CN110307088A - 一种提高igcc电站燃机冬季运行稳定性的装置和方法 - Google Patents
一种提高igcc电站燃机冬季运行稳定性的装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110307088A CN110307088A CN201910704190.8A CN201910704190A CN110307088A CN 110307088 A CN110307088 A CN 110307088A CN 201910704190 A CN201910704190 A CN 201910704190A CN 110307088 A CN110307088 A CN 110307088A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- combustion engine
- temperature
- compressor inlet
- turbine
- exhaust gas
- 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
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 37
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 10
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- 238000010795 Steam Flooding Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/08—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/16—Control of working fluid flow
- F02C9/20—Control of working fluid flow by throttling; by adjusting vanes
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
本发明公开了一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置和方法，通过在透平出口与压气机进口之间连接一根废气回注管道，将透平出口处的部分废气引入到燃机压气机进口处，与进口空气混合，该在冬季环境温度较低时，不仅能够提高燃机进气温度，而且能够将燃机进气空气流量降低至合格水平，从而能够有效的解决由于冬季环境温度降低造成的燃烧不稳定，燃烧室蜂鸣的报警频繁的问题。
Description
技术领域
本发明属于IGCC电站技术领域，具体涉及一种利用燃机的部分废气回注压气机来提高燃机冬季运行稳定性的装置和方法。
背景技术
整体煤气化联合循环发电系统(IGCC电站)，是将煤气化技术和燃气-蒸汽联合循环相结合的先进发电系统，既有较高的发电效率，又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在IGCC电站中，气化炉产生的合成气燃料送入燃机做功，燃机排出的废气加热余热锅炉而产生蒸汽，蒸汽驱动汽轮机进一步做功。燃机在IGCC站中起到了承上启下的作用，其运行的稳定性、可靠性，是整个电站稳定、安全运行的保证。
某IGCC电站的燃机系统在冬季环境温度低于15℃时，燃烧室内火焰燃烧不稳定，主要表现为燃烧室内路蜂鸣监视系统检测出压力波动大于80mbar的持续时间大于0.4s的报警信号频繁出现。而且环境温度与蜂鸣信号具有一致的相关性，环境温度越高，蜂鸣消失；环境温度越低，蜂鸣越频繁。频繁的蜂鸣报警，不仅能导致过燃料切换回燃油工况或跳机事件，也有可能造成燃烧室隔热瓦裂纹等事故。
通过理论计算分析，影响燃机燃烧室燃烧稳定性运行的主要原因有两点，一方面为冬季环境温度降低导致空气的密度提高，在压气机的进口导叶角度不变的情况下，燃烧室进口空气质量流量增加；另一方面为冬季环境温度降低，也导致了燃烧室进口空气温度降低。
发明内容
针对上面所述背景，本发明目的是提出一种利用燃机的部分废气回注来提高燃烧室进气口温度、同时降低压气机进气空气质量，进而提高冬季运行稳定性的装置和方法。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置，包括压气机进口与透平出口，所述压气机进口处的空气经压气机压缩后与合成气燃料一并进入燃烧室，燃烧室中燃烧后产生的高温燃气进入透平做功，透平的动力输出端连接有发电机，所述透平用于驱动燃机发电机发电；所述透平连接有用于排出废气的透平出口；所述压气机进口与透平出口之间还设置有废气回注管道，所述废气回注管道上设置有流量调节阀。
进一步的，由于压气机的抽吸作用，所述压气机进口处的空气压力为-0.1KPa～-0.5KPa，所述透平出口的相对压力为1Kpa～4KPa。
进一步的，所述流量调节阀用于控制透平出口到压气机进口的废气回注量。
进一步的，所述流量调节阀用于控制废气回注量占压气机进口进入空气总量为0.1％～10％。
进一步的，所述废气回注管道上还设置有备用调节阀。
进一步的，还包括控制系统，所述控制系统包括温度传感器和处理器；
所述温度传感器设置在压气机进口，用于采集压气机进口内的混合气的温度传送给处理器，处理器将接收到的混合气的温度值与预设温度值进行比较，并根据比较结果输出控制信号控制流量调节阀的开度调整。
本发明还公开了一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的方法，当压气机进口处的空气温度值低于设定值时，打开流量调节阀，透平出口的废气通过废气回注管道进入压气机进口与空气进行混合，提升混合气的温度。
进一步的，通过控制流量调节阀的开度来调节废气回注量，根据环境温度的变化，当环境温度越低，阀门开度越大；环境温度提高，适度地减小阀门开度。
进一步的，根据压气机进口的混合气温度与设定温度进行比较，通过比较结果控制流量调节阀的开度调节，当混合气温度低于设定温度时，增加流量调节阀的开度；当混合气温度高于设定温度时，减小流量调节阀的开度。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果，本发明通过合理的结构设计，将部分高温废气引入燃机，与压气机进口的空气进行混合，提高了进口的空气温度，同时也降低了燃烧室进口的空气量，从而可以有效的解决由于冬季环境温度低于引起的燃机燃烧室运行不稳定的问题；而且，本装置的结构设计合理，不需要额外增加动力装置，充分了利用了压气机进口和透平出口之间的压差，在压差的作用下，废气能够顺畅的从透平出口流向压气机进口进行混合，装置结构简单，稳定性高，并且混合效果好。
