本發(fā)明涉及一種火電廠液氨脫硝汽輪機聯(lián)合節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)，屬于火電領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

按照當(dāng)前國家節(jié)能減排政策，火力發(fā)電廠鍋爐均需要安裝煙氣脫硝裝置（scr系統(tǒng)）。而用液氨作為還原劑，不僅價格便宜，運行費用也相對低廉。工藝流程中需要將液氨蒸發(fā)為氨氣，而后按一定比例和空氣混合后進入鍋爐煙道與nox進行反應(yīng)。液氨同時作為一種很好的制冷劑（r717）廣泛運用于大型制冷設(shè)備中。汽輪機凝汽器作為汽輪機的冷端設(shè)備，通常是需要循環(huán)水或空氣對低壓排汽進行冷卻，從而提高循環(huán)效率。純氨需要氣化才能和空氣混合后進入煙道于煙氣中的nox進行化學(xué)反應(yīng)，生成無害的氮氣和水?，F(xiàn)有電廠都配置一個蒸發(fā)器將液態(tài)氨蒸發(fā)成氨氣。現(xiàn)有技術(shù)中汽輪機系統(tǒng)中鍋爐氣的脫硝與冷端的冷凝沒有直接的聯(lián)系，液氨利用率低，并且冷端設(shè)備多，占地大，成本高，需消耗大量水和電，能量浪費嚴(yán)重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種火電廠液氨脫硝汽輪機聯(lián)合節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)。該發(fā)明將氨氣制冷運用于汽輪機凝汽器的換熱過程，從而降低循環(huán)水流量，達(dá)到循環(huán)水泵節(jié)能的目的，同時減少了目前液氨脫硝裝置的蒸發(fā)設(shè)備。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種火電廠液氨脫硝汽輪機聯(lián)合節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)，包括位于鍋爐煙道中的氨氣脫硝裝置和位于汽輪機冷端的凝汽器；所述氨氣脫硝裝置包括氨噴射器和脫硝反應(yīng)裝置；液氨補充罐內(nèi)存儲的液氨通過氨氣緩沖罐氣化后通過氨氣空氣混合器混合空氣并從氨噴射器噴出；所述液氨補充罐內(nèi)存儲的液氨在進入氨氣緩沖罐之前通過不銹鋼換熱管輔助凝汽器凝汽；不銹鋼換熱管與凝汽器形成氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器。

其中，所述液氨補充罐與氨氣緩沖罐之間的管路還旁通有重壓縮管路；重壓縮管路上設(shè)置有壓縮機。

其中，所述氨氣空氣混合器包括一鼓入空氣的稀釋風(fēng)機。

其中，所述鍋爐煙道中位于脫硝裝置之前(后)還設(shè)置有空氣預(yù)熱器。

其中，所述氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器還包括殼體以及設(shè)置在殼體內(nèi)的液氨換熱管和冷水換熱管；所述液氨換熱管設(shè)置在重壓縮管路的旁通管路上，且液氨換熱管的前端進氨端連通壓縮機下游管路；所述液氨換熱管前端進氨端設(shè)置有第一風(fēng)扇；所述液氨換熱管包括內(nèi)管和套設(shè)在內(nèi)管外的外管；內(nèi)管的長度短于外管的長度；所述外管上具有擴徑部；擴徑部后端的液氨換熱管內(nèi)設(shè)置第二風(fēng)扇；第一風(fēng)扇與第二風(fēng)扇同軸聯(lián)動；內(nèi)管末端連通液氨換熱管進氨端；外管末端連通壓縮機上游管路；所述外管末端與壓縮機上游管路之間還設(shè)置有一氣泵，所述氣泵兩端設(shè)置有一旁通管路，旁通管路上設(shè)置有第一閥門。

其中，所述擴徑部的數(shù)量為多個，多個擴徑部間隔設(shè)置且直徑沿氨的流動方向依次擴大；每個擴徑部后端均設(shè)置第二風(fēng)扇。

其中，所述第二風(fēng)扇通過軸承轉(zhuǎn)動套設(shè)在內(nèi)管外，所述第一風(fēng)扇與第二風(fēng)扇聯(lián)動轉(zhuǎn)動的軸為轉(zhuǎn)動套設(shè)在內(nèi)管外的管體。

其中，所述液氨換熱管進氨端位置的內(nèi)管相較外管內(nèi)縮；所述第一風(fēng)扇位于內(nèi)管前端且在外管內(nèi)，第一風(fēng)扇與內(nèi)管間距設(shè)置。

其中，所述擴徑部由外管外擴和內(nèi)管內(nèi)縮圍成；所述外管的直徑以擴徑部分界逐漸增大，所述內(nèi)管的直徑以擴徑部分界逐漸減小。

其中，所述擴徑部的軸向截面為鼓包型。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明將氨氣制冷運用于汽輪機凝汽器的換熱過程，從而降低循環(huán)水流量，達(dá)到循環(huán)水泵節(jié)能的目的，同時減少了目前液氨脫硝裝置的蒸發(fā)設(shè)備。

