CN103667558B - 一种利用高炉煤气实现chp联合发电的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用高炉煤气实现CHP联合发电的装置，包括煤气预处理系统、燃气内燃机发电系统以及余热回收利用系统，所述余热回收利用系统包括余热锅炉和蒸汽轮发电系统；同时还公开了实现该发明的方法。本发明在利用高效的燃气内燃机对高炉煤气发电过程中，利用高炉煤气燃烧产生的高温烟气在内燃机中做功，将一部分热能转换成高品位的电能，利用余热回收装置将燃气内燃机中的烟气缸套冷却水油冷器及中冷器冷却水的热量进行回收，对产余热可以继续采用常规余热锅炉、纯凝汽蒸汽轮机及发电机组成的发电项目，实现热电联合发电循环，将整体的发电效率提高，使用燃气内燃机高效发电效率实现热电联供系统。

Description

一种利用高炉煤气实现CHP联合发电的装置及其方法
技术领域
本发明涉及冶金行业中利用低热值高炉煤气进行高效发电的技术领域，尤其涉及一种利用高炉煤气实现CHP联合发电的装置及其方法。
背景技术
近年来能源紧缺日渐成为经济发展的瓶颈，并且由于石化燃料的大量燃烧所引起的环境污染和温室效应已经严重危害带了人类赖以生存的自然环境，尤其是以钢铁产业为代表的冶金行业需要消耗大量的能源资源，并产生了大量的烟气废弃物，因此，开发以及利用高效清洁的能源转换技术以及替代能源技术，寻找更广泛的燃料来源以及如何减轻和避免对环境产生严重污染已经成为当今社会的重要议题。
根据《“十二五”节能减排综合性工作方案》利用余热、余气、余压的循环利用以后列为重点的节能减排的工程。循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、再循环”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是兼顾发展经济、节约资源和保护环境的一体化战略。循环经济首先是一种新的发展理念，其次是一种新的经济增长方式，然后才是一种新的污染治理模式，其实质是生态经济。因此，循环经济的衡量标准是：必须以“减量”和“循环”为主要手段，通过资源利用上的减量和将主要废物商品化提高资源利用率，达到节约资源、保护环境的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种利用高炉煤气实现CHP联合发电的装置，包括：煤气预处理系统、燃气内燃机发电系统以及余热回收利用系统，所述余热回收利用系统包括余热锅炉和蒸汽轮发电系统。
所述煤气预处理系统包括煤气除尘装置、煤气加压装置和煤气脱湿装置。
所述燃气内燃机发电系统包括调压阀、三通预混阀、增压涡轮、燃气内燃机和发电机。
所述蒸汽轮发电系统包括蒸汽轮机和发电机。
本发明装置进一步限定的技术方案是：
所述余热回收利用系统还包括换热器和制冷系统。
所述燃气内燃机和所述蒸汽轮发电机分别与各自的发电机多轴联合。
利用高炉煤气实现CHP联合发电的方法，包括以下几个步骤：
（1）对高炉煤气进行预处理：为了达到燃气内燃机的进气的要求，保证其燃气内燃机的高效发电，首先对进入燃气内燃机之前的高炉煤气的压力、含尘量、湿度进行处理调整，使高炉煤气进气压力到达17KPa,含尘量＜4mg/Nm3,相对湿度80%。
（2）进入燃气内燃机发电系统进行发电:将步骤（1）经预处理后的高炉煤气经调节阀组调压后与过滤后的清洁空气在三通预混阀中按合适比例（根据煤气热值自动调节）混合，再由增压涡轮吸入加压后送至燃气内燃机气缸内做功，不断地将燃料的化学能转化为热能，进而转换为机械能，再通过发电机，将机械能转换为电能直接供给用户，燃气内燃机产生的烟气及余热进入余热回收系统；
（3）余热回收利用：将燃气内燃机中的烟气和缸套冷却水油冷器冷却水的热量通入余热锅炉后加热锅炉产生纯凝蒸汽，蒸汽进入蒸汽轮机及发电机组推动蒸汽轮发电机发电直接供给用户。
本发明实现方法进一步限定的技术方案是：
在所述步骤（2）中，所述燃气内燃机余热还可以通过换热器将冷水加热为热水，直接供给用户使用。
在所述步骤（2）中，所述燃气内燃机余热还可以通过制冷系统转换为冷冻水直接供给用户使用。
