CN204152646U - 燃料气增焓湿化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种燃料气增焓湿化装置。该燃料气增焓湿化装置包括：湿化器，其下部和顶端分别设置进气口和出气口，其上部和底端分别设置进水口和出水口，用于利用由进水口进入的加湿热水对由进气口进入的燃料气进行加湿；加湿水加热器，其进水口连接至湿化器的出水口，其出水口连接至湿化器的进水口，用于为湿化器提供循环的加湿热水；以及过热器，其进气口连接至湿化器出气口，其出气口连接至燃气轮机，用于对由湿化器出气口排出的湿燃料气进行加热后送入燃气轮机。本实用新型燃料气增焓湿化装置中，加湿热水与燃料气在湿化器中逆流直接接触，这个过程冷热流体热力学匹配好于注蒸汽过程，可用能损失降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种燃料气增焓湿化装置。
背景技术
整体煤气化燃气蒸汽联合循环（IGCC）是实现煤炭洁净高效利用的先进发电技术。在IGCC中，煤制气经过净化被用作燃气轮机的燃料气，而燃烧过程导致的热NOx是其主要的排放污染物。为减少IGCC***NOx排放，现有机组多采用在燃料气中注入稀释剂、降低燃烧火焰温度的方法，常用的稀释剂主要为氮气和水蒸气。
由于IGCC中燃气轮机燃料***压力通常在1.5MPa以上，采用注蒸汽的方法需要高参数、高品质的蒸汽。从热力学角度来看，生产高参数蒸汽要消耗高温热量，而高品质要求增加水处理成本，同时蒸汽与燃料气的混合过程会导致较高的可用能损失，因而注蒸汽稀释燃料的方法在一定程度上会降低整个***的热效率和经济性。
发明内容
本实用新型提供了一种燃料气增焓湿化装置，解决现有工艺热效率低、经济性差的问题。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种燃料气增焓湿化装置，包括：
湿化器，其下部和顶端分别设置进气口和出气口，其上部和底端分别设置进水口和出水口，用于利用由进水口进入的加湿热水对由进气口进入的燃料气进行加湿；
过热器，其上设置有热水进口、热水出口、进气口、出气口，所述进气口管道连接湿化器出气口，出气口管道连接燃气轮机，用于对由湿化器出气口排出的湿燃料气进行加热后送入燃气轮机；所述热水进口管道连接燃气轮机排烟余热回收***的热水排出口，热水出口管道连接加湿水加热器的加热水进口，用于利用燃气轮机排烟余热获得的热水对通过过热器的燃料气进行加热，并将换热后的热水送入加湿水加热器；
加湿水加热器，其上设置有进水口，出水口，加热水进口，加热水出口，所述的进水口通过管道连接至湿化器的出水口，出水口通过管道连接至所述湿化器的进水口，用于为所述湿化器提供循环的加湿热水；加热水进口与过热器热水出口管道连接，加热水出口连接燃气轮机排烟余热回收***的进水口，用于利用燃气轮机排烟低温余热获得的热水对加湿水进行加热。
进一步的，还包括：过热器旁路，设置于过热器热水进口管道和热水出口管道之间，用于连通过热器热水进口管道和热水出口管道；流量调节阀，设置于所述过热器旁路上，用于调节流过过热器的热水流量，以控制湿燃料气过热度。
还包括：第一循环泵，设置于所述加湿水加热器的加热水出口和燃气轮机排烟低温余热热水的进入口之间，用于将加湿水加热器加热水出口排出的降温后的热水送回燃气轮机排烟余热回收***，在所述燃气轮机排烟余热回收***、湿化器和过热器之间形成热水的循环通路；第二循环泵，设置于所述湿化器出水口和所述加湿水加热器进水口之间，用于在所述湿化器和加湿水加热器之间形成加湿热水的循环回路。
还包括：填料装置，设置于所述湿化器内的进水口和进气口之间，用于增加加湿热水和燃料气之间的接触面积。
还包括：排污管，设置于所述湿化器的底部，其管路中设置流量调节阀，用于按照预设流量排放加湿水，以防止加湿水中污染物积聚；补水管，设置于所述湿化器的下部，其管路中设置补水泵，用于按照预设流量向所述湿化器中补入加湿水。
所述的湿化器为填料塔、空心塔或板式塔。所述过热器为管壳式换热器或管翅式换热器；所述加湿水加热器为管壳式换热器、板式换热器或热管换热器。
本实用新型的用于燃气轮机的燃料气增焓湿化装置具有以下有益效果：
