CN100494659C - 煤粉燃气轮机发电系统以及产生煤粉两相流燃料的工艺方法 - Google Patents

煤粉燃气轮机发电系统以及产生煤粉两相流燃料的工艺方法 Download PDF

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Abstract

一种煤粉燃气轮机发电系统以及产生煤粉两相流燃料的工艺方法，它属于燃气轮机发电技术领域，它包括典型燃气—蒸汽联合循环系统，其特征在于它还包括一个连接在典型燃气—蒸汽联合循环系统的燃机燃烧室处的煤粉两相流的燃料系统，煤粉两相流的燃料系统包括依次连接在一起的精煤仓、添加剂仓、磨媒机、煤粉仓、带计量的给料机和煤粉蒸汽混合器；其煤粉两相流燃料的产生方法是将精煤粉和添加剂一起，在磨煤机中磨成1250目-2000目的超细煤粉，送入煤粉蒸汽混合器与来自余热锅炉的的过热蒸汽均匀混合生成煤粉两相流燃料。本发明由于采用了过热蒸汽作为煤粉的载体，保证了系统运行安全，减少了有害气体的排放，还可增加燃机出力，提高热效率。

Description

煤粉燃气轮机发电系统以及产生煤粉两相流燃料的工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种煤粉燃气轮机发电系统以及产生煤粉两相流燃料的工艺方法，它属于燃气轮机发电技术领域，特别是利用煤粉作为燃料的燃气轮机发电技术。
背景技术：
现有的燃气轮机发电技术中所使用的燃机的燃料通常有气体燃料类，如天然气，煤气，焦炉煤气，煤层气，化工尾气等；液体燃料类：如煤油，柴油，重油，或原油等。上述这些气体燃料类的燃机燃料通常需要受地域条件的限制，否则在使用成本上非常不经济。而液体类燃料由于目前燃料本身的价格比较昂贵，因此也增加了发电的成本。而纯固体燃料直接作为燃机燃料的情况极少，因为煤粉必须满足一定的细度要求，而微米级超细煤粉在高温有氧条件下极易燃烧爆炸的，因此它需要一种载体，以便存储和增压输送。用水作载体的水煤浆可解决词问题，但用水量要在30％左右，无论在成本上还是在热效率上，仍不是最佳技术。使用空气作为载体则极其危险，不可取。如果用惰性气体作为载体，如，用氮气等，则增加氧化氮(Nox)的排放，且增加成本；如用二氧化碳(Co2)，也会增加成本，增加二氧化碳的排放。因此这些方法都不利于环境的保护。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种安全、经济、高效的煤粉燃气轮机发电系统以及产生煤粉两相流燃料的工艺方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种煤粉燃气轮机发电系统，它包括燃气—蒸汽联合循环系统，它还包括一个连接在燃气—蒸汽联合循环系统的燃机燃烧室处的煤粉两相流的燃料系统，所述的煤粉两相流的燃料系统包括依次连接在一起的精煤仓、添加剂仓、磨媒机、煤粉仓、带计量的给料机和煤粉蒸汽混合器，在所述的煤粉蒸汽混合器的另一端连接有一蒸汽总管，在所述的蒸汽总管的另一端连接在燃气—蒸汽联合循环系统中的余热锅炉中；所述的蒸汽总管与煤粉蒸汽混合器的管道上设置有蒸汽计量装置和蒸汽调节阀。
在所述的煤粉两相流的燃料系统的煤粉蒸汽混合器处连接有一个气体燃料输送管道和一个气体燃料与煤粉两相流的燃料混合的混合器。
在所述的煤粉两相流的燃料系统中设置一个液体燃料输送管道；所述的煤粉两相流的燃料的煤粉蒸汽混合器和液体燃料输送管道均连接在燃料喷嘴处；所述的燃料喷嘴为双燃料喷嘴；双燃料喷嘴的液体通道与液体燃料输送管道连接；双燃料喷嘴的气体通道与煤粉蒸汽混合器连接。
所述的煤粉燃气轮机发电系统产生煤粉两相流的燃料的工艺方法，它包括如下的步骤：
A：将来自精煤仓精煤粉或石油焦和来自添加剂仓中的脱硫添加剂同时加入磨媒机中，将上述的混合煤粉研磨成为细度为1250目—2000目的超细煤粉；所述的精煤粉的含灰量为0.5—1.0％；所述的精煤粉的灰的熔化温度不低于燃机燃烧室出口的燃气温度；
B：将经过上述工序得到的超细煤粉在煤粉仓存放后经过带计量的给料机将超细煤粉以燃机工作状况要求的流量送入煤粉蒸汽混合器；从余热锅炉的中引出的高压过热蒸汽经过蒸汽总管经过设置在蒸汽总管与煤粉蒸汽混合器的管道上的蒸汽计量装置和蒸汽调节阀，同时进入煤粉蒸汽混合器进行混合，生成煤粉与蒸汽的两相流燃料；所述的过热蒸汽的温度在进入燃烧室后还保持5℃—10℃的过热度。
所述的蒸汽总管的压力为燃气—蒸汽联合循环系统中的燃烧室内的压力的1.5-2.0倍。
利用微机控制蒸汽调节阀和蒸汽通过量和给料机的给料数量，调节煤粉蒸汽混合器中煤粉与蒸汽的比例。