进一步的，本发明的装置还包括控制系统，通过控制系统的引入实现了控制的自动化，提高了控制的准确度并同时降低了工人的劳动强度。
进一步的，通过备用调节阀的增加，方便装置的检修也进一步保障了设备的稳定运行。
另外，本发明的结构设计巧妙，不需要对燃机本体结构以及控制逻辑进行较大的改造，解决燃机低温不稳定燃烧造成的蜂鸣现象，原理简单，实施方便，具有较高的市场推广前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图中：压气机1，燃烧室2，透平3，燃机发电机4，透平出口5，废气回注管道6，压气机进口7，合成气燃料8，流量调节阀9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置，主要包括在压气机进口7与透平出口5之间设置一根废气回注管道6，以及废气回注管道6上的流量调节阀9，燃机在正常运行工况下，压气机进口7处的空气经压气机1压缩后与合成气燃料8一并进入燃烧室2参与燃烧，燃烧后产生的高温燃气进入透平3做功，透平3驱动燃机发电机4发电，透平出口5处的废气的温度一般大于530℃，相对压力为1Kpa～4KPa。
压气机进口7空气的温度与环境温度相等，冬季最低约-30℃，夏季温度最高约50℃，由于压气机的抽吸作用，压气机进口7处的相对压力-0.1KPa～-0.5KPa；在冬季环境温度较低导致空气的密度提高，在压气机1的进口导叶角度不变的情况下，燃烧室进口7空气质量流量增加；另一方面，冬季环境温度降低，也导致了燃烧室进口空气温度降低。此时打开废气回注管道6上的流量调节阀9，由于透平出口5处的废气压力高，而压气机进口7处压力较低，由于压差的作用，通过流量调节阀9对废气流量的调节，从而实现部分高温废气由透平出口5被引入压气机进口7，与压气机进口7处的空气混合后进入压气机1参与压缩。经过与部分高温废气混合后的空气，一方面温度提高了，另一方面由于温度的提高，燃烧室进口的空气质量流量也下降到合格的水平，从而保证了燃机在冬季较低环境温度下稳定运行。
在本发明的某一具体实施例中，经过计算，废气回注量占空气总量为3％，可将空气进口温度提高约20℃。
并且，在夏季环境温度较高时，由于不存在燃烧室不稳定燃烧的情况，通过关闭流量调节阀9，使得废气回注管道6内的废气不与压气机进口处的空气参与混合，燃机恢复至原工作状态；该装置和方法不需要对燃机本体结构以及控制逻辑进行较大的改造，仅通过一根废气管道即可解决燃机低温不稳定燃烧造成的蜂鸣现象，原理简单，实施方便。
Claims (9)
1.一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置，其特征在于，包括压气机进口(7)与透平出口(5)，所述压气机进口(7)处的空气经压气机(1)压缩后与合成气燃料(8)一并进入燃烧室(2)，燃烧室(2)中燃烧后产生的高温燃气进入透平(3)做功，透平(3)的动力输出端连接有发电机(4)，所述透平(3)用于驱动燃机发电机(4)发电；所述透平(3)连接有用于排出废气的透平出口(5)；所述压气机进口(7)与透平出口(5)之间还设置有废气回注管道(6)，所述废气回注管道(6)上设置有流量调节阀(9)。
2.根据权利要求1所述的一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置，其特征在于，由于压气机(1)的抽吸作用，所述压气机进口(7)处的空气压力为-0.1KPa～-0.5KPa，所述透平出口(5)的相对压力为1Kpa～4KPa。
3.根据权利要求1所述的一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置，其特征在于，所述流量调节阀(9)用于控制透平出口(5)到压气机进口(7)的废气回注量。
4.根据权利要求1所述的一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置，其特征在于，所述流量调节阀(9)用于控制废气回注量占压气机进口进入空气总量为0.1％～10％。
5.根据权利要求1所述的一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置，其特征在于，所述废气回注管道(6)上还设置有备用调节阀。
6.根据权利要求1所述的一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括温度传感器和处理器；
所述温度传感器设置在压气机进口(7)，用于采集压气机进口(7)内的混合气的温度传送给处理器，处理器将接收到的混合气的温度值与预设温度值进行比较，并根据比较结果输出控制信号控制流量调节阀(9)的开度调整。
7.一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的方法，其特征在于，使用权利要求1至6任一项所述的装置，当压气机进口(7)处的空气温度值低于设定值时，打开流量调节阀(9)，透平出口(5)的废气通过废气回注管道(6)进入压气机进口(7)与空气进行混合，提升混合气的温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过控制流量调节阀(9)的开度来调节废气回注量。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据压气机进口(7)的混合气温度与设定温度进行比较，通过比较结果控制流量调节阀(9)的开度调节，当混合气温度低于设定温度时，增加流量调节阀(9)的开度；当混合气温度高于设定温度时，减小流量调节阀(9)的开度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910704190.8A CN110307088A (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 一种提高igcc电站燃机冬季运行稳定性的装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910704190.8A CN110307088A (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 一种提高igcc电站燃机冬季运行稳定性的装置和方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110307088A true CN110307088A (zh) | 2019-10-08 |
Family
