CN105443244A - 燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统。该系统包括焦煤电除尘装置、混煤电除尘装置、低压煤气压缩机、第一热交换器、第二热交换器、冷却器、中压煤气压缩机、燃机发电机组、余热锅炉、汽轮发电机组。本发明通过设置低、中压两级煤气压缩机，降低了单台压缩机的压缩比，减少压缩做功，同时降低了加压后煤气的温度，从而保证煤气加压系统的安全稳定运行，延长了设备的使用寿命。

Description

燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统
技术领域
本发明涉及工业节能减排技术领域，具体地指一种燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统。
背景技术
燃气-蒸汽联合循环发电机组是利用炼铁炼焦工艺过程中产生的高、焦炉煤气经混合压缩后送入燃烧室与压缩空气在燃烧室燃烧，燃烧后高温高压的燃气进入燃机透平内膨胀做功并带动压气机和发电机完成燃机的单循环发电，燃气透平排出的烟气温度一般在500℃以上，将此烟气引入余热锅炉，产生高温高压蒸汽，驱动蒸汽轮机并带动发电机发电，完成联合循环。
现有技术中，电站入口混合煤气压力为7～10KPa，为使燃气-蒸汽联合循环发电机组联合循环机组运行达额定功率，需保证进入燃气轮机的流量及压力达到额定参数，即煤气流量为28～32万立方米/小时，压力为1.5～2.0MPa。然而，通过对电站入口煤气参数及经过燃气轮机进口所需煤气参数进行比较，发现大流量、高压缩比的煤气加压后煤气温度升至很高，不仅会对设备以及煤气管道造成较大安全隐患，而且会降低设备的使用寿命。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统。该系统通过设置低、中压两级煤气压缩机，降低了单台压缩机的压缩比，减少压缩做功，同时降低了加压后煤气的温度，从而保证煤气加压系统的安全稳定运行，延长了设备的使用寿命。
为实现上述目的，本发明所设计的燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统，包括焦煤电除尘装置、混煤电除尘装置、低压煤气压缩机、第一热交换器、第二热交换器、冷却器、中压煤气压缩机、燃机发电机组、余热锅炉、汽轮发电机组；其中，所述焦煤电除尘装置设有焦炉煤气入口，所述焦煤电除尘装置的除尘焦炉煤气出口连接混煤电除尘装置的除尘焦炉煤气入口，所述混煤电除尘装置还设有高炉煤气入口，所述混煤电除尘装置的除尘混合煤气出口连接低压煤气压缩机的除尘混合煤气入口，所述低压煤气压缩机的一级压缩煤气出口连接第一热交换器的一级压缩煤气入口，所述第一热交换器的一级冷却煤气出口连接第二热交换器的一级冷却煤气入口，所述第二热交换器的二级冷却煤气出口连接冷却器的二级冷却煤气入口，所述冷却器的三级冷却煤气出口连接中压煤气压缩机的三级冷却煤气入口，所述中压煤气压缩机的二级压缩煤气出口连接燃机发电机组的二级压缩煤气输入端，所述燃机发电机组的高温烟气输出端连接余热锅炉的高温烟气入口，所述余热锅炉的高温蒸汽出口连接汽轮发电机组的高温蒸汽输入端，所述汽轮发电机组的冷凝水输出端连接第二热交换器的冷凝水入口，所述第二热交换器的第一热水出口连接余热锅炉的第一热水入口；所述余热锅炉还设有冷水出口，所述余热锅炉的冷水出口连接第一热交换器的冷水入口，所述第一热交换器的第二热水出口连接余热锅炉的第二热水入口。
进一步地，所述余热锅炉的冷水出口与第一热交换器的冷水入口之间的管路内设有高压给水泵。
进一步地，所述汽轮发电机组的冷凝水输出端与第二热交换器的冷凝水入口之间的管路内设有凝结水泵。
进一步地，所述燃机发电机组、低压煤气压缩机、中压煤气压缩机依次同轴连接，运行时通过燃机发电机组输出的功率带动低压煤气压缩机和中压煤气压缩机做功，完成对煤气的加压。
