CN107165688A - 一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备及方法 - Google Patents

一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107165688A
CN107165688A CN201710357784.7A CN201710357784A CN107165688A CN 107165688 A CN107165688 A CN 107165688A CN 201710357784 A CN201710357784 A CN 201710357784A CN 107165688 A CN107165688 A CN 107165688A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
unit
steam
power generation
gasification furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710357784.7A
Other languages
English (en)
Inventor
黄萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Step Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Step Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Step Technology Co Ltd filed Critical Beijing Step Technology Co Ltd
Priority to CN201710357784.7A priority Critical patent/CN107165688A/zh
Publication of CN107165688A publication Critical patent/CN107165688A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/02Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of multiple-expansion type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明公开一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备及方法,该种利用煤炭生产清洁燃料并且提高能量的利用效率、同时能有效控制污染物的利用燃气和蒸汽联合发电的设备包括:空分装置、气化装置、热回收装置、净化装置、膨胀发电装置和燃气/蒸汽联合发电装置,该燃气/蒸汽联合发电装置包括:燃气轮机发电单元、余热锅炉单元和蒸汽轮机发电单元;所述余热锅炉单元回收该高温气体的热量以产生高压饱和蒸汽,并且将该高压饱和蒸汽与来自气化炉单元的高压饱和蒸汽一起产生为高压过热蒸汽;所述蒸汽轮机发电单元利用该高压过热蒸汽来进行发电。本发明从源头上解决了传统燃煤锅炉存在的尾气除尘、脱硫和脱硝的问题,降低了排放尾气中有害物质。

Description

一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备及方法
技术领域
本发明涉及一种发电设备,具体的,本发明涉及一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备。此外本发明还涉及一种利用燃气和蒸汽联合发电的方法。
背景技术
我国能源资源的基本特点是富煤、贫油、少气,将我国煤炭资源与石油、天然气、水能和核能等一次性能源资源相比,煤炭占整个一次性能源资源的85%以上。因此,我国的能源消费结构是以煤为主,与欧美国家“石油为主,煤炭、天然气为辅,水电、核能为补充”的情况差距显著。2016年,原煤在中国一次性能源消费结构中占比仍超过60%,在相当长的时期内,中国一次性能源供应仍将以煤炭为主。
随着我国工业化和城镇化进程的深入推进,化石能源利用和资源消耗持续增加,区域性大气复合污染继续加剧,全国多个地区雾霾事件频发。大气污染物的主要组成为二氧化硫、氮氧化物及烟(粉)尘,而全国烟(粉)尘排放的70%、二氧化硫排放的85%、氮氧化物排放的67%都源于以煤炭为主的化石能源的燃烧。尽管受益于我国工业废气治理政策,近年来二氧化硫、氮氧化物、烟(粉)尘排放呈现下降趋势,但整体排放基数仍然居高不下,而煤电企业的燃煤火电机组为污染物排放的主要来源之一。
