CN103265980A - 一种用于igcc电站合成气热值调节系统及其调节方法 - Google Patents

一种用于igcc电站合成气热值调节系统及其调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于IGCC电站合成气热值调节系统及其调节方法，包括过滤器、加热器和混合器；过滤器的入口连接合成气输入管道，过滤器的出口通过第一管道连接加热器的第一入口，中压氮气管道连通第一管道；中压蒸汽管道通过第二管道连接加热器的第二入口，通过第三管道连接混合器的第一入口；加热器的第一出口通过第四管道连接混合器的第二入口，加热器的第二出口通过第五管道连接中压蒸汽凝液回收设备；混合器的出口通过第六管道连接燃气轮机。上游合成气通过控制及调节手段，采用注入相应比例的中压蒸汽和/或中压氮气，调节合成气温度、热值、同时改变合成气成分组成比例，并控制压力，以满足燃气轮机对合成气燃料的要求。

Description

一种用于IGCC电站合成气热值调节系统及其调节方法
技术领域：
本发明涉及IGCC（整体煤气化-燃气蒸汽联合循环）技术领域，特别涉及一种用于IGCC电站合成气热值调节系统及其调节方法。
背景技术：
IGCC（整体煤气化-燃气蒸汽联合循环）发电技术是最重要的洁净煤技术之一。与传统的燃煤方式不同，IGCC发电技术先将煤气化，再采用成熟的化工净化及回收工艺处理合成气，合成气经热值调节系统后进入燃气轮机发电。IGCC发电技术能实现99%以上的污染物脱除效率，并可回收高纯度的硫等副产品，能比较容易地使NOX排放控制在较低的水平。因此，IGCC是迄今能大容量化的最清洁的燃煤发电技术。
我国首台IGCC电站示范工程是国家“十一五”863计划以煤气化为基础的多联产重大项目依托工程，肩负着推进我国洁净煤技术发展，提升我国装备制造业技术进步的历史使命，符合建设创新型国家的战略要求。
IGCC系统中燃机对合成气成分、温度、热值、压力及排放NOX均有一定要求，然现有技术中还没有一种能够简单快捷的调节合成气成分、温度、热值的系统和方法。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种用于IGCC电站合成气热值调节系统及其调节方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于IGCC电站合成气热值调节系统，包括过滤器、加热器和混合器；过滤器的入口连接合成气输入管道，过滤器的出口通过第一管道连接加热器的第一入口，中压氮气管道连通第一管道；中压蒸汽管道通过第二管道连接加热器的第二入口，通过第三管道连接混合器的第一入口；加热器的第一出口通过第四管道连接混合器的第二入口，加热器的第二出口通过第五管道连接中压蒸汽凝液回收设备；混合器的出口通过第六管道连接燃气轮机。
本发明进一步的改进在于：所述第一入口为管程入口和壳程入口中一种，所述第二入口为管程入口和壳程入口中另一种；所述第一出口与第一入口连通，所述第二出口与第二入口连通。
本发明进一步的改进在于：过滤器为金属滤芯过滤器、非金属滤芯过滤器、袋式过滤器、叶片式分离器或旋风分离器。
本发明进一步的改进在于：加热器为管壳式换热器、板式换热器、翅片管式换热器或螺旋管式换热器。
本发明进一步的改进在于：混合器为管道混合器、静态混合器或文丘里混合器。
本发明进一步的改进在于：所述用于IGCC电站合成气热值调节系统中还设有控制中压氮气的加入量的第一比例调节阀。
本发明进一步的改进在于：所述用于IGCC电站合成气热值调节系统中还设有控制混合器第一入口水蒸汽加入量的第二比例调节阀。
一种用于IGCC电站合成气热值调节系统的调节方法，包括以下步骤：合成气输入管道中的合成气首先进入过滤器，除去夹带的微小固体颗粒；过滤器出口输出的合成气再与中压氮气管道中带来的2.8MPa～3.2MPa中压氮气在第一管道内混合，进入加热器的管程入口；中压蒸汽管道中带来的3.5MPa～9.8MPa中压饱和蒸汽分成两股，一股通过第二管道进入加热器壳程入口，将管程中合成气加热，自身冷凝后通过管程出口和第五管道送出界区至中压蒸汽凝液回收设备进行回收；另一股通过第三管道送至混合器的第一入口，与第四管道输入混合器中被加热过的合成气进行充分混合，混合后的燃气通过第六管道送至下游燃气轮机。