进一步地，所述燃机发电机组包括压气机、燃烧室、燃机透平和燃机发电机；其中，所述压气机的空气出口连接燃烧室的空气入口，所述燃烧室的二级压缩煤气入口连接中压煤气压缩机的二级压缩煤气出口，所述燃烧室的高温高压烟气出口连接燃机透平的高温高压烟气入口，所述燃机透平的第一动力输出端连接燃机发电机的第一动力输入端，所述燃机透平的高温烟气出口连接余热锅炉的高温烟气入口。
更进一步地，所述汽轮发电机组包括蒸汽轮机、蒸汽轮发电机和凝汽器；其中，所述蒸汽轮机的高温蒸汽入口连接余热锅炉的高温蒸汽出口，所述蒸汽轮机的第二动力输出端连接蒸汽轮发电机的第二动力输入端，所述蒸汽轮机的乏汽出口连接凝汽器的乏汽入口，所述凝汽器的冷凝水出口连接第二热交换器的冷凝水入口。
再进一步地，所述低压煤气压缩机的叶片为7级叶片，所述中压煤气压缩机的叶片为5级叶片，通过设置低、中压两级煤气压缩机，降低了单台压缩机的压缩比，减少压缩做功，从而保证煤气加压系统安全稳定的运行，延长了设备的使用寿命。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明通过设置低、中压两级煤气压缩机，降低了单台压缩机的压缩比，减少压缩做功，从而保证煤气加压系统安全稳定的运行，延长了设备的使用寿命。
其二，本发明的在低压煤气压缩机出口设置第一热交换器、第二热交换器以及冷却器，一方面降低了煤气的温度，使得中压煤气压缩机入口温度恢复至常温，减少中压煤气压缩机的做功，另一方面使得余热得到了最大限度的回收，实现能源的综合利用。
附图说明
图1为一种燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统；
其中：焦煤电除尘装置1、焦炉煤气入口1.1、除尘焦炉煤气出口1.2、混煤电除尘装置2、除尘焦炉煤气入口2.1、高炉煤气入口2.2、低压煤气压缩机3、除尘混合煤气入口3.1、一级压缩煤气出口3.2、第一热交换器4、一级压缩煤气入口4.1、一级冷却煤气出口4.2、冷水入口4.3、第二热交换器5、一级冷却煤气入口5.1、二级冷却煤气出口5.2、冷凝水入口5.3、第一热水出口5.4、冷却器6、二级冷却煤气入口6.1、三级冷却煤气出口6.2、中压煤气压缩机7、三级冷却煤气入口7.1、二级压缩煤气出口7.2、燃机发电机组8、余热锅炉9、高温烟气入口9.1、高温蒸汽出口9.2、第一热水入口9.3、冷水出口9.4、第二热水入口9.5、汽轮发电机组10、高压给水泵11、凝结水泵12、压气机13、燃烧室14、空气入口14.1、二级压缩煤气入口14.2、高温高压烟气出口14.3、燃机透平15、高温高压烟气入口15.1、高温烟气出口15.2、第一动力输出端15.3、燃机发电机16、第一动力输入端16.1、蒸汽轮机17、高温蒸汽入口17.1、第二动力输出端17.2、乏汽出口17.3、蒸汽轮发电机18、第二动力输入端18.1、凝汽器19、乏汽入口19.1、冷凝水出口19.2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图所示的燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统，包括焦煤电除尘装置1、混煤电除尘装置2、低压煤气压缩机3、第一热交换器4、第二热交换器5、冷却器6、中压煤气压缩机7、燃机发电机组8、余热锅炉9、汽轮发电机组10；其中，焦煤电除尘装置1设有焦炉煤气入口1.1，焦煤电除尘装置1的除尘焦炉煤气出口1.2连接混煤电除尘装置2的除尘焦炉煤气入口2.1，混煤电除尘装置2还设有高炉煤气入口2.2，混煤电除尘装置2的除尘混合煤气出口2.3连接低压煤气压缩机3的除尘混合煤气入口3.1，低压煤气压缩机3的一级压缩煤气出口3.2连接第一热交换器4的一级压缩煤气入口4.1，第一热交换器4的一级冷却煤气出口4.2连接第二热交换器5的一级冷却煤气入口5.1，第二热交换器5的二