CN201137517Y - 混合煤气直燃式发电设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于发电装置领域，具体涉及一种混合煤气直燃式发电设备。包括固定床制气装置，与固定床制气装置连接的储气柜，其特征在于储气柜通过管路与燃气发动机连接，燃气发动机通过联轴器与发电机连接，燃气发动机上设有混合器和空滤器。本实用新型具有使用安全可靠、发电成本低、使用灵活、适用范围广的优点。

Description

混合煤气直燃式发电设备
技术领域
本实用新型属于发电装置领域，具体涉及一种混合煤气直燃式发电设备。
背景技术
固定床制混合煤气直燃式发电工艺，是指采用固定床式煤气发生炉，将煤气化生成混合煤气，其主要可燃成分是CO(26％～32％)、H2(13％～15％)、CH4(1.5％～2.5％)、CmHn(0.2％～0.4％)等，以及不可燃气体N2(49％～51％)和CO2(5％～6％)等。
随着世界经济的快速发展，以不可再生的石化能源迅速减少，以石油为原料的燃料成本不断的增加，以中国为例，我国的国情是“贫油、少气、富煤”。然而，煤炭资源虽然储藏量丰富，但主要集中在西北部和华北北部，而用电负荷主要集中在东部沿海地区；我国适宜建水电的地方大部分在西南地区。因此，远距离大容量输电和受端高密度受电这一现实，造成西电东送和大型电站群的电力输送，将是我国电力工业长期面临的问题。随着世界范围内的环保问题和能源问题，采用各种可燃性气体发电，在各个国家都受到重视。专利87105691.7，提供了一种采用煤气发生炉制取水煤气，并用水煤气来发电的工艺方法，其能够提供的最大动力符合为40kw～50kw；专利200410091177.3，采用煤、电厂废气配入氢气联产清洁煤气发电制取清洁燃料的工艺，也可以采用焦炉气以及炼钢气等，分别配入CO或者是H2，从而生产出清洁煤气，并用来发电，工艺流程较为复杂，较多的对废气进行了回收利用，其使用范围和场地等灵活性较差；专利200610008889.3，提供了一种采用LNG(液化天然气)导入到燃气轮机中发电的设施；专利200510023498.4涉及一种燃气发电机，它采用的气源可以是天然气或液化石油气，或沼气。专利99100992.4涉及的是用煤炭或石油气化制得的燃气作为燃气轮机的燃料来进行发电，孟凡生，阴秀丽发表在《内燃机》上的文章等综述文章“我国低热值燃气内燃机的研究现状”比较翔实的介绍了各种气体作为发电热源的情况。
纵观国内外的专利与相关的论文文献，天然气、沼气、煤层气、高炉煤气、焦炉煤气等等，在国内外都有用来发电的报道。特别是天然气，在欧、美、日等发达国家，用于兆瓦级及以下的发电机组，大多以天然气为燃料，并采用燃气轮机或微型的燃气轮机或者是内燃机作为原动机，截至目前，少有固定床制煤气为燃料发电的报道，特别是以混合煤气为燃料以内燃机为原动机发电的报道，在各种论文文献、专利中均未见报道。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种利用混合煤气为燃料以内燃机为原动机发电的混合煤气直燃式发电设备。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
一种混合煤气直燃式发电设备，包括固定床制气装置，与固定床制气装置连接的储气柜，其特征在于储气柜通过管路与燃气发动机连接，燃气发动机通过联轴器与发电机连接，燃气发动机上设有混合器和空滤器。
储气柜与燃气发动机之间的管路上设有防气体回流装置、阻火器，电磁阀、调压阀。
所述的防气体回流装置为水封。
所述的混合器为电控混合器。
所述的发电机与控制柜连接。
本实用新型具有使用安全可靠、发电成本低、使用灵活、适用范围广的优点。本实用新型采用固定床制混合煤气作为燃料，以燃气发动机作为原动机，带动发电机发电，是“分布式能源”意义的终端电厂最佳选择。1978年，“分布式能源”的概念在美国得到推广，随后被其它先进国家接受。分布式发电装置是指功率为数千瓦至50MW以下小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求，具有良好的环保性能。它可以位于终端用户附近，建设在工业园区、楼宇、社区里，特别适合于对无法架设电网的边远地区或分散的用户，以及岛屿等，以及对供电安全稳定性要求较高的医院、银行等特殊用户和能源需求较为多样化的用户。这种供能方式的优点是可进行遥控和监测区域电力质量和性能，输电损失少，运行安全可靠，使用范围广。