2016年修订后的《中华人民共和国大气污染防治法》正式实施,从政策层面凸显了治理大气污染从治标走向治本的立法思路。针对燃煤发电环节的工业烟气排放控制,环保部发布了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》,明确指出我国“十三五”期间将执行更为严格的“超低排放”标准,氮氧化物、二氧化硫、烟(粉)尘排放标准进一步降低至50mg/m3、35mg/m3和10mg/m3
然而,传统燃煤机组供电的方式,存在能量效率低、水耗高、为满足环保排放要求投资巨大等一系列的问题。因此,如何提供一种高效绿色煤电技术,将是解决能源问题的主要途径。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用煤炭生产清洁燃料并且提高能量的利用效率、同时能有效控制污染物的利用燃气和蒸汽联合发电的设备。
本发明提供一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备,其包括:空分装置、气化装置、热回收装置、净化装置、膨胀发电装置和燃气/蒸汽联合发电装置;
所述空分装置配置为,产生氧气和氮气并且将产生的氧气和氮气输送至所述气化装置;
所述气化装置配置为包括:磨煤干燥单元、加压输送单元、气化炉单元和水洗单元;原煤在该磨煤干燥单元中进行研磨并干燥之后被输送至所述加压输送单元,该加压输送单元将煤粉进行加压并输送至气化炉单元;煤粉与来自空分装置的氧气在所述气化炉单元中发生气化反应以产生高温混合气,该高温混合气与气化炉单元中的高压锅炉水进行热交换之后经过所述水洗单元进行水洗润湿,以形成粗煤气,并且将该粗煤气输送至所述热回收装置;经过热交换的所述高压锅炉水被气化形成高压饱和蒸汽,该高压饱和蒸汽被输送至所述燃气/蒸汽联合发电装置;
所述热回收装置配置为,将粗煤气中的热量回收并且将粗煤气中的有机硫转化为无机硫,以及将来自所述净化装置中的洁净煤气加热并且将加热的洁净煤气输送至所述膨胀发电装置;
所述净化装置配置为,去除粗煤气中的硫化物以形成洁净煤气,并且将洁净煤气输送至所述热回收装置;
所述膨胀发电装置配置为,将洁净煤气进行膨胀以进行发电,并且将满足燃气/蒸汽联合发电装置的入口压力的洁净煤气输送至燃气/蒸汽联合发电装置;
所述燃气/蒸汽联合发电装置配置为包括:燃气轮机发电单元、余热锅炉单元和蒸汽轮机发电单元,所述燃气轮机发电单元将洁净煤气进行燃烧以进行发电,并且产生高温气体;所述余热锅炉单元回收该高温气体以产生高压饱和蒸汽,并且将该高压饱和蒸汽与来自所述气化炉单元的高压饱和蒸汽一起产生为高压过热蒸汽,以产生高压过热蒸汽;所述蒸汽轮机发电单元利用该高压过热蒸汽来进行发电。
优选地,该设备还包括:硫回收装置,该硫回收装置配置为,回收来自所述净化装置的酸性气体,并且将该酸性气体处理为硫磺制品。
优选地,所述气化炉单元包括:气化炉反应段、气化炉辐射换热段和气化炉对流换热段;
所述煤粉与来自空分装置的氧气在该气化炉反应段中发生气化反应;所述高温混合气依次经过气化炉辐射换热段和气化炉对流换热段进行热交换。
更优选地,在所述气化炉辐射换热段和气化炉对流换热段之间设有气固分离器,该气固分离器用于将混合气中的固体颗粒物进行脱除。
更优选地,所述气化炉反应段、气化炉辐射换热段、气固分离器和气化炉对流换热段的内壁上设有膜式水冷壁。
优选地,所述余热锅炉单元中经由烟气管道与所述磨煤干燥单元连通,以将部分脱硝烟气输送至该磨煤干燥单元,从而为原煤进行加热并干燥。
优选地,所述净化装置包括合成气出口,以将一部分洁净煤气排出。
优选地,所述热回收装置中设有水解槽,以用于将所述粗煤气中的有机硫转化为无机硫。
优选地,所述原煤为烟煤、无烟煤或者褐煤;所述气化炉单元中的反应温度为:1200至1700℃,反应压力为:4至10MP。
本发明还涉及一种利用燃气和蒸汽联合发电的方法,其包括以下步骤:
a)利用空分装置产生氧气和氮气,并且将产生的氧气和氮气输送至气化装置;
b)将原煤进行研磨、干燥和加压之后输送至气化装置;
c)将煤粉与氧气在气化装置中的气化炉单元中发生气化反应,以产生高温混合气;
d)将高温混合气与气化炉单元中的高压锅炉水进行热交换之后进行水洗润湿,以形成粗煤气;
e)将气化高压锅炉水而形成的高压饱和蒸汽输送至燃气/蒸汽联合发电装置;
f)利用热回收装置将粗煤气中的热量回收并且将粗煤气中的有机硫转化为无机硫,以及将来自净化装置中的洁净煤气加热并且将加热的洁净煤气输送至膨胀发电装置;
g)利用净化装置将粗煤气中的硫化物去除,以形成洁净煤气,并且将洁净煤气输送至热回收装置;