级冷却煤气出口5.2连接冷却器6的二级冷却煤气入口6.1，冷却器6的三级冷却煤气出口6.2连接中压煤气压缩机7的三级冷却煤气入口7.1，中压煤气压缩机7的二级压缩煤气出口7.2连接燃机发电机组8的二级压缩煤气输入端，燃机发电机组8的高温烟气输出端连接余热锅炉9的高温烟气入口9.1，余热锅炉9的高温蒸汽出口9.2连接汽轮发电机组10的高温蒸汽输入端，汽轮发电机组10的冷凝水输出端连接第二热交换器5的冷凝水入口5.3，第二热交换器5的第一热水出口5.4连接余热锅炉9的第一热水入口9.3；余热锅炉9还设有冷水出口9.4，余热锅炉9的冷水出口9.4连接第一热交换器4的冷水入口4.3，第一热交换器4的第二热水出口连接余热锅炉9的第二热水入口9.5。同时满足，低压煤气压缩机3的进口压力：7～10kPa；进口温度：38～40℃；进口流量：28～31万立方米/小时；出口压力：0.45～0.49MPa；出口温度：225～230℃。中压煤气压缩机7的进口压力：0.41～0.44MPa；进口温度：38～40℃；进口流量：28～31万立方米/小时；出口压力：1.8～2.0MPa；出口温度：220～225℃。在低压煤气压缩机3出口设置第一热交换器4、第二热交换器5以及冷却器6，一方面降低了煤气的温度，使得中压煤气压缩机7入口温度恢复至常温，减少中压煤气压缩机7的做功，另一方面使得余热得到了最大限度的回收，实现能源的综合利用。
上述技术方案中，余热锅炉9的冷水出口9.4与第一热交换器4的冷水入口4.3之间的管路内设有高压给水泵11。汽轮发电机组10的冷凝水输出端与第二热交换器5的冷凝水入口5.3之间的管路内设有凝结水泵12。
上述技术方案中，燃机发电机组8、低压煤气压缩机3、中压煤气压缩机7依次同轴连接，运行时通过燃机发电机组8输出的功率带动低压煤气压缩机3和中压煤气压缩机7做功，完成对煤气的加压。
上述技术方案中，燃机发电机组8包括压气机13、燃烧室14、燃机透平15和燃机发电机16；其中，压气机13的空气出口13.1连接燃烧室14的空气入口14.1，燃烧室14的二级压缩煤气入口14.2连接中压煤气压缩机7的二级压缩煤气出口7.2，燃烧室14的高温高压烟气出口14.3连接燃机透平15的高温高压烟气入口15.1，燃机透平15的第一动力输出端15.3连接燃机发电机16的第一动力输入端16.1，燃机透平15的高温烟气出口15.2连接余热锅炉9的高温烟气入口9.1。
上述技术方案中，汽轮发电机组10包括蒸汽轮机17、蒸汽轮发电机18和凝汽器19；其中，所述蒸汽轮机17的高温蒸汽入口17.1连接余热锅炉9的高温蒸汽出口9.2，蒸汽轮机17的第二动力输出端17.2连接蒸汽轮发电机18的第二动力输入端18.1，蒸汽轮机17的乏汽出口17.3连接凝汽器19的乏汽入口19.1，凝汽器19的冷凝水出口19.2连接第二热交换器5的冷凝水入口5.3。
上述技术方案中，低压煤气压缩机3的叶片为7级叶片，中压煤气压缩机7的叶片为5级叶片，通过设置低、中压两级煤气压缩机，降低了单台压缩机的压缩比，减少压缩做功，从而保证煤气加压系统安全稳定的运行，延长了设备的使用寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统，其特征在于：包括焦煤电除尘装置(1)、混煤电除尘装置(2)、低压煤气压缩机(3)、第一热交换器(4)、第二热交换器(5)、冷却器(6)、中压煤气压缩机(7)、燃机发电机组(8)、余热锅炉(9)、汽轮发电机组(10)；其中，所述焦煤电除尘装置(1)设有焦炉煤气入口(1.1)，所述焦煤电除尘装置(1)的除尘焦炉煤气出口(1.2)连接混煤电除尘装置(2)的除尘焦炉煤气入口(2.1)，所述混煤电除尘装置(2)还设有高炉煤气入口(2.2)，所述混煤电除尘装置(2)的除尘混合煤气出口(2.3)连接低压煤气压缩机(3)的除尘混合煤气入口(3.1)，所述低压煤气压缩机(3)的一级压缩煤气出口(3.2