本发明进一步的改进在于：合成气在加热器的管程被中压饱和蒸汽加热至一定温度以保证经混合器混合后的合成气温度在合成气露点以上，避免混合时产生工艺凝液。
本发明进一步的改进在于：合成气在加热器的管程被中压饱和蒸汽加热至一定温度以保证经混合器混合后的合成气温度在合成气露点以上15℃。
本发明进一步的改进在于：以合成气加热器出口合成气温度作为主环，合成气加热器入口中压蒸汽流量作为副环，采用串级控制调节合成气加热器出口蒸汽凝液的流量来实现控制加热器出口合成气温度的目的。
相对于现有技术，本发明优点是：
1、设置了过滤器，去除合成气中夹带的固体粉尘及管道中的杂质，避免固体颗粒进入燃气轮机，可提高燃气轮机叶轮的使用寿命。
2、采用加热器先将合成气加热至一定温度，再进入混合器与蒸汽进行混合，由于混合后的状态是过热的，从而可以避免产生工艺凝液。
3、混合器型式采用文丘里混合器，不仅能使合成气与蒸汽充分混合，而且由于采用中压蒸汽，可以提高合成气的压力0.1～0.3MPa，从而提高燃气轮机的发电效率。最终提压效果取决于蒸汽和合成气的流量比值及压差，以及文丘里混合器的设计。
4、采用比例调节和串级控制实现被控参数的快速和精确调节。
附图说明：
图1-1为一种用于IGCC电站合成气热值调节工艺方案一；
图1-2为一种用于IGCC电站合成气热值调节工艺方案二；
图中：1、过滤器；2、加热器；3、混合器；10、合成气输入管道；20、第一管道；30、中压氮气管道；40、中压蒸汽管道；50、第二管道；60、第三管道；70、第四管道；80、第五管道；90第六管道。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明/发明做进一步详细描述：
实施例一参见图1-1，本发明一种用于IGCC电站合成气热值调节系统，包括过滤器1、加热器2和混合器3；过滤器1的入口连接合成气输入管道10，过滤器1的出口通过第一管道20连接加热器2的管程入口，中压氮气管道30连通第一管道20。中压蒸汽管道40通过第二管道50连接加热器2的壳程入口，通过第三管道60连接混合器3的第一入口。加热器2的管程出口通过第四管道70连接混合器3的第二入口，加热器2的壳程出口通过第五管道80连接中压蒸汽凝液回收设备；混合器3的出口通过第六管道90连接燃气轮机。
过滤器1为金属滤芯过滤器、非金属滤芯过滤器、袋式过滤器、叶片式分离器或旋风分离器等具有气固分离的设备。
加热器2为管壳式换热器、板式换热器、翅片管式换热器或螺旋管式换热器。
本发明用于IGCC电站合成气热值调节系统中，以合成气的流量为基准，还设有控制中压氮气的加入量的第一比例调节阀（气气比模块），控制混合器第一入口水蒸汽加入量的第二比例调节阀（水气比模块）。本发明以合成气加热器出口合成气温度作为主环，合成气加热器入口中压蒸汽流量作为副环，采用串级控制调节合成气加热器出口蒸汽凝液的流量来实现控制加热器出口合成气温度的目的。
本发明调节方法中，界外来的合成气通过合成气输入管道10首先进入过滤器1，除去气体中夹带的微小固体颗粒。过滤器1出口输出的合成气再与中压氮气管道30中带来的2.8MPa(g)～3.2MPa(g)中压氮气在第一管道20内混合，进入加热器2的管程入口。中压蒸汽管道40中带来的3.5MPa～9.8MPa中压饱和蒸汽分成两股，一股通过第二管道50进入加热器2壳程入口，将入口合成气加热至一定温度以保证混合后的温度在合成气露点以上15℃，自身冷凝后通过管程出口和第五管道80送出界区至中压蒸汽凝液回收设备进行回收；另一股通过第三管道60送至混合器3的第一入口，与第四管道70输入混合器3中被加热过的合成气进行充分混合，避免产生工艺凝液，混合后的燃气通过第六管道90送至下游燃气轮机。
实施例二参见图1-2，其与实施例一的不同之处在于采用文丘里蒸汽喷射型混合器。本实施例中界外来的合成气首先进入过滤器1，除去气体中夹带的微小固体颗粒。过滤器1出口合成气再与界外来的2.8MPa(g)～3.2MPa(g)中压氮气混合，进入加热器2。界外来的3.5MPa～9.8MPa中压饱和蒸汽分成两股，一股进入加热器2壳程，将入口合成气加热至一定温度以保证混合后的温度在合成气露点以上15℃，自身冷凝后送出界区回收；另一股送至混合器3，与合成气加热器2管程出口合成气进行充分混合，由于采用文丘里蒸汽喷射型混合器，合成气混合器3出口燃气压力可增加0.1MPa～0.3MPa，送至下游燃气轮机。