（1）加湿热水与燃料气在湿化器中逆流直接接触，加湿热水温度降低，燃料气的湿度和温度都增加，这个过程冷热流体热力学匹配好于注蒸汽过程，可用能损失降低；
（2）通过利用燃气轮机排烟余热回收***获得的热水进行湿燃料气和加湿水的加热，可使得整个***的热效率和经济型提高；
（3）在湿化器进水口和进气口之间设置填料装置，从而增加了加湿热水和燃料气之间的接触面积，进而强化了传热传质，增强了燃料气的增焓湿化效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例燃料气增焓湿化装置的结构示意图。
1、湿化器； 2、填料装置；3、排污管； 4、加湿水加热器；5、补水管； 6、过热器；7、过热器旁路； 8-1、第二循环泵；8-2第三循环泵；8-3、第一循环泵；9-1流量调节阀、9-2流量调节阀。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。
另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。
本实用新型提供了一种燃料气增焓湿化装置，该装置提出了一种新的燃料气增焓湿化的方式，其中过热器利用燃气轮机排烟余热生产的热水加热加湿燃料气，从而降低燃气轮机氮氧化物排放，同时提高燃气轮机热效率。
在本实用新型的一个示例性实施例中，提供了一种燃料气增焓湿化装置。图1为本实用新型实施例燃气轮机燃料气增焓湿化装置的结构示意图。如图1所示，本实施例燃气轮机燃料气增焓湿化装置包括：湿化器1、填料装置2、排污管3、板式换热器4、补水管5、管壳式换热器6、过热器旁路7、循环水泵（8-1、8-2、8-3）和流量调节阀（9-1、9-2）。以下分别对本实施例燃料气增焓湿化装置各个部件进行详细说明。
请参照图1，湿化器1为填料塔，其下部和顶端分别设置进气口和出气口，其上部和底端分别设置进水口和出水口。由进气口进入的燃气进入湿化器1后上升，与由进水口进入的加湿热水相接触增加湿度后，由出气口排出，残余的加湿热水由出水口排出。加湿热水与燃料气在填料塔中逆流方向直接接触，燃料气的湿度和温度都增加，加湿热水温度降低，这个过程冷热流体热力学匹配好于注蒸汽过程，可用能损失降低。
填料装置2设置于湿化器1内的进水口和进气口之间，用于通过增加加湿热水和燃料气之间的接触面积来强化传热传质，增强燃料气的增焓湿化效果。
请参照图1，过热器6为管壳式换热器，其进气口通过连接管连接至湿化器1出气口，出气口连接至燃气轮机。过热器6的作用是进一步加热湿化器1排出的湿燃料气至过热状态，防止其中的水蒸气在管路中冷凝析出。过热状态的湿燃料气送入燃气轮机进行燃烧。
过热器6的加热水进口通过连接管连接至燃气轮机排烟低温余热回收***的热水排出口，用于利用燃气轮机排烟低温预设获得的热水对通过过热器6的燃料气进行加热。过热器6加热水进口管道和加热水出口管道之间设置过热器旁路7，过热器旁路7上设置流量调节阀9-2，其作用是调节流过过热器的热水流量，以控制湿燃料气过热度。
本领域技术人员应当清楚，除管壳式换热器之外，过热器6也可以为其他类型的换热器，例如：管翅式换热器。
本实施例利用燃气轮机排烟余热回收***生产的热水加热加湿燃料气，进入湿化器的加湿水在湿化器与加湿水加热器构成的回路中循环，不与燃气轮机排烟余热生产的热水混合，从而避免了热水中的杂质随水滴夹带进入燃料气，同时使得热水回路与燃料供应***相互隔离，保证了燃气轮机的安全运行。
请参照图1，加湿水加热器4为管壳式换热器，用于利用燃气轮机排烟低温余热产生的热水对加湿水进行加热。该加湿水加热器4的加湿水进水口通过连接管和泵8-1连接至湿化器1的出水口；其加湿水出水口通过连接管与湿化器1的进水口连通，形成循环回路。泵8-1的作用是使加湿水在上述循环回路中连续流动。
加湿水加热器4的加热水进口通过连接管连接至过热器6的加热水出口，其加热水出口通过连接管和循环泵8-3连接至燃气轮机排烟低温余热热水的进入口。循环泵8-3的作用是将加湿水加热器加热水出口所排出的降温后的热水送回燃气轮机排烟余热回收***。
本领域技术人员应当清楚，除管壳式换热器之外，加湿水加热器4还可以为板式换热器或热管换热器。
