一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種動力系統，尤其是涉及一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統。
【背景技術】
[0002]目前公知中國發(fā)電廠的動力系統絕大部分依靠燃燒煤炭加熱鍋爐，然后用水蒸氣來驅動蒸汽輪機發(fā)電。煤炭的燃燒會產生很多二氧化硫和懸浮顆粒物，而這兩者是產生霧霾的主要原因，同時煤炭的燃燒還會產生氮氧化物(NOx)和二氧化碳(C02)，前者會產生酸雨和光化學煙霧，對人體造成危害，而后者是一種溫室氣體，會造成全球變暖。
[0003]現有的燃氣輪機動力系統雖然基本沒有二氧化硫和懸浮顆粒物的排放，但它還是有大量的氮氧化物和二氧化碳的排放。根據國際能源署(IEA)的預測，碳捕集技術(CCS)減少的二氧化碳排放量到2050年將占所有減排技術減少的碳排放量的19%，到2050通過CCS技術減少的碳排放量將達到91.2億噸。
[0004]中國專利CN103206307A公開了一種用常壓MCFC回收燃氣輪機排氣中CO2的復合動力系統，以不回收0)2的燃氣蒸汽聯合循環(huán)系統為基準系統提出利用熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)捕獲CO2的集成方案，由燃氣輪機、熔融碳酸鹽燃料電池、氧離子傳輸膜、高溫空氣透平、余熱鍋爐及CO2回收單元組成，實現燃氣輪機低CO2排放，但是該動力系統無法結合碳捕集技術生產碳酸氫銨。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種接近零排放的燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，在達到零排放的同時，還能生產農業(yè)用氮肥。利用了一種碳捕集技術，將燃燒產物二氧化碳吸收并制作成碳酸氫銨，再通過氮肥生產系統把碳酸氫銨制作成農用氮肥。
[0006]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0007]一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，由二氧化碳捕集組件、氮肥生產組件及動力供應組件構成，
[0008]所述的二氧化碳捕集組件包括水箱，與水箱依次連接的冷凝器、氨水噴淋吸收塔，以及與水箱連接的液氨存儲罐、氨水存儲罐，
[0009]所述的氮肥生產組件為氮肥生產系統，經富液泵連接在氨水噴淋吸收塔的底部，
[0010]所述的動力供應組件包括深冷空分單元、混合室、燃燒室、燃氣透平、余熱鍋爐、蒸汽透平、氬氣補償罐及空壓機，所述的混合室經過空壓機，與燃燒室及燃氣透平連接，所述的余熱鍋爐、蒸汽透平依次與燃氣透平連接，所述的余熱鍋爐還經過連接管道直接與冷凝器連接，所述的氬氣補償罐連接在該連接管道上。
[0011]所述的冷凝器將水蒸汽冷凝成水并存儲在水箱中。
[0012]所述的氨水存儲罐中的氨水由水箱中的水和液氨存儲罐中的液氨勾兌而成
[0013]所述的氨水噴淋吸收塔中的氨水和二氧化碳反應之后產生的碳酸氫銨富液通過富液泵被氮肥生產系統制作成氮肥。
[0014]所述的氨水噴淋吸收塔頂部排出氬氣，進入到混合室中。
[0015]所述的燃燒室中通入天然氣、氬氣和氧氣。
[0016]所述的燃氣透平及蒸汽透平分別連接有發(fā)電機。
[0017]所述的氬氣補償罐經控制閥向連接管道中補充供應氬氣。
[0018]所述的深冷空分單元將空氣中的氮氣和氧氣分離，產生高濃度的氧氣進入混合室。