本发明中混合器3可以采用管道混合器、静态混合器或文丘里混合器。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明/发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明/发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明/发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明/发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明/发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种用于IGCC电站合成气热值调节系统，其特征在于，包括过滤器（1）、加热器（2）和混合器（3）；过滤器（1）的入口连接合成气输入管道（10），过滤器（1）的出口通过第一管道（20）连接加热器（2）的第一入口，中压氮气管道（30）连通第一管道（20）；中压蒸汽管道（40）通过第二管道（50）连接加热器（2）的第二入口，通过第三管道（60）连接混合器（3）的第一入口；加热器（2）的第一出口通过第四管道（70）连接混合器（3）的第二入口，加热器（2）的第二出口通过第五管道（80）连接中压蒸汽凝液回收设备；混合器（3）的出口通过第六管道（90）连接燃气轮机。
2.根据权利要求1所述的一种用于IGCC电站合成气热值调节系统，其特征在于，所述第一入口为管程入口和壳程入口中一种，所述第二入口为管程入口和壳程入口中另一种；所述第一出口与第一入口连通，所述第二出口与第二入口连通。
3.根据权利要求1所述的一种用于IGCC电站合成气热值调节系统，其特征在于，过滤器（1）为金属滤芯过滤器、非金属滤芯过滤器、袋式过滤器、叶片式分离器或旋风分离器。
4.根据权利要求1所述的一种用于IGCC电站合成气热值调节系统，其特征在于，加热器（2）为管壳式换热器、板式换热器、翅片管式换热器或螺旋管式换热器。
5.根据权利要求1所述的一种用于IGCC电站合成气热值调节系统，其特征在于，混合器（3）为管道混合器、静态混合器或文丘里混合器。
6.根据权利要求1所述的一种用于IGCC电站合成气热值调节系统，其特征在于，所述用于IGCC电站合成气热值调节系统中还设有控制中压氮气的加入量的第一比例调节阀。
7.根据权利要求6所述的一种用于IGCC电站合成气热值调节系统，其特征在于，所述用于IGCC电站合成气热值调节系统中还设有控制混合器第一入口水蒸汽加入量的第二比例调节阀。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种用于IGCC电站合成气热值调节系统的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：合成气输入管道（10）中的合成气首先进入过滤器（1），除去夹带的微小固体颗粒；过滤器（1）出口输出的合成气再与中压氮气管道（30）中带来的2.8MPa～3.2MPa中压氮气在第一管道（20）内混合，进入加热器（2）的管程入口；中压蒸汽管道（40）中带来的3.5MPa～9.8MPa中压饱和蒸汽分成两股，一股通过第二管道（50）进入加热器（2）壳程入口，将管程中合成气加热，自身冷凝后通过管程出口和第五管道（80）送出界区至中压蒸汽凝液回收设备进行回收；另一股通过第三管道（60）送至混合器（3）的第一入口，与第四管道（70）输入混合器（3）中被加热过的合成气进行充分混合，混合后的燃气通过第六管道（90）送至下游燃气轮机。
9.根据权利要求8所述的调节方法，其特征在于，合成气在加热器（2）的管程被中压饱和蒸汽加热至一定温度以保证经混合器（3）混合后的合成气温度在合成气露点以上，避免混合时产生工艺凝液。
10.根据权利要求8所述的调节方法，其特征在于，合成气在加热器（2）的管程被中压饱和蒸汽加热至一定温度以保证经混合器（3）混合后的合成气温度在合成气露点以上15℃。
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