[发明专利]耦合甲醇重整制氢及掺氢燃烧的间冷回热式燃气轮机系统

说明书

本发明公开了耦合甲醇重整制氢及掺氢燃烧的间冷回热式燃气轮机系统，包括间冷回热式燃气轮机动力系统和甲醇重整制氢系统，间冷回热式燃气轮机动力系统包括间冷器和回热器，间冷器设置在低压压气机与高压压气机之间，用于冷却低压压气机出口气体，回热器设置在高压压气机出口端，用于利用燃气轮机透平排气加热高压压气机出口气体；回热器的出口烟气为甲醇重整制氢系统提供热源，甲醇重整制氢系统为间冷回热式燃气轮机动力系统提供氢气。本发明利用回热器出口烟气为甲醇重整制氢反应提供热量，使得烟气所携带热量得到合理利用，降低了重整制氢反应成本，通过掺烧氢气降低了燃气轮机的燃料成本，提高了燃气轮机燃烧效率，降低了燃气轮机污染物排放。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种耦合甲醇重整制氢及掺氢燃烧的间冷回热式燃气轮机系统。

背景技术

1939年世界上第一台燃气轮机投入使用，至今已有84年历史。在这84年中燃气轮机得到了非常快速地发展，其性能、结构不断地得到提高和改善。燃气轮机目前已在火力发电、航空、船舶动力及管道运输等领域中扮演着重要角色。随着相关技术的不断完善，燃气轮机将会得到更广泛的应用。

相较于简单循环燃气轮机，采用间冷回热循环的燃气轮机利用间冷器对低压压气机出口压缩空气进行冷却大大降低了高压压气机压缩耗功，有效提高了燃气轮机出力。并且使用回热器利用透平排气加热高压压气机出口压缩空气，有效提高了燃烧室空气入口温度，减小燃料消耗量，提高了燃气轮机效率。但这种情况下回热器出口烟气依然具有较高的温度，含有较多的热能，若将这部分热能直接排放，将使得这部分能量被浪费。

由于氢气具有热值高、燃烧产物只有水、对环境没有任何污染、原料来源广泛等优点，它被认为是优秀的可替代清洁能源之一。另外，由于氢气具有火焰传播速度快、点火能量低和扩散系数大等优点，氢气的加入可以促进碳氢化合物的燃烧，提高燃烧效率。但是氢气的储存与运输极为困难，这成为制约氢能发展的一大障碍。通过现场制取氢气，并及时将氢气作为燃料进行掺烧是克服氢气储存运输困难的一种有效手段。在现有的制氢技术中，碳氢燃料催化重整是现场制氢最常用的方法之一，它通过采用低碳醇等高含氢量的可再生液态燃料在催化剂的作用下通过重整反应制取氢气。甲醇是重整反应中最具潜力的氢源，具有结构简单、易运输、易获得、重整反应温度低、重整产物中氢气含量高等优点。另外，甲醇重整制氢是强吸热过程，若要保持重整制氢反应的进行，必须持续为反应提供足够的热量。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种耦合甲醇重整制氢及掺氢燃烧的间冷回热式燃气轮机系统。

本发明提出了一种耦合甲醇重整制氢及掺氢燃烧的间冷回热式燃气轮机系统，包括：

间冷回热式燃气轮机动力系统，所述间冷回热式燃气轮机动力系统包括间冷器和回热器，所述间冷器设置在低压压气机与高压压气机之间，用于冷却所述低压压气机出口气体，所述回热器设置在所述高压压气机出口端，用于利用燃气轮机透平排气加热所述高压压气机出口气体；

甲醇重整制氢系统，所述回热器的出口烟气为所述甲醇重整制氢系统提供热源，所述甲醇重整制氢系统为所述间冷回热式燃气轮机动力系统提供氢气燃料。

在一些实施例中，所述间冷器的热侧入口端连接所述低压压气机的出口端，所述间冷器的热侧出口端连接所述高压压气机的入口端，所述间冷器的冷侧通入冷却水。

在一些实施例中，所述间冷回热式燃气轮机动力系统还包括燃烧室和透平，所述燃烧室的出口端连接所述透平的入口端，所述回热器的冷侧入口端连接所述高压压气机的出口端，所述回热器的冷侧出口端连接所述燃烧室的入口端，所述回热器的热侧入口端连接所述透平的出口端。