本发明由于采用了过热蒸汽作为煤粉的载体，大幅度降低单位千瓦成本，提高煤炭利用效率约十个百分点，降低了有害气体的排放，改善了环境质量，也保证了系统运行的安全；同时可增加燃机出力，提高热效率。
附图说明：
附图1为本发明的系统构成原理图
附图2为本发明实施例2的系统构成原理图
附图3为本发明实施例3的系统构成原理图
具体实施方式：
下面以附图1、2、3为本发明的实施例，对本发明进行进一步的说明：
实施例1：如附图1中所示。
在本实施例中，所述的煤粉燃气轮机发电系统它包括典型燃气—蒸汽联合循环系统和一个连接在典型燃气—蒸汽联合循环系统的燃机燃烧室11处的煤粉两相流的燃料精系统。所述的典型燃气—蒸汽联合循环系统为现有技术，该系统由燃料喷嘴9、燃机压气机10、燃机燃烧室11、燃机涡轮12、发电机13、带吹灰和除尘装置的余热锅炉14、主烟囱15、给水泵16、冷凝器17、蒸汽轮机18和发电机19；所述的燃料喷嘴9设置在燃机燃烧室11中；由燃机燃烧室11、燃机压气机10和燃机涡轮12组成燃机，燃机涡轮12连接发电机13；燃机涡轮12通过管道还与带吹灰和除尘装置的余热锅炉14连接，带吹灰和除尘装置的余热锅炉14上设置有主烟囱15；带吹灰和除尘装置的余热锅炉14上还连接有给水泵16、冷凝器17、蒸汽轮机18和发电机19。上述系统的连接方式也属于现有的通用技术。所述的煤粉两相流的燃料精系统包括依次连接在一起的精煤仓1、添加剂仓2、磨媒机3、煤粉仓4、带计量的给料机5和煤粉蒸汽混合器6，其中精煤仓1和添加剂仓2为并联连接连接在磨媒机3上；在所述的煤粉蒸汽混合器6的另一端连接有一蒸汽总管A，在所述的蒸汽总管A的另一端连接在典型燃气—蒸汽联合循环系统中的余热锅炉14中；所述的蒸汽总管A与煤粉蒸汽混合器6的管道上设置有蒸汽计量装置7和蒸汽调节阀8。
所述的煤粉燃气轮机发电系统产生煤粉两相流的燃料的工艺方法，它包括如下的步骤：
A：将来自精煤仓1精煤粉或石油焦和来自添加剂仓2中的脱硫添加剂同时加入磨媒机3中，将上述的混合煤粉研磨成为细度为1250目—2000目的超细煤粉；所述的精煤粉的含灰量为0.5—1.0％。所述的精煤粉的灰的熔化温度不应低于燃机燃烧室出口的燃气温度；所述的精煤粉的具体颗粒细度的大小取决于每一个特定的燃烧室结构，一般以火焰长度不得直接伤害高温涡轮第一级导叶为限，并以试验数据为准。
B：将经过上述工序得到的超细煤粉在煤粉仓4存放后经过带计量的给料机5将超细煤粉以燃机工作状况要求的流量送入煤粉蒸汽混合器6；从余热锅炉的14中引出的高压过热蒸汽经过蒸汽总管A和蒸汽计量装置7和蒸汽调节阀8，同时进入煤粉蒸汽混合器6进行混合，生成煤粉与蒸汽的两相流燃料；所述的过热蒸汽的温度在进入燃烧室后还必须保持5℃—10℃的过热度。所述的蒸汽总管A的压力为典型燃气—蒸汽联合循环系统中的燃烧室内的压力的1.5-2.0倍。
利用上述工艺方法得到的煤粉与蒸汽的两相流燃料经燃料喷嘴9，进入燃气轮机燃烧室11，从而实现了超细煤粉在高压过热蒸汽的携带和驱动下通过燃料喷嘴9进入燃机燃烧室的目的，所产生的高温高压气体推动燃机涡轮12的转动，从而进一步推动发电机13发电。
实施例2：如附图2中所示。
在本实施例中，在所述的煤粉两相流的燃料系统的煤粉蒸汽混合器6处连接有一个气体燃料输送管道和一个气体燃料与煤粉两相流的燃料混合的混合器6a，这样就构成一个气体燃料和煤粉两相流的燃料的混合燃料系统。当使用燃用天然气，焦炉煤气或其它含氧量低的气体燃料作为系统燃料时，可以利用混合器6a在气体燃料中加入微米级超细煤粉和过热蒸汽，并使混合气的单位容积的热值与原气体燃料的热值接近，然后再通过燃料喷嘴9进入燃烧室11中燃烧。这样，可以用微米级超细煤粉替代原气体燃料，或弥补气体燃料供应的不足。
为了进一步的控制煤粉与蒸汽在系统中的混合比例，满足以过热蒸汽为载体的微米级超细煤粉两相流燃料的热值是相对稳定的要求，可以进一步的利用微机控制蒸汽调节阀8和蒸汽通过量和给料机5的给料数量，调节煤粉蒸汽混合器6中煤粉与蒸汽的比例。
本实施例的其他部分与实施例1完全相同。
实施例2：如附图2中所示。
在所述的煤粉两相流的燃料系统中设置一个液体燃料输送管道6b；所述的煤粉两相流的燃料的煤粉蒸汽混合器6和液体燃料输送管道6b均连接在燃料喷嘴处；所述的燃料喷嘴为双燃料喷嘴；双燃料喷嘴的液体通道与液体燃料输送管道连接；双燃料喷嘴的气体通道与煤粉蒸汽混合器连接。这样，就构成一个液体燃料和煤粉两相流的燃料的混合燃料系统；所述的液体燃料将经过燃料喷嘴的液体通道喷出，而煤粉两相流的燃料则经过燃料喷嘴的气体通道喷出。可以用超细煤粉替代液体燃料，或弥补液体燃料供应的不足。所述的液体燃料系统和来自煤粉蒸汽混合器6的煤粉两相流的燃料系统是相对独立的，但两个系统共用一套双燃料喷嘴9。两个系统既可独立工作，又可共同工作。
本实施例的其他部分与实施例1完全相同。

