【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源，尤其涉及一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统及方法。
技术介绍
1、目前国内燃气电厂利用天然气燃烧发电，普遍采用燃气—蒸汽联合循环机组，包括燃气轮机、余热锅炉、汽轮机等，其基本原理是首先用天然气燃烧后产生的高温气体推动燃气轮机做功，燃气轮机带动同轴发电机进行第一级发电；然后将燃气轮机排出的高温燃烧气送入余热蒸汽发生器，产生的高温高压蒸汽驱动蒸汽轮机进行第二级发电。由于天然气燃烧会产生大量的二氧化碳，另外，燃机燃烧后会产生一定的氮氧化物，若采用余热锅炉补燃时，会导致氮氧化物排放的增加，碳排及氮排问题无法解决。
2、全球大多数燃气轮机设备制造商针对天然气设计的传统燃烧系统可以适应较低比例的含氢燃料，目前氢气来源主要是管道输氢和氢气长管拖车。
3、管道输氢一般运输量在310-8900kg/h，但一次性投资高，由于氢气自身体积能量密度小、容易对管材产生“氢脆”现象，其管道运输成本往往大于同能量流率下天然气管道运输成本的2倍。全球范围内输氢管道的数量加起来不到4500公里，与油气管道相比是几个数量级的差别。目前国内外低压氢气管道运输尚处于初步发展阶段，专门针对某个燃气电厂新建一条氢气管道的可能性不大。
4、氢气长管拖车运输技术较为成熟，但其每辆车运输量仅为250-460kg/车，运输量小且不适合远距离运输，不适合燃气电厂掺氢燃烧大规模使用。
5、氨燃料制氢也面临一些问题，特别是分解需要大量耗能，如液氨的汽化需要外部加热，同时完全分解需要550℃以上高温，整个过
技术实现思路
1、本专利技术提供一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，用以解决现有技术存在氢气运输不便以及碳排放的问题。
2、本专利技术提供一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，包括液氨储存装置、液氨泵、汽化器、混合装置、脱硝反应器、氨分解反应器、脱氨塔、提氢塔、天然气供应装置、天然气氢气混合器、天然气氨气混合器、掺氢发电轮机和掺氨发电轮机，所述液氨储存装置的出液口与第一管路的第一端连通，所述液氨泵、所述汽化器、所述混合装置依次串接于所述第一管路上，所述第一管路的第二端与所述脱硝反应器的第一进气口连通；所述氨分解反应器的第一出气口通过第二管路与所述脱硝反应器的第二进气口连通；所述氨分解反应器的进气口通过第三管路与所述汽化器和所述混合装置之间的所述第一管路连通，所述氨分解反应器的第二出气口与第四管路的第一端连通，所述脱氨塔、所述提氢塔以及所述天然气氢气混合器依次串接于所述第四管路上，所述掺氢发电轮机的进气口与所述第四管路的第二端连通；所述掺氨发电轮机的进气口通过第五管路与所述第三管路连通，所述天然气氨气混合器串接于所述第五管路，所述天然气供应装置的第一出气口与所述第四管路连通，所述天然气供应装置的第二出气口与所述第五管路连通。
3、根据本专利技术实施例提供的一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，所述混合装置包括：
4、空氨混合器，串接于所述汽化器与所述脱硝反应器之间的所述第一管路上；
5、第一风机，所述第一风机的出气口与所述空氨混合器的空气入口连通，所述空氨混合器用于将输入的氨气与所述第一风机输送的空气混合。
6、根据本专利技术实施例提供的一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，还包括：
7、缓冲罐，串接于所述汽化器与所述空氨混合器之间的所述第一管路上。
8、根据本专利技术实施例提供的一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，还包括：
9、第二风机，串接于所述空氨混合器与所述脱硝反应器之间的所述第一管路上。
10、根据本专利技术实施例提供的一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，还包括：
11、冷却器，串接于所述氨分解反应器与所述脱氨塔之间的所述第四管路上，所述冷却器用于对所述氨分解反应器输出的氢气和氮气的混合气进行冷却。
12、根据本专利技术实施例提供的一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，还包括：
13、氢气压缩机，串接于所述提氢塔与所述天然气氢气混合器之间的所述第四管路，所述氢气压缩机用于提高所述提氢塔输出的氢气压力。
14、根据本专利技术实施例提供的一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，还包括：
15、氨气压缩机，串接于所述第三管路与所述天然气氨气混合器之间的所述第五管路，所述氨气压缩机用于提高所述第三管路输入的氨气压力。
16、根据本专利技术实施例提供的一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，还包括：
17、第一调节阀，设置于所述第三管路；
18、第二调节阀，设置于所述第一调节阀与所述氨分解反应器之间的所述第三管路；
19、第三调节阀，设置于所述氨气压缩机与所述第三管路之间的所述第五管路。
20、根据本专利技术实施例提供的一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，还包括：
21、第四调节阀，设置于所述氢气压缩机与所述天然气氢气混合器之间的所述第四管路；
22、第五调节阀，设置于所述天然气供应装置的第一出气口；
23、第六调节阀，设置于所述天然气供应装置的第二出气口。
24、本专利技术还提供一种介入燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电方法，所述方法基于上述任一项所述的燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，包括：