h)利用膨胀发电装置将洁净煤气进行膨胀以进行发电,并且将满足燃气/蒸汽联合发电装置的入口压力的洁净煤气输送至所述燃气/蒸汽联合发电装置;
i)利用燃气/蒸汽联合发电装置中的燃气轮机发电单元将洁净煤气进行燃烧以进行发电,并且产生高温气体;
j)利用燃气/蒸汽联合发电装置中的余热锅炉单元回收该高温气体以产生高压饱和蒸汽,并且将该高压饱和蒸汽与来自所述气化炉单元的高压饱和蒸汽一起产生为高压过热蒸汽;
k)利用燃气/蒸汽联合发电装置中的蒸汽轮机发电单元,通过利用高压过热蒸汽来进行发电。
本发明采取以上技术方案,其有以下有益效果:
(1)本发明采用了将煤炭气化转化为粗煤气、通过净化脱除硫等污染物、洁净煤气送燃气轮机和蒸汽联合循环燃烧发电的总工艺路线。本发明中,燃气轮机燃料为净化后的清洁煤气,从源头上解决了传统燃煤锅炉存在的尾气除尘、脱硫和脱硝的问题,排放尾气中有害物质的排放浓度远低于国家排放标准要求。
(2)本发明中,气化炉设置有辐射反应段、气固分离器、对流反应段,能够充分回收气化反应高温混合气中的显热,产生高压饱和蒸汽,有效提高了能量的利用效率。同时,高效气固分离器可将气体中夹带大部分固体脱除,解决了大颗粒对对流废锅的磨蚀问题,同时降低了混合气中的固体含量,保证了各个装置运行的可靠性和稳定性。
(3)本发明中热回收的设置,进一步回收粗煤气中的热量的同时,将洁净煤气的温度升高到150℃;膨胀发电装置回收部分压力能,并使洁净煤气压力满足燃气轮机入口压力要求,增加了系统的整体发电能力。热回收装置和膨胀发电装置,对系统低温位热能进行了回收利用,对压力能进行了初步回收,提高了系统的能量利用效率。
(4)本发明中,气化炉充分回收高温反应气中的热量,增加了系统蒸汽总产量,提高了蒸汽轮机的发电量。
(5)本发明中,利用余热锅炉部分脱硝烟气作为热源,代替气化磨煤干燥单元的热风炉,节省了设备投资和燃料消耗,同时提高了能量利用效率。
(6)本发明工艺路线简单、各装置技术成熟,节能环保、应用风险小,满足所倡导的绿色煤电发展方向要求,为替代传统燃煤发电机组提供了有益的技术选择。
附图说明
下文将结合附图对本发明的示例性实施例进行更为详细的说明。为清楚起见,不同附图中相同的部件以相同标号示出。需要说明的是,附图仅起到示意作用,其并不必然按照比例绘制。在附图中:
图1为本发明中的利用燃气和蒸汽联合发电的设备的结构框图;
图2为本发明中的气化装置的结构框图;
图3为本发明中的利用燃气和蒸汽联合发电的方法的流程图。
具体实施方式
下面将参考所附附图对本发明的示例性实施例进行详细的描述。
结合图1和图2所示,本发明中的一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备,其包括:空分装置1、气化装置2、热回收装置3、净化装置4、膨胀发电装置5、燃气/蒸汽联合发电装置6以及硫回收装置7。这里,除另有特殊说明,各个装置之间的气体或液体默认经由管路进行输送。
所述空分装置1配置为,产生氧气和氮气并且将产生的氧气和氮气输送至所述气化装置2。所述空分装置1用于产生低压氮气、高压氮气和纯氧,并且该空分装置1与气化装置2通过管路连接,以将其产生的纯氧输送至气化装置2。
所述气化装置2配置为包括:磨煤干燥单元21、加压输送单元22、气化炉单元23和水洗单元24。原煤在磨煤干燥单元21中进行研磨并干燥之后被输送至加压输送单元22,该加压输送单元22将煤粉进行加压并输送至气化炉单元23。煤粉与来自空分装置的氧气在所述气化炉单元23中发生气化反应以产生高温混合气,该高温混合气与气化炉单元23中的高压锅炉水进行热交换之后经过所述水洗单元24进行水洗润湿,以形成粗煤气,并且该粗煤气输送至所述热回收装置3。经过热交换的所述高压锅炉水被气化形成高压饱和蒸汽,该高压饱和蒸汽被输送至所述燃气/蒸汽联合发电装置6。
如图2所示,所述的气化装置包括气化炉单元部分和水洗单元部分,其中气化炉单元作为气化装置的关键设备,主要包括四个主要部分,分别为反应段、辐射换热段、气固分离器和对流换热段,各部分内壁上均设有膜式水冷壁。
所述气化装置以煤和氧气为原料,在气化炉反应段发生气化反应,反应温度为1200~1700℃,反应压力为4~10MPa(兆帕)。气化煤种选择范围广,无烟煤、烟煤褐煤等均可选用,有利于企业根据自身情况优选煤源。
通过控制氧气的加入量,煤和氧气在弱还原性氛围中发生气化反应,有效抑制了氮氧化物的产生,生成以CO和H2为主要成分的高温混合气。煤中大部分硫元素以硫化物(COS和H2S)的形式进入气体中,少量进入固体(灰渣)中。气体中的硫化物在净化装置被脱除,并被进一步加工成高纯度硫磺产品。进入固体中的硫元素以稳定盐类形式存在,对环境无污染。