[0019]與現有技術相比，本實用新型不會產生對環(huán)境造成污染的氣體，產物只有氮肥，而氮肥中的氮素是人類非常重要的蛋白質來源；同時在該系統中加入高比熱比的氬氣，提高了燃氣輪機的熱效率；加入了冷卻水的回收，讓冷卻水和液氨混合勾兌成氨水，節(jié)約了水資源。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0021]圖中，1-水箱；2-水泵；3_冷凝器；4_液氨存儲罐；5_氨水存儲罐；6_深冷空分單元；7_混合室；8_氨水噴淋吸收塔；9_燃燒室；10_燃氣透平；11-第一發(fā)電機；12_余熱鍋爐；13_蒸汽透平；14_第二發(fā)電機；15_氬氣補償罐；16_控制閥；17_氮肥生產系統；18_富液泵；19_空壓機。
【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]實施例
[0024]一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，由二氧化碳捕集組件、氮肥生產組件及動力供應組件構成，其結構如圖1所示，該系統包括水箱1、水泵2、冷凝器3、液氨存儲罐4、氨水存儲罐5、深冷空分單元6、混合室7、氨水噴淋吸收塔8、燃燒室9、燃氣透平10、第一發(fā)電機
11、余熱鍋爐12、蒸汽透平13、第二發(fā)電機14、氬氣補償罐15、控制閥16、氮肥生產系統17、富液泵18以及空壓機19。深冷空分單元6將空氣中的氮氣和氧氣分離，產生高濃度的氧氣進入混合室7，在混合室7中和氬氣混合并進入空壓機19壓縮之后進入燃燒室9與天然氣燃燒，產生二氧化碳、水蒸氣，氬氣作為惰性氣體不參與反應，它作為一種工質起到了提高燃氣輪機熱效率的作用，燃氣透平10推動第一發(fā)電機11發(fā)電。從燃氣輪機10出來的氣體成分是二氧化碳、水蒸汽和氬氣，這些高溫氣體再進入余熱鍋爐12，加熱其中的水蒸汽，高溫水蒸汽再推動蒸汽透平13做功，從而推動第二發(fā)電機14發(fā)電。高溫混合器再經過余熱鍋爐12之后溫度有所下降，然后二氧化碳、水蒸汽和氬氣進入冷凝器3冷卻，水蒸汽被冷凝成水存儲在水箱I中。脫水后的氣體成分是二氧化碳和氬氣，它們進入氨水噴淋吸收塔8底部迎著噴淋下來的氨水從氨水噴淋塔8頂部排出，此時二氧化碳已經被氨水噴淋吸收塔8中的氨水吸收，產生的碳酸氫銨富液通過富液泵18進入氮肥生產系統17生產出碳酸氫銨氮肥，從氨水噴淋吸收塔8頂排出的氣體只有氬氣這一個成分，氬氣進入混合室7再進入空壓機19并形成一個氬氣循環(huán)管路；當氬氣管路中缺少足夠的氬氣時，打開控制閥16，氬氣從氬氣補償罐15流入整個氬氣循環(huán)系統進行氬氣補償。
[0025]二氧化碳捕集系統包括水箱1、水泵2、液氨存儲罐4、氨水存儲罐5、氨水噴淋吸收塔8以及冷凝器3。其中，冷凝器3把尾氣中的水蒸汽除去之后，二氧化碳和氬氣進入氨水噴淋吸收塔8底部，再經過噴淋之后二氧化碳被氨水吸收。被冷凝的水蒸氣變成液態(tài)水存儲在水箱I中，水箱I中的水和液氨存儲罐4中的液氨通過水泵2按照一定的比例混合之后進入氨水存儲罐5，氨水存儲罐4給氨水噴淋塔提供氨水。
[0026]本實用新型的工作原理在于將天然氣和氧氣以1:2的一個最佳的混合比混合進入空壓機19壓縮之后進入燃燒室9，其燃燒產生動力，經燃氣透平10給第一發(fā)電機11提供動力，產生電能，同時利用燃氣輪機的高溫尾氣加熱余熱鍋爐12中的水蒸汽，高溫水蒸汽再推動蒸汽透平13做功，從而推動第二發(fā)電機14發(fā)電。
[0027]另一方面，為降低燃燒氣體熱能損耗率，在該系統中加入有一惰性氬氣循環(huán)系統，由于氣氣具有尚比熱比，熱效率尚，也是有效的提尚了熱能的利用率。
[0028]此外，本系統還將燃料燃燒產生的水蒸汽進行了回收利用，用它來勾兌氨水，起到了節(jié)約水資源的作用。
[0029]上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的構思和范圍進行限定。在不脫離本實用新型設計構思的前提下，本領域普通人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
【主權項】
