CN203346357U - 一种用于igcc电站的合成气显热回收系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于IGCC电站合成气显热回收系统，包括洗涤前合成气显热回收系统、洗涤塔以及洗涤后合成气显热回收系统两个子系统；旁路阀的一端通过旁路阀前管道连接陶瓷过滤器，另一端通过旁路阀后管道连接洗涤塔的入口；合成气输入管道一端连接旁路阀前管道，另一端连接换热器的壳侧入口，合成气输入管道上设有第一隔离阀；合成气输出管道一端连接换热器的壳侧出口，另一端连接旁路阀后管道，合成气输出管道上设有第二隔离阀；低压汽包的出口通过低压给水管道连接换热器的管侧入口；换热器的管侧出口通过低压饱和蒸汽管道连接低压汽包入口；洗涤塔出口连接洗涤后合成气显热回收系统。本实用新型满足了IGCC电站整体工艺链的要求。

Description

一种用于IGCC电站的合成气显热回收系统
技术领域：
本实用新型涉及IGCC（整体煤气化-燃气蒸汽联合循环）技术领域，属于IGCC整体化热力系统的组成部分，特别涉及一种用于IGCC电站的合成气显热回收系统。 
背景技术：
IGCC（整体煤气化-燃气蒸汽联合循环）发电技术是把煤气化和燃气—蒸汽联合循环系统有机集成的一种洁净煤发电技术。煤经过气化产生合成气，再采用成熟的化工净化及回收工艺处理合成气，处理后的合成气驱动燃气透平发电，再利用高温排气在余热锅炉中产生的蒸汽驱动蒸汽透平发电。 
IGCC主要包括如下工艺系统：煤气化系统、合成气净化系统、空气分离系统、联合循环系统。 
煤气化系统中洗涤塔前可利用合成气温降约150℃，需要在联合循环系统中寻找一种合适的冷媒介质吸收这部分显热；煤气化系统中净化装置I前后合成气温降约60℃，需要在联合循环系统中寻找一种合适的冷媒介质吸收这部分显热。 
实用新型内容：
本实用新型的目的在于提供一种用于IGCC电站的合成气显热回收系统，尽可能回收洗涤塔前后合成气温降释放的显热。 
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 
一种用于IGCC电站合成气显热回收系统，包括洗涤前合成气显热回收 系统、洗涤塔以及洗涤后合成气显热回收系统两个子系统；所述洗涤前合成气显热回收系统包括换热器、第一隔离阀、第二隔离阀、旁路阀、低压汽包、旁路阀前管道、旁路阀后管道、合成气输入管道和合成气输出管道；旁路阀的一端通过旁路阀前管道连接陶瓷过滤器，另一端通过旁路阀后管道连接洗涤塔的入口；合成气输入管道一端连接旁路阀前管道，另一端连接换热器的壳侧入口，合成气输入管道上设有第一隔离阀；合成气输出管道一端连接换热器的壳侧出口，另一端连接旁路阀后管道，合成气输出管道上设有第二隔离阀；低压汽包的出口通过低压给水管道连接换热器的管侧入口；换热器的管侧出口通过低压饱和蒸汽管道连接低压汽包入口；洗涤塔的出口连接洗涤后合成气显热回收系统。 
本实用新型进一步的改进在于：洗涤后合成气显热回收系统包括净化装置I、凝汽器热井、给水加热器热和净化装置II；洗涤塔的出口通过第一管道连接净化装置I的壳侧入口，净化装置I的壳侧出口通过第二管道连接净化装置II；凝汽器热井的出口通过第三管道连接净化装置I的管侧入口，净化装置I的管侧出口通过第四管道连接给水加热器。 
本实用新型进一步的改进在于：加热器为管壳式换热器或翅片管式换热器。 
本实用新型进一步的改进在于：还包括第一PI控制器、第一调节阀、第二PI控制器和第二调节阀；低压饱和蒸汽管道上设有第一调节阀；第一PI控制器，用于采集第一调节阀出口的压力与设定值进行比较，控制第一调节阀的流量；低压给水管道上设有第二调节阀；第二PI控制器，用于采集第一调节阀出口的温度数据与设定值进行比较，控制第二调节阀的流量。 