气化炉反应段的水冷壁,保护气化炉反应段不超温,同时产生高压饱和蒸汽。气化反应产生的高温混合气首先经过气化炉辐射换热段,将高压锅炉水气化产生高压饱和蒸汽,同时气体温度降低至约600℃。初次降温后的混合气进入高效气固分离器进行初次分离,约80%的固体颗粒从混合气中被分出。混合气离开高效气固分离器后,进入气化炉对流换热段,继续将高压锅炉水气化产生高压饱和蒸汽,同时混合气温度降低至约350℃后离开气化炉。出气化炉后的混合气,经充分润湿水洗后,气体中的粉尘含量降至1mg/Nm3以下,作为粗煤气送入热回收装置。
气化炉产生的高压饱和蒸汽送至燃气/蒸汽联合发电装置,经余热锅炉过热后送汽轮机发电。优选地,气化炉的反应压力范围为4~10MPa,气化反应温度范围为1200~1700℃。气化炉产生饱和蒸汽压力为10.0MPa。粗煤气的温度170~200℃。通过气化反应,将煤的化学能转化为热能,通过多级换热,充分回收了混合气中的高温位热能,提高能量利用效率。通过高效的气固分离器,将气体中夹带大部分固体脱除,解决了大颗粒对对流废锅的磨蚀问题,同时降低了混合气中的粉尘含量,保证了对流废锅运行的可靠性和稳定性。
再次结合图1和图2所示,所述热回收装置3配置为,将粗煤气中的热量回收并且将粗煤气中的有机硫(例如COS)转化为无机硫(例如H2S),以及将来自所述净化装置4中的洁净煤气加热并且将加热的洁净煤气输送至所述膨胀发电装置5。所述的热回收装置作用是将粗煤气中的低温位热进行回收利用,同时将粗煤气中的COS转化为H2S,以满足净化装置的原料要求。来自气化的粗煤气首先将来自净化单元的洁净煤气预热至约150℃,然后进入水解槽将粗煤气中微量的有机硫COS转化为H2S,之后对高压锅炉水、脱盐水进行预热,最大限度的回收粗煤气中的热量,最后用少量循环冷却水冷却至60℃并输送至净化装置。
所述净化装置4配置为,去除粗煤气中的硫化物和一部分二氧化碳以形成洁净煤气,并且将洁净煤气输送至所述热回收装置3。由于粗煤气中的H2S组分对燃气轮机的叶片具有腐蚀作用,故需要将其脱除。净化可采用低温甲醇洗涤等工艺,脱除粗煤气中的H2S和部分CO2,使洁净煤气中的总体含硫量小于1ppm(百万分比浓度)。来自净化装置的酸性气(H2S、CO2)经硫回收装置处理后,得到高纯度硫磺产品。通过净化和硫回收装置,将粗煤气中的H2S转化为高纯度的硫磺产品,使硫不再作为污染物进入大气,实现减排的同时得到了具有附加值的硫磺产品,实现良好的经济效益。
所述膨胀发电装置5配置为,将洁净煤气进行膨胀以进行发电,并且将满足入口压力的洁净煤气输送至所述燃气/蒸汽联合发电装置6。预热后的洁净煤气进入膨胀发电装置,使膨胀后气体压力满足燃气轮机入口允许压力要求(约2.35MPa),同时初步回收气体的压力能,生产的电能可满足部分厂内设备用电需求。
所述燃气/蒸汽联合发电装置6配置为包括:燃气轮机发电单元、余热锅炉单元和蒸汽轮机发电单元,所述燃气轮机发电单元将洁净煤气进行燃烧以进行发电,并且产生高温气体。所述余热锅炉单元回收该高温气体热量以产生高压饱和蒸汽,并且随后将该高压饱和蒸汽与来自所述气化炉单元的高压饱和蒸汽进行合并,之后利用其内部的换热单元来产生高压过热蒸汽。所述蒸汽轮机发电单元利用该高压过热蒸汽来进行发电。此外,该硫回收装置7配置为,回收来自所述净化装置的酸性气体,并且将该酸性气体处理为硫磺制品。
所述的燃气/蒸汽联合发电装置包括燃气轮机发电和蒸汽轮机发电两部分。洁净煤气进入燃气轮机燃烧室,燃烧产生高温气体,推动燃气轮机做功发电;燃气轮机高温排气经余热锅炉回收热量,产生高压过热蒸汽同时将来自气化的饱和蒸汽过热,共同推动汽轮机做功发电。
此外所述余热锅炉单元中经由烟气管道与所述磨煤干燥单元21连通,以将部分脱硝烟气输送至该磨煤干燥单元21,从而为原煤进行加热。通过将余热锅炉的部分脱硝烟气送气化装置磨煤干燥单元作为干燥原煤的热源使用,替代了热风炉,无需在系统中引入额外燃料,提高了能量的利用效率。另外所述净化装置4还包括合成气出口(未示出),以将一部分洁净煤气排出。
本发明的利用燃气和蒸汽联合发电的设备的工作原理为:煤粉和来自空分的氧气在气化炉中发生气化反应,产生的高温混合气在气化炉中回收了高温位热能后,经水洗脱除煤气中的粉尘,再经热回收装置回收其中的低温位热能后,经净化装置脱除硫等污染物,净化后的洁净煤气被预热后经膨胀机进行初步发电,之后进入燃气轮机发电,并利用余热锅炉产生的蒸汽推动汽轮机发电,同时将粗煤气中的硫化物回收制备成单质硫磺产品。
本技术可有效解决常规燃煤锅炉发电过程中带来的粉尘、废气的污染问题,同时通过对各单元能量的合理配置,将能量充分利用,提高装置的经济效益。