请参照图1，湿化器1底部设置排污管3，排污管3上设置流量调节阀9-1，流量调节阀9-1作用是以一定流量排放加湿水，防止加湿水中污染物积聚。湿化器1下部进气管下方设置补水管5，补水管5上设置补水泵8-2，补水泵8-2用于以一定流量向湿化器中注入加湿水，补充加湿过程蒸发和排污消耗掉的加湿水。
至此，本实施例燃料气增焓湿化装置介绍完毕。本领域技术人员基于上述说明，应当对本发明燃料气增熵湿化装置有了清楚的认识。需要说明的是，上述对各元件的定义并不仅限于实施方式中提到的各种具体结构或形状，本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换，例如：
（1）湿化器1还可以采用空心塔、板式塔等形式；
（2）流量调节阀9-1可以用疏水阀来代替。
综上所述，本实用新型燃料气增焓湿化装置中，利用燃气轮机排烟余热生产的热水加热加湿燃料气，可用于降低燃气轮机氮氧化物排放，同时提高燃气轮机热效率。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种燃料气增焓湿化装置，其特征在于，包括：
湿化器，其下部和顶端分别设置进气口和出气口，其上部和底端分别设置进水口和出水口，用于利用由进水口进入的加湿热水对由进气口进入的燃料气进行加湿；
过热器，其上设置有热水进口、热水出口、进气口、出气口，所述进气口管道连接湿化器出气口，出气口管道连接燃气轮机，用于对由湿化器出气口排出的湿燃料气进行加热后送入燃气轮机；所述热水进口管道连接燃气轮机排烟余热回收***的热水排出口，热水出口管道连接加湿水加热器的加热水进口，用于利用燃气轮机排烟余热获得的热水对通过过热器的燃料气进行加热，并将换热后的热水送入加湿水加热器；
加湿水加热器，其上设置有进水口，出水口，加热水进口，加热水出口，所述的进水口通过管道连接至湿化器的出水口，出水口通过管道连接至所述湿化器的进水口，用于为所述湿化器提供循环的加湿热水；加热水进口与过热器热水出口管道连接，加热水出口连接燃气轮机排烟余热回收***的进水口，用于利用燃气轮机排烟低温余热获得的热水对加湿水进行加热。
2.根据权利要求1所述的燃料气增焓湿化装置，其特征在于，还包括：
过热器旁路，设置于过热器热水进口管道和热水出口管道之间，用于连通过热器热水进口管道和热水出口管道；
流量调节阀，设置于所述过热器旁路上，用于调节流过过热器的热水流量，以控制湿燃料气过热度。
3.根据权利要求1所述的燃料气增焓湿化装置，其特征在于，还包括：
第一循环泵，设置于所述加湿水加热器的加热水出口和燃气轮机排烟低温余热热水的进入口之间，用于将加湿水加热器加热水出口排出的降温后的热水送回燃气轮机排烟余热回收***，在所述燃气轮机排烟余热回收***、湿化器和过热器之间形成热水的循环通路。
4.根据权利要求1所述的燃料气增焓湿化装置，其特征在于，还包括：
第二循环泵，设置于所述湿化器出水口和所述加湿水加热器进水口之间，用于在所述湿化器和加湿水加热器之间形成加湿热水的循环回路。
5.根据权利要求1所述的燃料气增焓湿化装置，其特征在于，还包括：
填料装置，设置于所述湿化器内的进水口和进气口之间，用于增加加湿热水和燃料气之间的接触面积。
6.根据权利要求1所述的燃料气增焓湿化装置，其特征在于，还包括：
排污管，设置于所述湿化器的底部，其管路中设置流量调节阀，用于按照预设流量排放加湿水，以防止加湿水中污染物积聚；
补水管，设置于所述湿化器的下部，其管路中设置补水泵，用于按照预设流量向所述湿化器中补入加湿水。
7.根据权利要求1所述的燃料气增焓湿化装置，其特征在于，所述的湿化器为填料塔、空心塔或板式塔。
8.根据权利要求1所述的燃料气增焓湿化装置，其特征在于，所述过热器为管壳式换热器或管翅式换热器；所述加湿水加热器为管壳式换热器、板式换热器或热管换热器。
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|---|---|---|---|---|
| CN104196629A (zh) * | 2014-09-04 | 2014-12-10 | 山西潞安矿业(集团)有限责任公司 | 燃料气增焓湿化装置 |
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2014
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