2、本發(fā)明減少了原有的液氨脫硝方式中的蒸發(fā)器裝置，通過液氨制冷減少了汽輪機冷端循環(huán)水的用量，降低了循環(huán)水泵的電流，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。同時也增加了發(fā)電機組負(fù)荷出力。

3、本發(fā)明設(shè)置的氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器使液氨通過膨脹吸熱原理，通過液氨的膨脹氣化快速吸熱，產(chǎn)生較強的換熱效果，液氨膨脹氣化成氨氣后，也可用于脫硝過程，提高了氨的利用率。

4、本發(fā)明設(shè)置旁通重壓縮管路的液氨換熱管，可以有效利用壓縮機上下游的氣液兩相變化，并且大大提高了氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器的換熱效率。

5、本發(fā)明內(nèi)管和外管的設(shè)置可以充分利用液氨，最大化利用換熱面積，使液氨換熱管向內(nèi)方向的吸熱效應(yīng)也得到有效利用。

6、本發(fā)明設(shè)置的第一風(fēng)扇和第二風(fēng)扇，可以利用液氨氣化的風(fēng)力，將其轉(zhuǎn)化為促進液氨和氨氣流動的動力，充分利用液氨氣化過程中的動能，使之不浪費掉。

7、本發(fā)明內(nèi)外管的設(shè)置和縮頸部的設(shè)置可以充分利用液氨膨脹氣化對內(nèi)管吸熱的作用，使內(nèi)管中的液氨保持液化狀態(tài)。

8、本發(fā)明第一風(fēng)扇和第二風(fēng)扇的設(shè)置可以在斷電，各種泵停止工作時，使氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器繼續(xù)運行一段時間，保障系統(tǒng)安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種火電廠液氨脫硝汽輪機聯(lián)合節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明一種火電廠液氨脫硝汽輪機聯(lián)合節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)的液氨換熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中附圖標(biāo)記表示為：

1-鍋爐、2-氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器、22-液氨換熱管、221-內(nèi)管、222-外管、223-擴徑部、224-第一風(fēng)扇、225-第二風(fēng)扇、226-縮頸部、3-壓縮機、4-脫硝反應(yīng)裝置、5-空氣預(yù)熱器、6-氨氣緩沖罐、7-氨氣空氣混合器、8-稀釋風(fēng)機、9-氨噴射器、10-液氨補充罐、11-氣泵、12-第一閥門、13-第二閥門。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例來對本發(fā)明進行詳細(xì)的說明。

如圖1所示，一種火電廠液氨脫硝汽輪機聯(lián)合節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)，包括位于鍋爐1煙道中的氨氣脫硝裝置和位于汽輪機冷端的凝汽器；所述氨氣脫硝裝置包括氨噴射器9和脫硝反應(yīng)裝置4；液氨補充罐10內(nèi)存儲的液氨通過氨氣緩沖罐6氣化后通過氨氣空氣混合器7混合空氣并從氨噴射器9噴出；所述液氨補充罐10內(nèi)存儲的液氨在進入氨氣緩沖罐6之前通過不銹鋼換熱管輔助凝汽器凝汽；不銹鋼換熱管與凝汽器形成氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器2；所述液氨補充罐10與氨氣緩沖罐6之間的管路還旁通有重壓縮管路；重壓縮管路上設(shè)置有壓縮機3；液氨通過管路進入氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器2中吸收汽輪機排汽的熱量進行蒸發(fā)，形成氨氣后，一部分進入壓縮機3繼續(xù)壓縮循環(huán)，另一部分進入氨氣緩沖罐6減壓，隨后與空氣進行稀釋至5%濃度的氨氣空氣混合氣，最后通過氨噴射器9噴入鍋爐尾部煙道與煙氣進行化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到脫硝的目的。

進一步的，所述氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器2還包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)的液氨換熱管22和冷水換熱管（圖中未示出）；冷水換熱管通入外部循環(huán)冷水，液氨換熱管22設(shè)置在重壓縮管路的旁通管路上，且液氨換熱管22的前端進氨端連通壓縮機3下游管路；不銹鋼換熱管、冷水換熱管和液氨換熱管22均作為氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器2的換熱管平行設(shè)置在殼體內(nèi)，汽輪機排汽在殼體內(nèi)與不銹鋼換熱管、冷水換熱管和液氨換熱管22進行熱交換冷凝；冷水換熱管采用熱傳導(dǎo)吸熱模式，不銹鋼換熱管和液氨換熱管22采用液氨膨脹氣化吸熱的主動吸熱模式和傳導(dǎo)吸熱模式。

