所述气态氨输出至所述氨分解部并分解为包含有氢气、氮气和气态氨的氢气混合气，所述氢气混合气输出至所述燃气轮机发电机组内进行燃烧发电；
还包括第一排气管路和补燃装置，所述第一排气管路的输入端与所述燃气轮机发电机组的排气端连通，所述第一排气管路的输出端与所述氨分解部的热源输入端连通，用于使所述燃气轮机发电机组的燃机排气作为热源输出至所述氨分解部；所述补燃装置的燃料输入端与所述氨分解部的输出端连通，所述补燃装置的热源输出端与所述氨分解部的热源输入端连通。
2.如权利要求1所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，所述汽轮机部包括锅炉给水装置、余热锅炉、汽轮机发电机组和第一回水管路；
所述锅炉给水装置的输出端与所述余热锅炉的给水输入端连通；
所述余热锅炉的蒸汽输出端与所述汽轮机发电机组的蒸汽输入端连通；
所述汽轮机发电机组的凝结水输出端与所述锅炉给水装置的输入端连通；
所述第一抽汽管路的输入端与所述汽轮机发电机组连通，用于抽取低温蒸汽；
所述第一回水管路的输入端与所述气化部的凝结水输出端连通，所述第一回水管路的输出端与所述锅炉给水装置的输入端连通。
3.如权利要求2所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，还包括第二排气管路；
所述第二排气管路的输入端与所述氨分解部的热源输出端连通，所述第二排气管路的输出端与所述余热锅炉的排气输入端连通，用于将经过所述氨分解部余热利用的燃机排气输出至所述余热锅炉进行余热利用。
4.如权利要求3所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，还包括第三排气管路，所述第三排气管路的输入端与所述余热锅炉的排气输出端连通，所述第三排气管路的输出端用于连接外部供热利用***或外部供冷利用***。
5.如权利要求2所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，还包括第四排气管路，所述第四排气管路的输入端与所述燃气轮机发电机组的排气端连通，所述第四排气管路的输出端与所述余热锅炉的排气输入端连通，用于将所述燃气轮机发电机组的燃机排气输出至所述余热锅炉进行余热利用。
6.如权利要求5所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，还包括第二抽汽管路和第一回汽管路；
所述第二抽汽管路的输入端与所述汽轮机发电机组连通；所述第二抽汽管路的输出端与所述氨分解部的热源输入端连通，用于抽取所述汽轮机发电机组的高温蒸汽作为热源输出至所述氨分解部；
所述第一回汽管路的输入端与所述氨分解部的热源输出端连通，所述第一回汽管路的输出端与所述汽轮机发电机组的蒸汽输入端连通，用于将经过所述氨分解部余热利用的蒸汽输出至所述汽轮机发电机组。
7.如权利要求2所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，还包括设于所述氨分解部和所述燃气轮机发电机组之间的储氢部；所述储氢部的输入端和输出端分别连通于所述氨分解部的输出端和所述燃气轮机发电机组的燃料输入端。
8.如权利要求7所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，所述储氢部包括储氢稳压罐和压缩机；
所述储氢稳压罐的输入端与所述氨分解部的输出端通过氢气混合气管路连通，所述储氢稳压罐的输出端与所述燃气轮机发电机组的燃料输入端连通，用于稳定所述氢气混合气的输出压力；
所述压缩机设于所述氢气混合气管路上。
9.如权利要求2所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，所述氨分解部包括气态氨管路、氢气混合气管路、氨分解装置和气态氨预热换热器；
所述气态氨管路的两端分别与所述气化部的输出端和所述氨分解装置的气态氨输入端连通；
所述氢气混合气管路的两端分别与所述氨分解装置的氢气混合气输出端和所述燃气轮机发电机组的燃料输入端连通；
其中，气态氨管路连通于所述气态氨预热换热器的冷端，所述氢气混合气管路连通于所述气态氨预热换热器的热端。
10.如权利要求9所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，所述氨分解部还包括氢气混合气冷却换热器；
所述氢气混合气管路连通于所述氢气混合气冷却换热器的热端；
所述氢气混合气冷却换热器的冷端连通所述第一回水管路，用于通过所述气化部的凝结水冷却所述氢气混合气；
其中，所述氢气混合气冷却换热器位于所述气态氨预热换热器的下游。
11.如权利要求9所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，所述气态氨管路上设有气态氨调压阀。
12.如权利要求1所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，所述液氨提供部与所述气化部连通的管路上设有液氨流量阀。
13.如权利要求1所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，其特征在于，所述氨分解部与所述燃气轮机发电机组连通的管路上设有氢气混合气流量阀。
14.一种控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6或9-13任意一项所述的氨分解制氢的燃气轮机-汽轮机联合发电***，发电***还包括设于所述氨分解部和所述燃气轮机发电机组之间的储氢部；
具体方法如下：
当所述氨分解部的氢气混合气生成量大于所述燃气轮机发电机组的氢气混合气燃烧量时：所述储氢部内暂存多余的氢气混合气，并减小所述液氨提供部的液氨输出流量，使供需达到平衡；
当所述氨分解部的氢气混合气生成量小于所述燃气轮机发电机组的氢气混合气燃烧量时：所述储氢部内暂存的氢气混合气对输送至所述燃气轮机的氢气混合气的量进行补充，并增大所述液氨提供部的液氨输出流量，使供需达到平衡。
15.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，发电***还包括补燃装置；所述补燃装置的燃料输入端与所述储氢部的输出端连通，所述补燃装置的热源输出端与所述氨分解部的热源输入端连通；
具体方法如下：
根据所述燃气轮机发电机组的燃机排气温度以及液氨供应量，调节进入所述补燃装置的氢气混合气的量，进而控制调节氨分解部的分解反应温度，使进入所述氨分解部的氨得以有效分解，以产生所需流量的所述氢气混合气。
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