本实用新型进一步的改进在于：还包括第三PI控制器和第三调节阀；第三管道上设有第三调节阀；第三PI控制器，用于采集第四管道的温度数据与设定值进行比较，控制第三调节阀的流量。 
本实用新型进一步的改进在于：还包括第一PI控制器、第一调节阀、第二PI控制器和第二调节阀；低压饱和蒸汽管道上设有第一调节阀；第一PI控制器，用于采集第一调节阀出口的压力与设定值进行比较，控制第一调节阀的流量；低压给水管道上设有第二调节阀；第二PI控制器，用于采集合成气输入管道的流量、第一调节阀出口的温度数据与设定值进行比较，控制第二调节阀的流量。 
本实用新型中，洗涤前合成气显热回收系统冷媒介质为低压汽包来给水；洗涤前合成气显热回收系统中还设有控制冷媒介质给水的流量调节阀和回收显热后产生的低压蒸汽压力调节阀及PI控制器，最大限度地回收热量，实现冷媒介质的流量和低压蒸汽压力的快速调节，此调节阀为等百分比流量特性。洗涤后合成气显热回收系统冷媒介质为凝汽器热井来凝结水。洗涤后合成气显热回收系统中还设有控制凝结水加入量的流量调节及PI控制器，此调节阀选用等百分比流量特性，实现被控参数的快速调节。洗涤前合成气显热回收系统流量调节阀为抛物线流量特性、直线流量特性或快开流量特性。洗涤后合成气显热回收系统流量调节阀为抛物线流量特性、直线流量特性或快开流量特性。 
本实用新型采用开环控制或PI闭环控制方式实现被控参数的快速高品质调节。开环是按照设计的目标值采用逼近的控制方式实现参数的控制；PI闭环控制一是通过测量参数与设定值进行比较然后进行PI运算，实现参数的高品质调节；利用热量平衡原理，采用变参数PI闭环控制，在放热量一定的情况 下，设定值可根据合成气的参数（温度、压力）变化而变化，实现参数的高品质调节。 
相对于现有技术，本实用新型优点是： 
1、一种用于IGCC电站的合成气显热回收系统，体现了IGCC工艺链的整体性，将IGCC工艺链上的煤气化系统和联合循环系统有机关联起来。在联合循环子系统选用合适的冷媒介质，吸收煤气化子系统中合成气因温降而释放出的大量显热。 
2、煤气化子系统中洗涤塔前可利用合成气温降约150℃，利用联合循环子系统中低压汽包来的低压给水吸收这部分显热，低压给水经吸热后生成同等压力下的饱和蒸汽返回至低压汽包，维持汽包压力并加热进入低压汽包水箱的其他冷凝水。 
3、煤气化子系统中净化装置I可利用合成气温降约60℃，利用联合循环子系统中凝汽器热井来的凝结水吸收这部分显热，凝结水经吸热升温后进入余热锅炉给水加热器。 
4、在洗涤塔前合成气显热回收系统设置了旁路系统，当换热器出现故障或出现堵灰现象时，旁路系统打开，并关闭换热器前后隔离阀，切断换热器，以便进行检修和维护。 
5、实现对系统参数的快速高品质调节，可采用开环控制或PI闭环控制方式实现被控参数的快速高品质调节。开环是按照设计的目标值采用逼近的控制方式实现参数的控制；PI闭环控制一是通过测量参数与设定值进行比较然后进行PI运算，实现参数的高品质调节。 
6、为实现变参数的高品质调节，可采用变参数PI闭环控制，在放热量一 定的情况下，设定值可根据合成气的参数（温度、压力）变化而变化，实现被控参数的快速和精确调节。 
本实用新型满足了IGCC电站整体工艺链的要求；合成气显热回收系统设计合理，热量达到平衡，增加了电站的经济性。 
附图说明：
图1-1为一种用于IGCC电站的合成气显热回收系统实施例一示意图； 
图1-2为一种用于IGCC电站的合成气显热回收系统实施例二示意图； 
图1-3为一种用于IGCC电站的合成气显热回收系统实施例三示意图； 
图中：1、陶瓷过滤器；2、洗涤塔；3、加热器；4、低压汽包；5、隔离阀；6、隔离阀；7、旁路阀；8、净化装置I；9、净化装置II；10、凝汽器及热井；11、给水加热器；20、旁路阀前管道；30旁路阀后管道；40、合成成气输入管道；50、合成气输出管道；60、低压给水管道；70、低压饱和蒸汽管道；80、管道；90、管道；100、管道；110、凝结水升温后管道。 
