CN112648081A - 一种基于igcc联合循环发电燃料热值调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于IGCC联合循环发电燃料热值调控方法，包括如下步骤：第一次热值调整；第二次热值调整；热值监测；热值调控。本发明的调控方法采用双点监测，可靠性高，可确保燃机稳定运行。

Description

一种基于IGCC联合循环发电燃料热值调控方法
技术领域
本发明涉及联合循环发电技术领域，尤其涉及一种基于IGCC联合循环发电燃料热值调控方法。
背景技术
IGCC联合循环发电采用合成气为燃料，而合成气由于组分较复杂，不同组分的含量比都会影响热值变化，所以合成气热值变化范围较大，而IGCC电站的燃机的燃料需要一个稳定热值。由于合成气组分较为复杂，为适应燃机不同工况。所以就要通过一定方法调节合成气热值在一定范围内，保证燃机稳定燃烧。IGCC电站净化后，合成气需要经过合成气饱和器对温度和热值的调整才能进入燃机。调节热值分析仪表为单点监视，可靠性差，无法保证燃机的稳定运行。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种采用双点监测，可靠性高，可确保燃机稳定运行的基于IGCC联合循环发电燃料热值调控方法。
本发明提供的一种基于IGCC联合循环发电燃料热值调控方法，包括如下步骤：
第一次热值调整，向主管路内输入干合成气，氮气通过设置有第一调节阀的支管路注入主管路，与所述干合成气一同进入加热器进行加热形成合成气；
第二次热值调整，将蒸汽经设置有第二调节阀的中压管路注入文丘里混合器，同时将所述合成气注入所述文丘里混合器，混合形成湿合成气，所述湿合成气经输入管路进入燃机；
热值监测，通过华白表两路取样，一路与所述输入管路相连通，获取实测热值，另一路通过流量计与所述中压管路相连通，获取计算热值，通过所述实测热值与计算热值的对比监测热值调节；
热值调控，PID控制器接收所述华白表监测的实测热值，所述PID控制器根据接收的实测热值调节所述第二调节阀的开度，调整所述蒸汽的注入量，进而调节燃料的热值。
优选的，调控方法还包括热值限幅调节，通过所述PID控制器设置热值限幅范围，当所述华白表监测的所述实测热值大于或小于所述热值限幅范围时，所述PID控制器控制所述第二调节阀保持当前开度。
优选的，调控方法还包括哼鸣闭锁调节，在所述燃机两侧的燃烧室内的哼鸣测点分别设置差示扫描量热仪，所述差示扫描量热仪均与所述PID控制器相连接。
优选的，所述第二调节阀为液动调节阀。
相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：
本发明的调控方法通过华白表两点监测，获取两组热值，一组为燃料经热值调整后形成的湿合成气的实测热值，另一组为通过流量计测得的蒸汽量，根据蒸汽量计算得出的计算热值，实测热值和计算热值中的干合成气的组分比例是一样的，若不同则热值调节系统存在问题，通过测误差系统报警提示，热值监测准确。通过实测热值，进行蒸汽注入量的调节，确保热值调控准确，使得燃机能够稳定运行，有效的提高了燃机效率。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为基于IGCC联合循环发电燃料热值调控方法的流程框图；
图2为湿合成气露点温度和热值随注蒸量增加的变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于IGCC联合循环发电燃料热值调控方法，包括如下步骤：
S11第一次热值调整，向主管路内输入干合成气，氮气通过设置有第一调节阀的支管路注入主管路，与所述干合成气一同进入加热器进行加热形成合成气；
S12第二次热值调整，将蒸汽经设置有第二调节阀的中压管路注入文丘里混合器，同时将所述合成气注入所述文丘里混合器，混合形成湿合成气，所述湿合成气经输入管路进入燃机；
S13热值监测，通过华白表两路取样，一路与所述输入管路相连通，获取实测热值，另一路通过流量计与所述中压管路相连通，获取计算热值，通过所述实测热值与计算热值的对比监测热值调节；
S14热值调控，PID控制器接收所述华白表监测的实测热值，所述PID控制器根据接收的实测热值调节所述第二调节阀的开度，调整所述蒸汽的注入量，进而调节燃料的热值。
在本实施例中，整个IGGC热值调控系统包括三部分，燃料混合部分、分析仪表监测部分和热值调控部分。
燃料混合部分：
由净化岛产生的干合成气经过滤进入主管路，再由空分产生富裕氮气，将气化的高压氮气注入主管路，掺入氮气的量通过第一调节阀进行调节，实现了第一次热值调整。掺入氮气的合成气在经过加热器进行加热后，输入文丘里混合器；
气化炉气包输出蒸汽，经中压管路输入文丘里混合器，与加热后的合成气混合形成湿合成气，注入蒸汽的量通过第二调节阀进行调节，实现了第二次热值调整。湿合成气经输入管路进入燃机。
IGCC热值调整通过注入蒸汽和氮气，采用文丘里混合器可充分利用蒸汽温度和压力，在不降低合成气压力的条件下加湿，从而达到调整合成气热值的作用。
分析仪表监测部分：
合成气热值主要依靠华白表分析气体燃料气各组分所占比重计算出热值。华白表有两路取样，同时设有两套华白表分析仪，且两套分析仪表同时测量。