1.一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，其特征在于，該動力系統由二氧化碳捕集組件、氮肥生產組件及動力供應組件構成， 所述的二氧化碳捕集組件包括水箱(1)，與水箱(I)依次連接的冷凝器(3)、氨水噴淋吸收塔(8)，以及與水箱(I)連接的液氨存儲罐(4)、氨水存儲罐(5)， 所述的氮肥生產組件為氮肥生產系統(17)，經富液泵(18)連接在氨水噴淋吸收塔(8)的底部， 所述的動力供應組件包括深冷空分單元出)、混合室(7)、燃燒室(9)、燃氣透平(10)、余熱鍋爐(12)、蒸汽透平(13)、氬氣補償罐(15)及空壓機(19)，所述的混合室(7)經過空壓機(19)，與燃燒室(9)及燃氣透平(10)連接，所述的余熱鍋爐(12)、蒸汽透平(13)依次與燃氣透平(10)連接，所述的余熱鍋爐(12)還經過連接管道直接與冷凝器(3)連接，所述的氬氣補償罐(15)連接在該連接管道上。2.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，其特征在于，所述的冷凝器(3)將水蒸汽冷凝成水并存儲在水箱(I)中。3.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，其特征在于，所述的氨水存儲罐(5)中的氨水由水箱(I)中的水和液氨存儲罐(4)中的液氨勾兌而成。4.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，其特征在于，所述的氨水噴淋吸收塔(8)中的氨水和二氧化碳反應之后產生的碳酸氫銨富液通過富液泵(18)被氮肥生產系統(17)制作成氮肥。5.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，其特征在于，所述的氨水噴淋吸收塔(8)頂部排出氬氣，進入到混合室(7)中。6.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，其特征在于，所述的燃燒室(9)中通入天然氣、氬氣和氧氣。7.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，其特征在于，所述的燃氣透平(10)及蒸汽透平(13)分別連接有發(fā)電機。8.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，其特征在于，所述的氬氣補償罐(15)經控制閥(16)向連接管道中補充供應氬氣。9.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，其特征在于，所述的深冷空分單元(6)將空氣中的氮氣和氧氣分離，產生高濃度的氧氣進入混合室(7)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種燃氣輪機氬氣循環(huán)動力系統，由二氧化碳捕集組件、氮肥生產組件及動力供應組件構成，二氧化碳捕集組件包括水箱(1)，與水箱(1)依次連接的冷凝器(3)、氨水噴淋吸收塔(8)，以及與水箱(1)連接的液氨存儲罐(4)、氨水存儲罐(5)，氮肥生產組件為氮肥生產系統(17)，動力供應組件包括深冷空分單元(6)、混合室(7)、燃燒室(9)、燃氣透平(10)、余熱鍋爐(12)、蒸汽透平(13)、氬氣補償罐(15)及空壓機(19)。本實用新型利用天然氣與氧氣混合燃燒產生動能供發(fā)電機發(fā)電，利用氨水對二氧化碳的捕集作用，對燃燒產物二氧化碳進行了捕集，并把二氧化碳和氨水的反應產物碳酸氫銨制作成了氮肥。
【IPC分類】F02C6/00, C05C3/00, F01K23/10
【公開號】CN204716320
【申請?zhí)枴緾N201520231745
【發(fā)明人】李理光, 沈益波, 鄧俊, 龔學海
【申請人】同濟大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年4月16日