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述： 
实施例一 
参见图1-1，本实用新型一种用于IGCC电站合成气显热回收系统，包括洗涤前合成气显热回收系统、洗涤塔2以及洗涤后合成气显热回收系统两个子系统。 
洗涤前合成气显热回收系统包括换热器3、隔离阀5、隔离阀6、旁路阀7、低压汽包4；换热器3的壳侧入口连接隔离阀5及合成气输入管道40；换 热器3的壳侧出口连接隔离阀6及合成气输出管道50；在旁路阀7关闭的状态下，换热后的合成气经过合成气输出管道50并通过旁路阀后管道30进入洗涤塔2的入口。 
旁路系统包括旁路阀7、旁路阀前管道20、旁路阀后管道30；旁路阀7正常为关闭状态；当换热器3出现故障或出现堵灰现象时，旁路阀7打开，隔离阀5、隔离阀6关闭，360℃粗合成气经过陶瓷过滤器1除尘的除尘后合成气经过旁路阀前管道20、旁路阀7、旁路阀后管道30进入洗涤塔2入口，以便机组运行和检修维护。 
低压汽包4来的低压给水通过低压给水管道60连接换热器3的管侧入口；吸收显热后的饱和蒸汽从换热器3的管侧出口接出，通过低压饱和蒸汽管道70返回至低压汽包4。 
加热器3为管壳式换热器、翅片管式换热器或螺旋管式换热器。 
洗涤前合成气显热回收系统流量调节阀为等百分比流量特性、抛物线流量特性、直线流量特性或快开流量特性。 
洗涤后合成气显热回收系统包括净化装置I8、凝汽器热井10、给水加热器热11；经洗涤塔2洗涤后合成气经过管道80进入净化装置I8入口，完成I阶段净化后的合成气从净化装置I8出口接出，经过管道90进入净化装置II9入口。 
由凝汽器热井10来的经升压后的凝结水经管道100进入净化装置I8吸收热量，凝结水升温后经管道110进入余热锅炉给水加热器11。 
洗涤后合成气显热回收系统流量调节阀为等百分比流量特性、抛物线流量特性、直线流量特性或快开流量特性。 
实施例二 
参见图1-2，本实用新型实施例二中，增加第一PI控制器、第一调节阀83、第二PI控制器、第二调节阀82、第三PI控制器和第三调节阀81。 
低压饱和蒸汽管道70上设有第一调节阀83，第一PI控制器采集第一调节阀出口的压力与设定值进行比较，控制第一调节阀83的流量。 
低压给水管道60上设有第二调节阀82，第二PI控制器采集第一调节阀83出口的温度数据与设定值进行比较，控制第二调节阀82的流量。 
管道100上设有第三调节阀81，第三PI控制器采集管道110的温度数据与设定值进行比较，控制第三调节阀81的流量。 
本实用新型用于IGCC电站合成气显热回收调节系统中，采用开环控制或PI闭环控制方式实现被控参数的快速高品质调节。开环是按照设计的目标值采用逼近的控制方式实现参数的控制；PI闭环控制一是通过测量参数与设定值进行比较然后进行PI运算，实现参数的高品质调节。 
实施例三 
参见图1-3，其与实施例二的不同之处在于利用热量平衡原理，采用变参数PI闭环控制，在放热量一定的情况下，设定值可根据合成气的参数（温度、压力）变化而变化，而低压给水吸热量保持不变，生成同等压力下的饱和蒸汽返回至低压汽包，维持汽包压力并加热进入低压汽包水箱的其他冷凝水。 
低压给水管道60上设有第二调节阀82，第二PI控制器采集合成气输入管道40的流量、第一调节阀83出口的温度数据与设定值进行比较，控制第二调节阀82的流量。 
与实施例二的不同之处还在于，控制系统以合成气的流量为基准，控制 低压给水的加入量的第一等百分比调节阀，控制加热器出口低压饱和蒸汽温度，控制加热器出口低压饱和蒸汽压力的第二等百分比调节阀，控制加热器出口的低压饱和蒸汽压力与动力岛的蒸汽压力相匹配。 
本实用新型的温度控制PI还可利用热量平衡的原理以合成气的热值信号作为设定值，跟踪合成气热量变化实现控制的目的。本实用新型采用两个PI比例积分控制器实现加热器出口温度和压力控制的目的。 