华白表在输入管路测一个实测热值，通过中压管路测一个计算热值。实测热值是经过仪表实际测量出的，而计算热值的是通过的注蒸汽的中压管路上的流量计计算而出。无论是实测热值还是计算热值，其干合成气组分比例都是相同，区别在于水含量不同。两套所测组分值出现偏差，则通过测误差系统提示报警。两个华白表热值不仅提高了设备的可靠性，也可通过华白值对比，监测到管路是否积水，仪表运行是否正常，监测可靠性高。
热值调控部分：
第二调节阀流量设定值(SP)＝(华白表湿合成气热值计算值-常数Q)/常数Q×K×F(合成气流量)+BI(手动修正值)
注蒸汽流量测量值(PV)＝流量计测量值
第二调节阀开度(OP)＝PID控制输出指令
华白表实测湿合成气各组分后，计算出湿合成气及干合成气的热值。根据干合成气热值可计算出需注入的蒸汽流量，作为设定值(SP)，结合实时蒸汽流量测量值(PV)，经过PID控制器调节，输出第二调节阀开度指令，形成单回路调控。
合成气的热值会随着注蒸汽的量值增加而减小少，但是注蒸汽量不能增加过大，因为注蒸汽量影响整个气体组分的组成。在压力恒定下，气体组分又决定了气体露点温度值，为保证燃机的可靠运行，燃料的状态必须是气体，所以燃料的温度一定大于气体组分的露点温度。
IGCC气化炉产生合成气，经过净化脱硫后，组分基本变化不大，同时入口气体以定压模式运行，控制在2.5Mpa。选用Peng-Robinson状态方程，通过Aspen模拟计算得出，湿合成气的露点温度随着注蒸汽的量变化曲线(如图2)。从图2中可以看出湿合成气的露点温度随着注蒸汽的增加而变大，热值是随着注蒸汽量的增大而线性减小。当注蒸汽量超过10％时，露点曲线斜率明显变小，说明在注蒸汽量10％之前，蒸汽含量对湿合成气的露点温度影响较大。随着蒸汽注入的比重增大，气体露点温度与运行设定温度(215℃)接近，增大了华白表计算热值的偏差。
因此在调整热值的时候要控制注蒸汽量，确保运行控制温度高于湿合成气的露点温度。同时也要控制好压力，因为压力的改变也影响湿合成气的露点温度。根据实际情况，将运行温度设定在215℃，运行压力控制在2.5Mpa，注水量10％时，此时的工艺条件和热值最适合，确保燃机的稳定燃烧，设备稳定运行。
在一优选实施例中，调控方法还包括热值限幅调节，通过PID控制器设置热值限幅范围，当华白表监测的实测热值大于或小于热值限幅范围时，PID控制器控制第二调节阀保持当前开度。
在本实施例中，为了防止由于一些原因造成的热值突变，导致注第二调节阀的开度过大或过小，热值剧烈震荡，从而影响机组的稳定运行。
本申请对华白表实测热值设定了热值限幅，当实测热值过高或过低，超出此限幅范围时，PID控制输出指令就会锁定第二调节阀，保持当前开度。防止注蒸汽量过多或过少引起湿合成气热值剧烈震荡。实测湿合成气热值恢复至正常范围后，通过手动复位，就可以恢复第二调节阀的正常调节功能。
在一优选实施例中，调控方法还包括哼鸣闭锁调节，在燃机两侧的燃烧室内的哼鸣测点分别设置差示扫描量热仪，差示扫描量热仪均与PID控制器相连接。
在本实施例中，燃机运行初期经常出现因哼鸣高而触发保护，造成跳机。由于燃料中氢气组分含量较高，燃机初期刚切入湿合成气时，燃烧不稳定，哼鸣值会出现较大波动。在燃机的左右侧燃烧室的哼鸣测点分别引入差示扫描量热仪(DSC)，采用双测点，可靠性并不高。通过哼鸣-流量闭环控制逻辑，实现了二取二控制，燃机运行可靠性大幅提高。
在一优选实施例中，第二调节阀为液动调节阀。注蒸汽量的调节通过液动执行机构进行控制，阀门动作响应快，线性、灵敏度好。
在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于IGCC联合循环发电燃料热值调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一次热值调整，向主管路内输入干合成气，氮气通过设置有第一调节阀的支管路注入主管路，与所述干合成气一同进入加热器进行加热形成合成气；
第二次热值调整，将蒸汽经设置有第二调节阀的中压管路注入文丘里混合器，同时将所述合成气注入所述文丘里混合器，混合形成湿合成气，所述湿合成气经输入管路进入燃机；
热值监测，通过华白表两路取样，一路与所述输入管路相连通，获取实测热值，另一路通过流量计与所述中压管路相连通，获取计算热值，通过所述实测热值与计算热值的对比监测热值调节；
热值调控，PID控制器接收所述华白表监测的实测热值，所述PID控制器根据接收的实测热值调节所述第二调节阀的开度，调整所述蒸汽的注入量，进而调节燃料的热值。
2.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于，还包括热值限幅调节，通过所述PID控制器设置热值限幅范围，当所述华白表监测的所述实测热值大于或小于所述热值限幅范围时，所述PID控制器控制所述第二调节阀保持当前开度。
3.根据权利要求2所述的调控方法，其特征在于，还包括哼鸣闭锁调节，在所述燃机两侧的燃烧室内的哼鸣测点分别设置差示扫描量热仪，所述差示扫描量热仪均与所述PID控制器相连接。
4.根据权利要求3所述的调控方法，其特征在于，所述第二调节阀为液动调节阀。
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