)连接第一热交换器(4)的一级压缩煤气入口(4.1)，所述第一热交换器(4)的一级冷却煤气出口(4.2)连接第二热交换器(5)的一级冷却煤气入口(5.1)，所述第二热交换器(5)的二级冷却煤气出口(5.2)连接冷却器(6)的二级冷却煤气入口(6.1)，所述冷却器(6)的三级冷却煤气出口(6.2)连接中压煤气压缩机(7)的三级冷却煤气入口(7.1)，所述中压煤气压缩机(7)的二级压缩煤气出口(7.2)连接燃机发电机组(8)的二级压缩煤气输入端，所述燃机发电机组(8)的高温烟气输出端连接余热锅炉(9)的高温烟气入口(9.1)，所述余热锅炉(9)的高温蒸汽出口(9.2)连接汽轮发电机组(10)的高温蒸汽输入端，所述汽轮发电机组(10)的冷凝水输出端连接第二热交换器(5)的冷凝水入口(5.3)，所述第二热交换器(5)的第一热水出口(5.4)连接余热锅炉(9)的第一热水入口(9.3)；所述余热锅炉(9)还设有冷水出口(9.4)，所述余热锅炉(9)的冷水出口(9.4)连接第一热交换器(4)的冷水入口(4.3)，所述第一热交换器(4)的第二热水出口连接余热锅炉(9)的第二热水入口(9.5)。
2.根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统，其特征在于：所述余热锅炉(9)的冷水出口(9.4)与第一热交换器(4)的冷水入口(4.3)之间的管路内设有高压给水泵(11)。
3.根据权利要求1或2所述的燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统，其特征在于：所述汽轮发电机组(10)的冷凝水输出端与第二热交换器(5)的冷凝水入口(5.3)之间的管路内设有凝结水泵(12)。
4.根据权利要求1或2所述的燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统，其特征在于：所述燃机发电机组(8)、低压煤气压缩机(3)、中压煤气压缩机(7)依次同轴连接。
5.根据权利要求1或2所述的燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统，其特征在于：所述燃机发电机组(8)包括压气机(13)、燃烧室(14)、燃机透平(15)和燃机发电机(16)；其中，所述压气机(13)的空气出口(13.1)连接燃烧室(14)的空气入口(14.1)，所述燃烧室(14)的二级压缩煤气入口(14.2)连接中压煤气压缩机(7)的二级压缩煤气出口(7.2)，所述燃烧室(14)的高温高压烟气出口(14.3)连接燃机透平(15)的高温高压烟气入口(15.1)，所述燃机透平(15)的第一动力输出端(15.3)连接燃机发电机(16)的第一动力输入端(16.1)，所述燃机透平(15)的高温烟气出口(15.2)连接余热锅炉(9)的高温烟气入口(9.1)。
6.根据权利要求1或2所述的燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统，其特征在于：所述汽轮发电机组(10)包括蒸汽轮机(17)、蒸汽轮发电机(18)和凝汽器(19)；其中，所述蒸汽轮机(17)的高温蒸汽入口(17.1)连接余热锅炉(9)的高温蒸汽出口(9.2)，所述蒸汽轮机(17)的第二动力输出端(17.2)连接蒸汽轮发电机(18)的第二动力输入端(18.1)，所述蒸汽轮机(17)的乏汽出口(17.3)连接凝汽器(19)的乏汽入口(19.1)，所述凝汽器(19)的冷凝水出口(19.2)连接第二热交换器(5)的冷凝水入口(5.3)。
7.根据权利要求1或2所述的燃气-蒸汽联合循环发电机组两级煤气加压系统，其特征在于：所述低压煤气压缩机(3)的叶片为7级叶片，所述中压煤气压缩机(7)的叶片为5级叶片。
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