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型/实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型/实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型/实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型/实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型/实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。 

Claims (6)

1.一种用于IGCC电站合成气显热回收系统，其特征在于：包括洗涤前合成气显热回收系统、洗涤塔（2）以及洗涤后合成气显热回收系统两个子系统；
所述洗涤前合成气显热回收系统包括换热器（3）、第一隔离阀、第二隔离阀、旁路阀（7）、低压汽包（4）、旁路阀前管道（20）、旁路阀后管道（30）、合成气输入管道（40）和合成气输出管道（50）；旁路阀（7）的一端通过旁路阀前管道（20）连接陶瓷过滤器（1），另一端通过旁路阀后管道（30）连接洗涤塔（2）的入口；合成气输入管道（40）一端连接旁路阀前管道（20），另一端连接换热器（3）的壳侧入口，合成气输入管道（40）上设有第一隔离阀；合成气输出管道（50）一端连接换热器（3）的壳侧出口，另一端连接旁路阀后管道（30），合成气输出管道（50）上设有第二隔离阀；低压汽包（4）的出口通过低压给水管道（60）连接换热器（3）的管侧入口；换热器（3）的管侧出口通过低压饱和蒸汽管道（70）连接低压汽包（4）入口；
洗涤塔（2）的出口连接洗涤后合成气显热回收系统。
2.根据权利要求1所述的一种用于IGCC电站合成气显热回收系统，其特征在于：洗涤后合成气显热回收系统包括净化装置I（8）、凝汽器热井（10）、给水加热器热（11）和净化装置II（9）；洗涤塔（2）的出口通过第一管道连接净化装置I（8）的壳侧入口，净化装置I（8）的壳侧出口通过第二管道连接净化装置II（9）；凝汽器热井（10）的出口通过第三管道连接净化装置I（8）的管侧入口，净化装置I（8）的管侧出口通过第四管道连接给水加热器（11）。
3.根据权利要求1所述的一种用于IGCC电站合成气显热回收系统，其特征在于：加热器（3）为管壳式换热器或翅片管式换热器。
4.根据权利要求2所述的一种用于IGCC电站合成气显热回收系统，其特征在于：还包括第一PI控制器、第一调节阀、第二PI控制器和第二调节阀；
低压饱和蒸汽管道（70）上设有第一调节阀；第一PI控制器，用于采集第一调节阀出口的压力与设定值进行比较，控制第一调节阀的流量；
低压给水管道（60）上设有第二调节阀；第二PI控制器，用于采集第一调节阀出口的温度数据与设定值进行比较，控制第二调节阀的流量。
5.根据权利要求4所述的一种用于IGCC电站合成气显热回收系统，其特征在于：还包括第三PI控制器和第三调节阀；第三管道上设有第三调节阀；第三PI控制器，用于采集第四管道的温度数据与设定值进行比较，控制第三调节阀的流量。
6.根据权利要求2所述的一种用于IGCC电站合成气显热回收系统，其特征在于：还包括第一PI控制器、第一调节阀、第二PI控制器和第二调节阀；
低压饱和蒸汽管道（70）上设有第一调节阀；第一PI控制器，用于采集第一调节阀出口的压力与设定值进行比较，控制第一调节阀的流量；
低压给水管道（60）上设有第二调节阀；第二PI控制器，用于采集合成气输入管道（40）的流量、第一调节阀出口的温度数据与设定值进行比较，控制第二调节阀的流量。
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