本发明的有益效果是：本发明实现了冶金行业产生的低热值高炉煤气高效、正常、平稳发电，解决了高炉煤气放空的问题,有利于环境保护，变废为宝，降低企业成本，提高企业效益，合理高效的使得高炉煤气获得充分利用。另外，利用燃气内燃机实现CHP发电系统，实现热电联合发电循环，将整体的发电效率提高，使用燃气内燃机高效发电效率实现热电联供系统，改变了以往低热值的高炉煤气不能利用内燃机方式发电的现状。
附图说明
图1为本发明的工作流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种利用高炉煤气实现CHP联合发电的装置，如图1所示，包括：煤气预处理系统、燃气内燃机发电系统以及余热回收利用系统，余热回收利用系统包括余热锅炉和蒸汽轮发电系统。
煤气预处理系统包括煤气除尘装置、煤气加压装置和煤气脱湿装置；燃气内燃机发电系统包括燃气内燃机和发电机；本实施例所采用的燃气内燃机为GE燃气内燃机，蒸汽轮发电系统包括蒸汽轮机和发电机。
余热回收利用系统还包括换热器和制冷系统。燃气内燃机和蒸汽轮发电机分别与各自的发电机多轴联合。
本实施例利用高炉煤气实现CHP联合发电的方法，包括以下几个步骤：
（1）对高炉煤气进行预处理：首先对进入燃气内燃机之前的高炉煤气的压力、含尘量、含氢量、湿度进行处理调整，使高炉煤气进气压力到达17KPa,含尘量＜4mg/Nm3,相对湿度80%。
（2）进入燃气内燃机发电系统进行发电:将步骤（1）经预处理后的高炉煤气经调节阀组调压后与过滤后的清洁空气在三通预混阀中按合适比例（根据煤气热值自动调节）混合，再由增压涡轮吸入加压后送至燃气内燃机气缸内做功，不断地将燃料的化学能转化为热能，进而转换为机械能，再通过发电机，将机械能转换为电能，燃气内燃机发电后的烟气、余热进入余热回收系统。
（3）余热回收利用：将步骤（2）燃气内燃机中的烟气和缸套冷却水油冷器冷却水的热量通入余热锅炉后加热锅炉产生纯凝蒸汽，蒸汽进入蒸汽轮机及发电机组推动蒸汽轮发电机发电；同时锅炉余热中还包含热油，热油和蒸汽可以将热能直接供给用户使用。
在步骤（2）中，燃气内燃机余热还可以通过换热器将冷水加热为热水，直接供给用户使用。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用高炉煤气实现CHP联合发电的装置，包括：煤气预处理系统、燃气内燃机发电系统，余热回收利用系统，所述余热回收利用系统包括余热锅炉和蒸汽轮发电系统；
所述煤气预处理系统包括煤气除尘装置、煤气加压装置和煤气脱湿装置；
所述燃气内燃机发电系统包括调压阀、三通预混阀、增压涡轮、燃气内燃机和发电机;所述蒸汽轮发电系统包括蒸汽轮机和发电机。
2.根据权利要求1所述的利用高炉煤气实现CHP联合发电的装置，其特征在于：所述余热回收利用系统还包括换热器和制冷系统。
3.根据权利要求1所述的利用高炉煤气实现CHP联合发电的装置，其特征在于：所述燃气内燃机和所述蒸汽轮发电机分别与各自的发电机多轴联合。
4.根据权利要求1或2或3所述装置的发电方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
（1）对高炉煤气进行预处理：对进入燃气内燃机之前的高炉煤气的压力、含尘量、湿度进行处理调整，使高炉煤气进气压力到达17KPa,含尘量＜4mg/Nm3,相对湿度80%；
（2）进入燃气内燃机发电系统进行发电:将步骤（1）经预处理后的高炉煤气经调节阀组调压后与过滤后的清洁空气在三通预混阀中按合适比例即根据煤气热值自动调节混合，再由增压涡轮吸入加压后送至燃气内燃机气缸内燃烧做功，然后通过发电机进行发电；燃气内燃机余热进入余热回收系统；
（3）余热回收利用：将燃气内燃机中的烟气和缸套冷却水以及油冷器冷却水的热量通入余热锅炉后，余热锅炉加热产生纯凝蒸汽，蒸汽进入蒸汽轮机及发电机组推动蒸汽轮发电机发电。
5.根据权利要求4所述的发电方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，所述燃气内燃机余热通过换热器将冷水加热为热水。
6.根据权利要求4所述的发电方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，所述燃气内燃机余热通过制冷系统转换为冷冻水。
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