25、液氨泵将液氨储存装置中的液氨泵送至汽化器进行气化；
26、气化后的氨气分为三路，第一路氨气进入到混合装置与空气混合，混合后的气体进入到脱硝反应器中与氨分解反应器输入的烟气反应脱除烟气中的氮氧化物；第二路氨气进入到氨分解反应器中与高温的烟气进行换热生成氢气和氮气的混合气，氢气和氮气的混合气输入到脱氨塔中脱除未裂解的氨气，再输入到提氢塔中进行纯化得到氢气，氢气与天然气供应装置输出的天然气在天然气氢气混合器中混合后，再输入到掺氢发电轮机中进行燃烧发电；第三路氨气与天然气供应装置输出的天然气在天然气氨气混合器中混合，再输入到掺氨发电轮机中进行燃烧发电。
27、本专利技术实施例提供的燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，将氨氢新能源利用的优劣势相结合，能够利用液氨易储易运的优势，现场为燃气电厂掺氢燃烧供应大规模的氢气，或者直接供氨燃烧发电，同时该技术可利用燃气轮机余热，并进行尾气脱硝处理，在减碳减氮的同时也能余热回收，提高了循环热效率，实现节能减排的目的。由于氢和氨燃烧后无二氧化碳排放，逐渐增加掺氨、掺氢燃烧比例，可降低电厂的碳排放；利用燃气电厂余热进行液氨的汽化，以及为氨气分解提供热能，可在减碳的同时进行余热回收，提高了循环热效率；利用液氨进行尾气脱硝处理，降低烟气中氮氧化物排放浓度，实现液氨的综合利用。
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1.一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，其特征在于，包括液氨储存装置(1)、液氨泵(3)、汽化器(4)、混合装置、脱硝反应器(9)、氨分解反应器(11)、脱氨塔(13)、提氢塔(14)、天然气供应装置(16)、天然气氢气混合器(17)、天然气氨气混合器(18)、掺氢发电轮机(19)和掺氨发电轮机(20)，所述液氨储存装置(1)的出液口与第一管路(30)的第一端连通，所述液氨泵(3)、所述汽化器(4)、所述混合装置依次串接于所述第一管路(30)上，所述第一管路(30)的第二端与所述脱硝反应器(9)的第一进气口连通；所述氨分解反应器(11)的第一出气口通过第二管路(31)与所述脱硝反应器(9)的第二进气口连通；所述氨分解反应器(11)的进气口通过第三管路(32)与所述汽化器(4)和所述混合装置之间的所述第一管路(30)连通，所述氨分解反应器(11)的第二出气口与第四管路(33)的第一端连通，所述脱氨塔(13)、所述提氢塔(14)以及所述天然气氢气混合器(17)依次串接于所述第四管路(33)上，所述掺氢发电轮机(19)的进气口与所述第四管路(33)的第二端连通；所述掺氨发电
2.根据权利要求1所述的燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，其特征在于，所述混合装置包括：
3.根据权利要求2所述的燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求2所述的燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求1至4任一项所述燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求1至4任一项所述的介入燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求1至4任一项所述的燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求7所述的燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求6所述的燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，其特征在于，还包括：
10.一种介入燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电方法，所述方法基于权利要求1至9任一项所述的燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种燃气电厂热循环和尾气处理的掺氨掺氢发电系统，其特征在于，包括液氨储存装置(1)、液氨泵(3)、汽化器(4)、混合装置、脱硝反应器(9)、氨分解反应器(11)、脱氨塔(13)、提氢塔(14)、天然气供应装置(16)、天然气氢气混合器(17)、天然气氨气混合器(18)、掺氢发电轮机(19)和掺氨发电轮机(20)，所述液氨储存装置(1)的出液口与第一管路(30)的第一端连通，所述液氨泵(3)、所述汽化器(4)、所述混合装置依次串接于所述第一管路(30)上，所述第一管路(30)的第二端与所述脱硝反应器(9)的第一进气口连通；所述氨分解反应器(11)的第一出气口通过第二管路(31)与所述脱硝反应器(9)的第二进气口连通；所述氨分解反应器(11)的进气口通过第三管路(32)与所述汽化器(4)和所述混合装置之间的所述第一管路(30)连通，所述氨分解反应器(11)的第二出气口与第四管路(33)的第一端连通，所述脱氨塔(13)、所述提氢塔(14)以及所述天然气氢气混合器(17)依次串接于所述第四管路(33)上，所述掺氢发电轮机(19)的进气口与所述第四管路(33)的第二端连通；所述掺氨发电轮机(20)的进气口通过第五管路(34)与所述第三管路(32)连通，所述天然气氨气混合器(18)串接于所述第五管路(34)，所述天然气供应装置(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张超，李欣欣，刘淼儿，程昊，李恩道，张月，罗婷婷，邓晨庆，李方遒，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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