如图3所示,本发明还涉及一种利用燃气和蒸汽联合发电的方法,其步骤:利用空分装置产生氧气和氮气,并且将产生的氧气和氮气输送至气化装置;将原煤进行研磨、干燥和加压之后输送至气化装置;将煤粉与氧气在气化装置中的气化炉单元中发生气化反应,以产生高温混合气;将高温混合气与气化炉单元中的高压锅炉水进行热交换之后进行水洗润湿,以形成粗煤气;将气化高压锅炉水而形成的高压饱和蒸汽输送至燃气/蒸汽联合发电装置;利用热回收装置将粗煤气中的热量回收并且将粗煤气中的有机硫转化为无机硫,以及将来自净化装置中的洁净煤气加热并且将加热的洁净煤气输送至膨胀发电装置;利用净化装置将粗煤气中的硫化物去除,以形成洁净煤气,并且将洁净煤气输送至热回收装置;利用膨胀发电装置将洁净煤气进行膨胀以进行发电,并且将满足入口压力的洁净煤气输送至所述燃气/蒸汽联合发电装置;利用燃气/蒸汽联合发电装置中的燃气轮机发电单元将洁净煤气进行燃烧以进行发电,并且产生高温气体;利用燃气/蒸汽联合发电装置中的余热锅炉单元回收该高温气体的热量以产生高压饱和蒸汽,并且将该高压饱和蒸汽与来自所述气化炉单元的高压饱和蒸汽一起产生为高压过热蒸汽;利用燃气/蒸汽联合发电装置中的蒸汽轮机发电单元来利用高压过热蒸汽进行发电。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的,也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式,显然,根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (10)

1.一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备,其特征在于包括:空分装置(1)、气化装置(2)、热回收装置(3)、净化装置(4)、膨胀发电装置(5)和燃气/蒸汽联合发电装置(6);
所述空分装置(1)配置为,产生氧气和氮气并且将产生的氧气和氮气输送至所述气化装置(2);
所述气化装置(2)配置为包括:磨煤干燥单元(21)、加压输送单元(22)、气化炉单元(23)和水洗单元(24);原煤在该磨煤干燥单元(21)中进行研磨并干燥之后被输送至所述加压输送单元(22),该加压输送单元(22)将煤粉进行加压并输送至气化炉单元(23);煤粉与来自空分装置的氧气在所述气化炉单元(23)中发生气化反应以产生高温混合气,该高温混合气与气化炉单元(23)中的高压锅炉水进行热交换之后经过所述水洗单元(24)进行水洗润湿,以形成粗煤气,并且将该粗煤气输送至所述热回收装置(3);经过热交换的所述高压锅炉水被气化形成高压饱和蒸汽,该高压饱和蒸汽被输送至所述燃气/蒸汽联合发电装置(6);
所述热回收装置(3)配置为,将粗煤气中的热量回收并且将粗煤气中的有机硫转化为无机硫,以及将来自所述净化装置(4)中的洁净煤气加热并且将加热的洁净煤气输送至所述膨胀发电装置(5);
所述净化装置(4)配置为,去除粗煤气中的硫化物以形成洁净煤气,并且将洁净煤气输送至所述热回收装置(3);
所述膨胀发电装置(5)配置为,将洁净煤气进行膨胀以进行发电,并且将满足燃气/蒸汽联合发电装置(6)的入口压力的洁净煤气输送至燃气/蒸汽联合发电装置(6);
所述燃气/蒸汽联合发电装置(6)配置为包括:燃气轮机发电单元、余热锅炉单元和蒸汽轮机发电单元,所述燃气轮机发电单元将洁净煤气进行燃烧以进行发电,并且产生高温气体;所述余热锅炉单元回收该高温气体的热量以产生高压饱和蒸汽,并且将该高压饱和蒸汽与来自所述气化炉单元的高压饱和蒸汽一起产生为高压过热蒸汽;所述蒸汽轮机发电单元利用该高压过热蒸汽来进行发电。
2.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备,其特征在于,还包括:硫回收装置(7),该硫回收装置(7)配置为,回收来自所述净化装置的酸性气体,并且将该酸性气体处理为硫磺制品。
3.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备,其特征在于:所述气化炉单元(23)包括:气化炉反应段、气化炉辐射换热段和气化炉对流换热段;
所述煤粉与来自空分装置的氧气在该气化炉反应段中发生气化反应;所述高温混合气依次经过气化炉辐射换热段和气化炉对流换热段进行热交换。
4.根据权利要求3所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备,其特征在于:在所述气化炉辐射换热段和气化炉对流换热段之间设有气固分离器,该气固分离器用于将混合气中的固体颗粒物进行脱除。
5.根据权利要求4所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备,其特征在于:所述气化炉反应段、气化炉辐射换热段、气固分离器和气化炉对流换热段的内壁上设有膜式水冷壁。