以固定床发生炉方式制造煤气因其操作安全、投资省、气化效率高、环保等特点被广泛的应用到陶瓷、钢铁、化工、建材等工业企业中。而在某些地区和企业，特别在一些连续性的生产线，如陶瓷窑炉生产线，有色金属冶炼生产线等，一旦出现停电事故，将造成巨大的经济损失，这类企业都备有柴油发电机组，但是随着石油价格的快速增长，柴油发电的成本相对于电网的电价大幅度增加。以陶瓷厂为例，一个煤气站可以同时供几条陶瓷烧制生产线，从中分出一部分混合气体，可以带动几台内燃发电机组，这部分电力成本比大电网的成本低，同时又是电网异常时系统内的最佳应急选择，为生产的连续性提供了可靠的保证。对于某些较为偏远的地区(山区、海岛等)，相对于大型的电力输送成本昂贵，如果采用一套固定床式煤气发生炉生产混合煤气，并用来发电，运输石化能源煤的称本是相对较低的，同时它不像天然气那样受到地理的较大制约。经实验，本实用新型选用J12V190DD发动机和1FC6406-4LA42-Z电动机，在中北陶瓷有限公司生产线上经过连续两个月的运行，产生的电能主要用于陶瓷厂内部球磨机的和煤气站风机的正常运行，对于中等热值的煤气，其发电能力为每2立方米标气产生1千瓦时电能，按照当前的市场价格，千瓦时电能的价格不足柴油发电价格的1/2，是当前大电网价格80％。实践证明，该装置效果良好，千瓦时电能的成本远远低于天然气和油类发电成本，也低于大型电网的电力成本。
附图说明
附图为本实用新型的示意图。
如图中所示：1储气柜；2水封；3阻火器；4电磁阀；5调压阀；6电控混合器；7空滤器；8燃气发动机；9发电机；10控制柜；11电力用户；12电网；13固定床制气装置。
具体实施方式
如附图所示，固定床制气装置13产生的混合煤气经过除尘、脱硫、干燥处理后进入储气柜1，储气柜1容量较大，为了适应燃气发动机8负荷的变动，起到相应的缓冲作用，并经过防止气体回流的水封2，阻火器3后，在电磁阀4和调压阀5的作用下，进入电控混合器6内，在电控混合器6内，与从空滤器7进入的空气混合，根据相应的压力，气体成分、混合浓度等要素进行相应的调整后，输入到燃气发动机8内。在燃气发动机8气缸内燃烧推动活塞做功，带动曲轴旋转，从而输出动力，燃气发动机8通过联轴器与发电机联接，带动发电机9产生电能，通过控制柜10整流并输送给电力用户11和电网12上。
燃气发动机8带动发动机9发电的工作原理如下：燃气进入燃气发动机8，空气进入电控混合器6混合后，通过烟气涡轮增压器增压、冷却器冷却后进入气缸，经火花塞高压点火，燃烧膨胀，推动活塞做功，带动曲轴转动，通过发电机9输出电能。燃气发动机8产生的烟气经排气管、换热装置、消声器、烟囱排到室外。燃气发动机8的冷却与一般的汽油、柴油发动机一样，用水冷却。
在上述过程中产生的热水可用于冬季采暖及提供生活热水实现热电联产。机组输出的热水可与热水型吸收式溴化锂制冷机连接，用于夏季制冷，实现热、电、冷三联供。机组还可与热水锅炉并联连接，提供更多的热量。这样，既简化了系统，节省了占地面积，利于运行维护，又降低了系统总造价。本实用新型还配有全自动电脑控制系统，可实现远程控制。本实用新型的发电效率通常达30％～40％，热效率逾50％，总效率可达到90％。
本实用新型输出低压电力(如400V)，经过变压系统升压至高压(如10kV)。在技术上可采取独立运行、区域内部并网的方式，必要时可与电网不间断切换，也可以采取与电力公司的配电系统并联(并网或上网)。发电机机组采用微机控制，具有以下功能：燃气发动机8自身的保护功能；自动负载跟踪调节功能；自动同步并网功能；逆功率保护功能等。本实用新型设置了完善的安全保护装置，一旦机组出现故障，会自动掉闸，与电网断开，自动停机。
本实用新型的电力输出运行模式如下：并网运行-发电机供基本负荷或始终控制一定的购买电量；上网运行-发电机满负荷或大负荷运行，多余电量上网销售；独立运行-发电系统单独运行为负载供电，或作为应急备用电源。

Claims (5)

1、一种混合煤气直燃式发电设备，包括固定床制气装置，与固定床制气装置连接的储气柜，其特征在于储气柜通过管路与燃气发动机连接，燃气发动机通过联轴器与发电机连接，燃气发动机上设有混合器和空滤器。
2、根据权利要求1所述的混合煤气直燃式发电设备，其特征在于储气柜与燃气发动机之间的管路上设有防气体回流装置、阻火器、电磁阀、调压阀。
3、根据权利要求2所述的混合煤气直燃式发电设备，其特征在于所述的防气体回流装置为水封。
4、根据权利要求1所述的混合煤气直燃式发电设备，其特征在于所述的混合器为电控混合器。
5、根据权利要求1所述的混合煤气直燃式发电设备，其特征在于所述的发电机与控制柜连接。
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