CN205779066U - 一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置，包括燃气发电系统和蒸汽发电系统；所述的燃气发电系统包括压气机；所述的压气机与燃烧室连接，燃烧室与兰炭尾气管道连接，燃烧室的排气口与燃气轮机的气体入口连接，所述的燃气轮机的输出端与第一发电机连接；所述的蒸汽发电系统包括热交换装置，所述的热交换装置的烟气通道一端连接燃气轮机的烟气出口，另一端与烟气排放装置连接；热交换装置的工质通道依次连接蒸汽轮机、直接空冷凝汽器及泵形成工质回路；蒸汽轮机的输出端连接第二发电机。该装置能够将兰炭尾气作为燃料加以利用，替代燃煤用于电，实现最大限度而且高效地利用这一废气资源。
Description
【技术领域】
本实用新型属于发电设备技术领域，涉及一种发电装置，尤其是一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置。
【背景技术】
在直立炭化炉内，以不粘煤、弱粘煤、长焰煤等为原料，炭化温度750℃以下进行中低温干馏生产出的产品为兰炭。兰炭被广泛应用于铁合金、钢铁、化工等行业。在兰炭生产过程中排放的具有一定热值的废气称为兰炭尾气。
经过分析，兰炭废气属于一种混合气体，可燃成分约占40％左右，主要有H2、CH4、CO，低位热值一般在1700—2000Kcal/Nm3之间，是煤低位热值的25％左右，着火温度不到500℃，可以直接点火燃烧，燃烧性能优良，可以作为燃料加以利用。
近几年，随着市场需求量的不断增加，兰炭行业发展迅速，产能在快速增长。我国作为发展中的煤炭大国，也是全世界最大的兰炭生产国。陕西省是目前国内兰炭的主要产地，年产量在4000万吨左右，约占全国总产量的50％。陕西省每年外排兰炭尾气约280亿标方，相当于标准煤560万吨，这些废气，若不加以利用，采取火炬排空燃烧或直接放散，不仅造成资源严重浪费，对环境也造成巨大污染，也不符合国家节能减排的要求以及循环经济的相关政策。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置，该装置能够将兰炭尾气作为燃料加以利用，替代燃煤用于电，实现最大限度而且高效地利用这一废气资源。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术手段：
一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置，包括燃气发电系统和蒸汽发电系统；
所述的燃气发电系统包括压气机、燃烧室和燃气轮机；所述的压气机与燃烧室连接，燃烧室与兰炭尾气管道连接，燃烧室的排气口与燃气轮机的气体入口连接，所述的燃气轮机的输出端与第一发电机连接；
所述的蒸汽发电系统包括热交换装置，所述的热交换装置内设置有工质通道以及与工质通道中的工质进行换热的烟气通道，烟气通道一端连接燃气轮机的烟气出口，另一端与烟气排放装置连接；热交换装置的工质通道依次连接蒸汽轮机、直接空冷凝汽器及泵形成工质回路；蒸汽轮机的输出端连接第二发电机。
所述的热交换装置为余热锅炉。
烟气排放装置为烟囱。
所述的工质通道中工质为水，泵为水泵。
所述的燃烧室输出的燃气温度大于1000℃。
所述的兰炭尾气管道中的兰炭尾气热值LHV＝1700Kal/Nm3。
相对与现有技术，本实用新型具有以下优点：
本实用新型装置包括燃气发电系统和蒸汽发电系统，充分利用兰炭尾气作为热源，分别巧妙地利用燃气轮机和蒸汽轮机组成联合循环进行发电，提高了兰炭尾气的利用效率，联合循环发电的热效率达到40％，比“燃气锅炉+蒸汽轮机”的发电系统，热效率提高近10％。本实用新型将兰炭尾气作为燃料加以利用进行发电，可以替代燃煤，节约化石燃料；同时本实用新型系统采用联合循环方案，发电热效率比常规火力发电机组有很大提高。
【附图说明】
图1为本实用新型的联合循环装置示意图；
其中，1、压气机；2、燃烧室；3、燃气轮机；4、发电机；5、热交换装置；6、烟气排放装置；7、蒸汽轮机；8、发电机；9、直接空冷凝汽器；10、水泵。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：
参见图1，本实用新型一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置包括燃气发电系统和蒸汽发电系统；
具体的地，所述的燃气发电系统包括压气机1、燃烧室2、燃气轮机3和第一发电机4；压气机1的气体出口连接燃烧室2的第一气体入口，燃烧室2的第二气体入口连接兰炭尾气管路，燃烧室2的气体出口连接燃气轮机3的气体入口，燃气轮机3的输出端与第一发电机4连接；
所述的蒸汽发电系统包括余热锅炉5、蒸汽轮机7、第二发电机8和直接空冷凝汽器9；所述的余热锅炉5内设置有工质通道以及与工质通道中的工质进行换热的烟气通道，烟气通道一端连接燃气轮机3的烟气出口，另一端与烟气排放装置6连接；余热锅炉5的工质通道依次连接蒸汽轮机7、直接空冷凝汽器9及泵10形成工质回路；余热锅炉5的工质出口连接蒸汽轮机7，蒸汽轮机7给第二发电机8提供动能，蒸汽轮机7的管路出口连接直接空冷凝汽器9的入口；余热锅炉5的工质入口连接泵10的出口，泵10的入口连接直接空冷凝汽器9的出口。余热锅炉5的的烟气出口连接烟囱6。