如圖2所示，由于液氨換熱管22的前端進氨端連通壓縮機3下游管路，所以液氨從所述液氨換熱管22前端進氨端通入，所述液氨換熱管22前端進氨端設(shè)置有第一風(fēng)扇224；所述液氨換熱管22包括內(nèi)管221和套設(shè)在內(nèi)管221外的外管222；內(nèi)管221的長度短于外管222的長度；所述外管222上具有擴徑部223；擴徑部223后端的液氨換熱管22內(nèi)設(shè)置第二風(fēng)扇225；第一風(fēng)扇224與第二風(fēng)扇225同軸聯(lián)動；內(nèi)管221末端連通液氨換熱管22進氨端；外管222末端連通壓縮機3上游管路，使流出的氨氣重新被壓縮機3壓縮成液態(tài)；本實施例中，第一風(fēng)扇224和第二風(fēng)扇225均采用渦輪風(fēng)扇，利用液氨在擴徑部223膨脹氣化產(chǎn)生的風(fēng)力，推動第二風(fēng)扇225轉(zhuǎn)動，第二風(fēng)扇225從而帶動第一風(fēng)扇224轉(zhuǎn)動，增加液氨和氨氣流動速度，提高其通量，充分利用液氨氣化過程中的動能，使之不浪費掉，并能進一步提高換熱速度；所述外管222末端與壓縮機3上游管路之間還設(shè)置有一氣泵11，所述氣泵11兩端設(shè)置有一旁通管路，旁通管路上設(shè)置有第一閥門12，氣泵11和第一閥門12均設(shè)置在氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器2外，開始換熱時，關(guān)閉第一閥門12，開啟氣泵11，助力液氨流動，第一風(fēng)扇224和第二風(fēng)扇225啟動；正常運行后，打開第一閥門12，關(guān)閉氣泵11；由于第一風(fēng)扇224和第二風(fēng)扇225的存在，壓縮機3兩端旁通有第二閥門13；若外部斷電，管路中的各個泵停止工作，這時由于第一風(fēng)扇224和第二風(fēng)扇225無非外部能量就能帶動，因此可以保障氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器2繼續(xù)工作一段時間。

進一步的，所述氨氣空氣混合器7包括一鼓入空氣的稀釋風(fēng)機8，用于混合氨氣形成利于與煙氣反應(yīng)的混合氣體。

進一步的，所述鍋爐1煙道中位于脫硝裝置4之前(后)還設(shè)置有空氣預(yù)熱器5。

進一步的，所述擴徑部223的數(shù)量為多個，多個擴徑部223間隔設(shè)置且直徑沿氨的流動方向依次擴大；每個擴徑部223后端均設(shè)置第二風(fēng)扇225，所有的風(fēng)扇均同軸聯(lián)動。

進一步的，所述第二風(fēng)扇225通過軸承轉(zhuǎn)動套設(shè)在內(nèi)管221外，所述第一風(fēng)扇224與第二風(fēng)扇225聯(lián)動轉(zhuǎn)動的軸為轉(zhuǎn)動套設(shè)在內(nèi)管221外的管體，管體的形狀和起伏配合內(nèi)管221的形狀和起伏。

進一步的，所述液氨換熱管22進氨端位置的內(nèi)管221相較外管222內(nèi)縮；所述第一風(fēng)扇224位于內(nèi)管221前端且在外管222內(nèi)，第一風(fēng)扇224與內(nèi)管221間距設(shè)置，此結(jié)構(gòu)以保障第一風(fēng)扇224推動液氨進入內(nèi)管221和內(nèi)管221與外管222之間的空間。

進一步的，所述擴徑部223的擴徑方向既向外也向內(nèi)，向內(nèi)的擴徑使內(nèi)管221在對應(yīng)位置形成縮頸部226，由于氨氣易液化，在常壓下冷卻至-33.5℃或在常溫下加壓至700-800kpa氣態(tài)氨就液化成無色液體，因此，此結(jié)構(gòu)可以提高液氨在內(nèi)管221內(nèi)的壓強，并最大化利用換熱面積，使外管222向內(nèi)方向的吸熱效應(yīng)也得到有效利用，使內(nèi)管中的液氨保持液化狀態(tài)。

進一步的，所述擴徑部223的軸向截面為鼓包型。

液氨補充罐10中的液氨通過不銹鋼換熱管吸熱并氣化，一部分進入重壓縮管路通過壓縮機3繼續(xù)壓縮循環(huán)，另一部分進入氨氣緩沖罐6減壓，進入重壓縮管路的氨氣經(jīng)壓縮機3壓縮成液態(tài)后一部分從進氨端通入液氨換熱管22中，通入液氨換熱管22中的液氨，一部分液氨進入內(nèi)管221，一部分液氨進入外管222與內(nèi)管221之間的環(huán)形空間，進入外管222的液氨由于擴徑部223的存在逐漸氣化并吸收外界的熱量以及內(nèi)管221的熱量，最終氨氣通回壓縮機3上游的重壓縮管路中；內(nèi)管221中的液氨由于內(nèi)管221的直徑變小且熱量被外管222中的氣化氨氣吸收，因此能夠保持液態(tài)形式，重新通入液氨換熱管22進氨端；

此外，液氨在擴徑部223氣化時，會產(chǎn)生風(fēng)力，帶動第二風(fēng)扇225旋轉(zhuǎn)，從而帶動第一風(fēng)扇224旋轉(zhuǎn)，第一風(fēng)扇224擠壓進氨端的液氨向外管222與內(nèi)管221流動。

此外，當(dāng)斷電，各種泵停止工作時，第一風(fēng)扇和第二風(fēng)扇的設(shè)置可以使氨-凝汽聯(lián)合蒸發(fā)器2繼續(xù)運行一段時間，保障系統(tǒng)安全。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。