6.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备,其特征在于:所述余热锅炉单元中经由烟气管道与所述磨煤干燥单元(21)连通,以将部分脱硝烟气输送至该磨煤干燥单元(21),从而为原煤进行加热并干燥。
7.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备,其特征在于:所述净化装置(4)包括合成气出口,以将一部分洁净煤气排出。
8.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备,其特征在于:所述热回收装置(3)中设有水解槽,以用于将所述粗煤气中的有机硫转化为无机硫。
9.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备,其特征在于:所述原煤为烟煤、无烟煤或者褐煤;所述气化炉单元(23)中的反应温度为:1200至1700℃,反应压力为:4至10MP。
10.一种利用燃气和蒸汽联合发电的方法,其特征在于包括以下步骤:
a)利用空分装置产生氧气和氮气,并且将产生的氧气和氮气输送至气化装置;
b)将原煤进行研磨、干燥和加压之后输送至气化装置;
c)将煤粉与氧气在气化装置中的气化炉单元中发生气化反应,以产生高温混合气;
d)将高温混合气与气化炉单元中的高压锅炉水进行热交换之后进行水洗润湿,以形成粗煤气;
e)将气化高压锅炉水而形成的高压饱和蒸汽输送至燃气/蒸汽联合发电装置;
f)利用热回收装置将粗煤气中的热量回收并且将粗煤气中的有机硫转化为无机硫,以及将来自净化装置中的洁净煤气加热并且将加热的洁净煤气输送至膨胀发电装置;
g)利用净化装置将粗煤气中的硫化物去除,以形成洁净煤气,并且将洁净煤气输送至热回收装置;
h)利用膨胀发电装置将洁净煤气进行膨胀以进行发电,并且将满足燃气/蒸汽联合发电装置的入口压力的洁净煤气输送至所述燃气/蒸汽联合发电装置;
i)利用燃气/蒸汽联合发电装置中的燃气轮机发电单元将洁净煤气进行燃烧以进行发电,并且产生高温气体;
j)利用燃气/蒸汽联合发电装置中的余热锅炉单元回收该高温气体的热量以产生高压饱和蒸汽,并且将该高压饱和蒸汽与来自所述气化炉单元的高压饱和蒸汽一起产生为高压过热蒸汽;
k)利用燃气/蒸汽联合发电装置中的蒸汽轮机发电单元,通过利用高压过热蒸汽来进行发电。
CN201710357784.7A 2017-05-19 2017-05-19 一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备及方法 Pending CN107165688A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710357784.7A CN107165688A (zh) 2017-05-19 2017-05-19 一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710357784.7A CN107165688A (zh) 2017-05-19 2017-05-19 一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107165688A true CN107165688A (zh) 2017-09-15

Family

ID=59816738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710357784.7A Pending CN107165688A (zh) 2017-05-19 2017-05-19 一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107165688A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107829786A (zh) * 2017-11-29 2018-03-23 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种带污染物控制的近零排放煤气化发电系统及发电方法
CN109138952A (zh) * 2018-10-29 2019-01-04 邓晓亮 一种超临界煤炭地下气化产出发电的系统和方法
CN109609199A (zh) * 2019-01-15 2019-04-12 中国石油大学(华东) 零碳排放的煤气化热电联供工艺