Claims (6)

1、一种煤粉燃气轮机发电系统，它包括燃气—蒸汽联合循环系统，其特征在于它还包括一个连接在燃气—蒸汽联合循环系统的燃机燃烧室(11)处的煤粉两相流的燃料系统，所述的煤粉两相流的燃料系统包括依次连接在一起的精煤仓(1)、添加剂仓(2)、磨煤机(3)、煤粉仓(4)、带计量的给料机(5)和煤粉蒸汽混合器(6)，在所述的煤粉蒸汽混合器(6)的另一端连接有一蒸汽总管(A)，在所述的蒸汽总管(A)的另一端连接在燃气—蒸汽联合循环系统中的余热锅炉(14)中；所述的蒸汽总管(A)与煤粉蒸汽混合器(6)的管道上设置有蒸汽计量装置(7)和蒸汽调节阀(8)。
2、如权利要求1中煤粉燃气轮机发电系统，其特征在于在所述的煤粉两相流的燃料系统的煤粉蒸汽混合器(6)处连接有一个气体燃料输送管道和一个气体燃料与煤粉两相流的燃料混合的混合器(6a)。
3、如权利要求1中所述的煤粉燃气轮机发电系统，其特征在于在所述的煤粉两相流的燃料系统中设置一个液体燃料输送管道(6b)；所述的煤粉两相流的燃料的煤粉蒸汽混合器(6)和液体燃料输送管道(6b)均连接在燃料喷嘴处；所述的燃料喷嘴为双燃料喷嘴；双燃料喷嘴的液体通道与液体燃料输送管道(6b)连接；双燃料喷嘴的气体通道与煤粉蒸汽混合器(6)连接。
4、利用权利要求1或2或3中所述的煤粉燃气轮机发电系统产生煤粉两相流的燃料的工艺方法，其特征在于它包括如下的步骤：A：将来自精煤仓(1)精煤粉或石油焦和来自添加剂仓(2)中的脱硫添加剂同时加入磨媒机(3)中，将上述的混合煤粉研磨成为细度为1250目—2000目的超细煤粉；所述的精煤粉的含灰量为0.5—1.0％；所述的精煤粉的灰的熔化温度不低于燃机燃烧室出口的燃气温度；
B：将经过上述工序得到的超细煤粉在煤粉仓(4)存放后经过带计量的给料机(5)将超细煤粉以燃机工作状况要求的流量送入煤粉蒸汽混合器(6)；从余热锅炉的(14)中引出的高压过热蒸汽经过蒸汽总管(A)经过设置在蒸汽总管(A)与煤粉蒸汽混合器(6)的管道上的蒸汽计量装置(7)和蒸汽调节阀(8)，同时进入煤粉蒸汽混合器(6)进行混合，生成煤粉与蒸汽的两相流燃料；所述的过热蒸汽的温度在进入燃烧室后还保持5℃—10℃的过热度。
5、如权利要求4中所述的产生煤粉两相流的燃料的工艺方法，其特征在于所述的蒸汽总管(A)的压力为燃气—蒸汽联合循环系统中的燃烧室内的压力的1.5-2.0倍。
6、如权利要求4中所述的产生煤粉两相流的燃料的工艺方法，其特征在于利用微机控制蒸汽调节阀(8)和蒸汽通过量和给料机(5)的给料数量，调节煤粉蒸汽混合器(6)中煤粉与蒸汽的比例。
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