蒸汽轮机7的输出端连接第二发电机8。
实施例
本实用新型为一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置，包括压气机1、燃烧室2、燃气轮机3、两个发电机(4、8)、余热锅炉5、蒸汽轮机7、直接空冷凝汽器9及水泵10等。工作过程如下：
1)将空气送入压气机1进行压缩成高压空气；
2)高压空气在燃烧室2与兰炭尾气混合后燃烧，成为高温燃气(一般在1000℃以上)；
3)高温燃气在燃气轮机3中急剧膨胀做功，带动发电机4发出电能；
4)燃气轮机3排出的高温烟气(一般在500℃以上)通过余热锅炉5换热，将工质—水加热成为工质—蒸汽；
5)经过余热锅炉5冷却的烟气通过烟囱6排入大气；
6)工质—蒸汽进入蒸汽轮机7内做功，带动发电机8发出电能；
7)工质—蒸汽做功后成为乏汽，经直接空冷凝汽器9冷却后成为工质—水；
3)工质—水由水泵10送入余热锅炉5，重新开始循环。
以下是本实用新型的工程实例：
以低热值燃气轮机PG6581B-L为例：
·燃料热值：LHV＝5577KJ/Nm3(1334Kal/Nm3)
·输出功率：42MW(不包括燃气压缩机功率)
·热耗率：10420KJ/kwh
·进气量：89370Nm3/h
按兰炭尾气热值：LHV＝1700Kal/Nm3，计算结果如下：
(1)配置1台PG6581B-L型燃气轮机，燃用兰炭尾气输出功率42MW，扣除燃气压缩功率6MW，有效输出功率36MW；配置1台余热锅炉+1台蒸汽轮机19MW，CCPP联合循环合计输出功率55MW。
(2)燃气轮机燃气流量＝89370×5577/(1700×4.18)＝70140Nm3/h。
(3)CCPP热效率＝3600×P/(Q×r)＝55000×3600/(70140×1700×4.18)＝39.72％。
按年运行小时按7000小时计算，该联合循环发电装置年发电量可达3.85亿度，按上网电价0.35元/度计算，年收入约1.3亿元，经济效益非常可观，整个装置的投资回收期大约4年。
该联合循环发电装置年可替代燃煤发电，年节约标煤约14万吨，节能减排效果非常显著，具有推广价值。本实用新型系统简单，发电效率比同等参数的常规火力发电机组高；同时由于兰炭尾气可以直接燃烧，比起常规的火力发电机组，减少了运煤、除灰系统，燃烧系统更为简单，厂用电率也较低。
Claims (6)
1.一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置，其特征在于，包括燃气发电系统和蒸汽发电系统；
所述的燃气发电系统包括压气机(1)、燃烧室(2)和燃气轮机(3)；所述的压气机(1)与燃烧室(2)连接，燃烧室(2)与兰炭尾气管道连接，燃烧室(2)的排气口与燃气轮机(3)的气体入口连接，所述的燃气轮机(3)的输出端与第一发电机(4)连接；
所述的蒸汽发电系统包括热交换装置(5)，所述的热交换装置(5)内设置有工质通道以及与工质通道中的工质进行换热的烟气通道，烟气通道一端连接燃气轮机(3)的烟气出口，另一端与烟气排放装置(6)连接；热交换装置(5)的工质通道依次连接蒸汽轮机(7)、直接空冷凝汽器(9)及泵(10)形成工质回路；蒸汽轮机(7)的输出端连接第二发电机(8)。
2.根据权利要求1所述的一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置，其特征在于，所述的热交换装置(5)为余热锅炉。
3.根据权利要求1所述的一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置，其特征在于，烟气排放装置(6)为烟囱。
4.根据权利要求1所述的一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置，其特征在于，所述的工质通道中工质为水，泵(10)为水泵。
5.根据权利要求1所述的一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置，其特征在于，所述的燃烧室(2)输出的燃气温度大于1000℃。
6.根据权利要求1所述的一种利用兰炭尾气发电的联合循环装置，其特征在于，所述的兰炭尾气管道中的兰炭尾气热值LHV＝1700Kal/Nm3。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107939461A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-04-20 | 青岛宏科达机械科技有限公司 | 一种火力发电燃煤膨胀气体利用设备 |
| CN114909648A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-08-16 | 连云港虹洋热电有限公司 | 一种高效节能的燃煤蒸汽锅炉及其控制系统 |
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- 2016-07-19 CN CN201620762371.8U patent/CN205779066U/zh active Active
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