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05222951A (ja) * 1992-02-07 1993-08-31 Kawasaki Heavy Ind Ltd 石炭焚複合サイクル発電システム
JPH11302666A (ja) * 1998-04-15 1999-11-02 Nippon Steel Corp 石炭の気流床ガス化方法および装置
US6170263B1 (en) * 1999-05-13 2001-01-09 General Electric Co. Method and apparatus for converting low grade heat to cooling load in an integrated gasification system
CN101074397A (zh) * 2007-06-22 2007-11-21 清华大学 基于煤气化与甲烷化的电-替代天然气联产系统及工艺
CN101270689A (zh) * 2008-04-30 2008-09-24 杭州杭氧透平机械有限公司 煤气化增压联合循环发电系统的能量转化和回收方法
CN102559269A (zh) * 2010-08-20 2012-07-11 新奥科技发展有限公司 煤气化工艺与蒸汽透平发电工艺的耦合方法
CN204125430U (zh) * 2014-09-25 2015-01-28 中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司 一种igcc多联产的磨煤干燥系统
CN106401749A (zh) * 2016-10-11 2017-02-15 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种基于igcc的近零排放燃煤发电系统及方法
CN206942820U (zh) * 2017-05-19 2018-01-30 北京迈未科技有限公司 一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05222951A (ja) * 1992-02-07 1993-08-31 Kawasaki Heavy Ind Ltd 石炭焚複合サイクル発電システム
JPH11302666A (ja) * 1998-04-15 1999-11-02 Nippon Steel Corp 石炭の気流床ガス化方法および装置
US6170263B1 (en) * 1999-05-13 2001-01-09 General Electric Co. Method and apparatus for converting low grade heat to cooling load in an integrated gasification system
CN101074397A (zh) * 2007-06-22 2007-11-21 清华大学 基于煤气化与甲烷化的电-替代天然气联产系统及工艺
CN101270689A (zh) * 2008-04-30 2008-09-24 杭州杭氧透平机械有限公司 煤气化增压联合循环发电系统的能量转化和回收方法
CN102559269A (zh) * 2010-08-20 2012-07-11 新奥科技发展有限公司 煤气化工艺与蒸汽透平发电工艺的耦合方法
CN204125430U (zh) * 2014-09-25 2015-01-28 中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司 一种igcc多联产的磨煤干燥系统
CN106401749A (zh) * 2016-10-11 2017-02-15 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种基于igcc的近零排放燃煤发电系统及方法
CN206942820U (zh) * 2017-05-19 2018-01-30 北京迈未科技有限公司 一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邵景景: "《煤炭气化工艺》", 中国矿业大学出版社, pages: 119 - 121 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107829786A (zh) * 2017-11-29 2018-03-23 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种带污染物控制的近零排放煤气化发电系统及发电方法