ID=68082710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910704190.8A Pending CN110307088A (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 一种提高igcc电站燃机冬季运行稳定性的装置和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110307088A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4271664A (en) * | 1977-07-21 | 1981-06-09 | Hydragon Corporation | Turbine engine with exhaust gas recirculation |
| US20010000049A1 (en) * | 1997-06-27 | 2001-03-22 | Masaki Kataoka | Exhaust gas recirculation type combined plant |
| US20040123601A1 (en) * | 2002-09-17 | 2004-07-01 | Foster Wheeler Energia Oy | Advanced hybrid coal gasification cycle utilizing a recycled working fluid |
| CN106050418A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-10-26 | 上海电气燃气轮机有限公司 | 一种燃气轮机的废气循环利用系统及其作业方法 |
| CN211038840U (zh) * | 2019-07-31 | 2020-07-17 | 中国华能集团有限公司 | 一种提高igcc电站燃机冬季运行稳定性的装置 |
-
2019
- 2019-07-31 CN CN201910704190.8A patent/CN110307088A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4271664A (en) * | 1977-07-21 | 1981-06-09 | Hydragon Corporation | Turbine engine with exhaust gas recirculation |
| US20010000049A1 (en) * | 1997-06-27 | 2001-03-22 | Masaki Kataoka | Exhaust gas recirculation type combined plant |
| US20040123601A1 (en) * | 2002-09-17 | 2004-07-01 | Foster Wheeler Energia Oy | Advanced hybrid coal gasification cycle utilizing a recycled working fluid |
| CN106050418A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-10-26 | 上海电气燃气轮机有限公司 | 一种燃气轮机的废气循环利用系统及其作业方法 |
| CN211038840U (zh) * | 2019-07-31 | 2020-07-17 | 中国华能集团有限公司 | 一种提高igcc电站燃机冬季运行稳定性的装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101403654B (zh) | 一种用于燃气轮机涡轮叶片的双工质冷却实验系统 | |
| EP2959128B1 (en) | Gas turbine with fuel composition control | |
| RU2013113114A (ru) | Система и способ генерации энергии | |
| CN101900331A (zh) | 一种低温等离子旋流煤粉点火燃烧器 | |
| JP2012087789A (ja) | 半閉鎖動力サイクルシステムを制御するシステム及び方法 | |
| CN212337386U (zh) | 一种深度调峰燃气轮机叶片冷却及疲劳试验系统 | |
| CN110307088A (zh) | 一种提高igcc电站燃机冬季运行稳定性的装置和方法 | |
| CN201810401U (zh) | 煤炭地下气化联合循环发电系统中的煤气热值调配装置 | |
| CN211038840U (zh) | 一种提高igcc电站燃机冬季运行稳定性的装置 | |
| CN111425266A (zh) | 一种深度调峰燃气轮机叶片冷却疲劳试验系统及方法 | |
| CN110043883B (zh) | 一种生物质气蒸汽发生器 | |
| CN207701225U (zh) | 一种燃气轮机燃料热值调整装置 | |
| CN110173357A (zh) | 一种冷热电联供系统及方法 | |
| CN212319677U (zh) | 一种辅助燃煤机组的宽负荷脱硝与稳燃系统 | |
| CN109356717A (zh) | Lng燃气轮机及其效率提升装置和方法 | |
| CN201844394U (zh) | 一种低温等离子旋流煤粉点火燃烧器 | |
| CN211038839U (zh) | 一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统 | |
| CN201672511U (zh) | 一种煤粉燃烧器 | |
| CN206055675U (zh) | 煤气发电锅炉富氧燃烧系统 | |
| CN203478247U (zh) | 生物质气燃烧器 | |
| RU56969U1 (ru) | Газотурбинная установка | |
| CN110375330A (zh) | 一种分级供氧燃烧室及燃气轮机分级供氧燃烧方法 | |
| RU2711260C1 (ru) | Парогазовая установка | |
| CN203231530U (zh) | 高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统 | |
| CN103438456A (zh) | 生物质气燃烧器 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191008 |