CN107829786B (zh) * 2017-11-29 2023-09-29 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种带污染物控制的近零排放煤气化发电系统及发电方法
CN109138952A (zh) * 2018-10-29 2019-01-04 邓晓亮 一种超临界煤炭地下气化产出发电的系统和方法
CN109138952B (zh) * 2018-10-29 2024-04-19 邓晓亮 一种超临界煤炭地下气化产出发电的系统和方法
CN109609199A (zh) * 2019-01-15 2019-04-12 中国石油大学(华东) 零碳排放的煤气化热电联供工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103897743B (zh) 固体燃料分级气化-燃烧双床多联产系统与方法
CN102359729B (zh) 利用城市垃圾高温气化联合循环发电的方法及其系统
CN103758592B (zh) Co2气化焦炭的化学链燃烧发电系统及方法
CN109372636B (zh) 一种零碳排放的三循环整体煤气化燃料电池发电系统及方法
CN102533383B (zh) 高钠煤脱钠净化循环系统
CN102628401B (zh) 一种煤基燃料近零排放发电系统及方法
CN103740389A (zh) 低阶煤梯级利用的多联产工艺
CN105823074A (zh) 氮氧化物零排放富氧节能燃烧系统
CN105257350B (zh) 一种低热值煤蒸汽‐热空气联合循环发电系统
CN106497609A (zh) 带co2捕集的igcc系统中气化炉煤粉输送系统及方法
CN107165688A (zh) 一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备及方法
CN107245353A (zh) 生物质气化‑循环流化床锅炉联合发电系统及工作方法
KR101475785B1 (ko) 폐기물의 플라즈마 열분해 가스화장치가 연계되어 스팀과 이산화 탄소를 회수 공급하는 에너지 절약형의 친환경 폐기물 자원화 장치
CN104403680B (zh) 低阶煤预干燥热解分级转化的双流体循环发电系统及方法
CN204058390U (zh) 固体燃料分级气化-燃烧双床多联产系统
CN215292691U (zh) 一种与燃煤电站耦合的生物质气化发电系统
CN215048660U (zh) 太阳能供热的化学链空分制氧系统及其综合能源利用系统
CN109611171A (zh) 零碳排放的整体煤气化-超临界co2联合循环发电工艺
CN206942820U (zh) 一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备
JPH02123246A (ja) 回転軸動力の発生方法
CN104131849A (zh) 天然气-氧与煤粉燃烧相结合的联合循环发电系统及方法
RU94574U1 (ru) Модуль установки по газификации угля с получением генераторного газа
CN111632456A (zh) 一种燃煤电厂的资源化清洁排放系统及方法
CN101705844A (zh) 无二氧化碳排放的燃煤燃气轮机发电系统及方法
CN213300791U (zh) 一种火电厂电热干燥炉调峰调频系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 101111 Beijing City, Daxing District branch of Beijing economic and Technological Development Zone, thirteen street, 18 Hospital No. 1 building 10 layer 1005

Applicant after: Beijing Aerospace Maiwei Technology Co.,Ltd.

Address before: 101111 Beijing City, Daxing District branch of Beijing economic and Technological Development Zone, thirteen street, 18 Hospital No. 1 building 10 layer 1005

Applicant before: BEIJING MWAY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170915