CN206785440U - 燃煤气发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃煤气发电系统，包括：汽轮机、发电机、锅炉以及安装在所述锅炉内的省煤器、空预器和过热器，汽轮机抽汽传输至所述预热器并作为该预热器的热源，所述预热器对第一管路中的煤气进行预热。本实用新型抽气量加大，冷源损失更低，发电循环效率提高；采用回热加热煤气，回热热量最终用于提高煤气的理论燃烧温度，热能由极低品位提高至极高品位，所以，回热加热煤气在提高发电循环质量方面具有更大的热力学意义。煤气理论燃烧温度的提高使锅炉辐射传热份额加大，锅炉金属消耗量有所降低。

Description

燃煤气发电系统

技术领域

本实用新型属于煤气发电技术领域，具体来说涉及一种燃煤气发电系统。

背景技术

现有煤气发电系统均采用抽汽预热给水，即所谓的回热加热循环降低冷源损失，但由于给水热容量有限，制约了抽气数量，导致煤气发电效率仍然不高，例如高压参数的高炉煤气锅炉发电循环效率只有38％左右，发电系统发电效率不高的原因之一在于：尽管高参数的煤气锅炉发电系统采用了抽汽加热给水的回热循环来降低冷源损失、提高循环效率，但由于给水热容量有限，抽汽率较低，所以制约了系统发电效率。

实用新型内容

针对现有煤气锅炉发电系统抽汽率低、冷源损失高和发电循环效率较低的问题，本实用新型的目的在于提供一种燃煤气发电系统，该燃煤气发电系统利用汽轮机抽汽，同时回热给水与煤气。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种煤气发电方法，包括以下步骤：

1)通过第一管路将煤气输入至锅炉内，同时将助燃的空气输入至锅炉内，使所述煤气在锅炉中燃烧，燃烧后的烟气通过出气管道排出至所述锅炉外；

2)通过第三管路使液态的水输入至锅炉内的管道，所述水在锅炉内吸收煤气的燃烧热量并形成水蒸气，将所述水蒸气通入汽轮机，发电机在所述汽轮机的驱动下发电；

3)在第一管路上安装至少一个预热器，将汽轮机抽汽传输至所述预热器并作为该预热器的热源，所述预热器对第一管路中的煤气进行预热。

在所述步骤3)中，在第三管路上安装至少一个加热器，将汽轮机抽汽传输至所述加热器并作为该加热器的热源，所述加热器对第三管路中液态的水进行预热。

一种燃煤气发电系统，包括：汽轮机、发电机、锅炉以及安装在所述锅炉内的省煤器、空预器和过热器，送气管道的一端口与空气连通，所述送气管道的另一端口穿入至所述锅炉内并与所述空预器的进气口连通；在所述锅炉的侧壁上安装有煤气燃烧器，所述空预器的出气口与第二管路的一端口连通，所述第二管路的另一端口穿出至所述锅炉外与所述煤气燃烧器连通，第一管路的一端口与煤气连通，所述第一管路的另一端口与所述煤气燃烧器连通，所述煤气燃烧器将所述空气和煤气混合并通入所述锅炉内进行燃烧；其中，在所述第一管路上安装有至少一个预热器；

第三管路的一端口用于进水，另一端口与省煤器的进水口连通，用于向所述省煤器通水，其中，在所述第三管路上安装有除氧器以及至少一个加热器；

所述省煤器的出水口通过管道与所述锅筒的进水口连通，在所述锅炉的侧壁内安装有多根相互连通的水冷壁管，所述锅筒的下降管通过管道与所述水冷壁管连通，以使所述下降管排出的饱和水流入所述水冷壁管中换热形成汽水混合物；所述水冷壁管通过管道与所述锅筒的上升管连通，所述锅筒的蒸汽出口通过管道与所述过热器的进汽口连通，所述过热器的出汽口与所述汽轮机的进汽口连通，所述汽轮机与所述发电机固装(可以为轴接)，用于驱动所述发电机发电；所述汽轮机的出汽口与冷凝器的进汽口通过第四管路连通，所述冷凝器的排水口通过第五管路将水排入所述第三管路中；其中，所述汽轮机的抽汽口与所述预热器和加热器的进汽口连通，以使汽轮机抽汽与经过所述预热器和加热器的相应的煤气和水进行换热；所述预热器和加热器的出汽口均通过管道与所述第三管路直接或间接连通，以使换热后的汽轮机抽汽排入所述第三管路中；

在所述锅炉上连通有一出气管道，用于将所述锅炉内依次经过所述过热器、省煤器和空预器的气体排出至所述锅炉外。

在上述技术方案中，所述汽轮机的抽汽口与所述预热器和加热器的进汽口连通的方式为：所述汽轮机的抽汽口上连通有一总管路，所述总管路分支形成两条分管路，两条所述分管路的另一端分别与所述预热器和加热器的进汽口连通。

在上述技术方案中，所述加热器为汽水混合加热器。

在上述技术方案中，所述预热器的出汽口通过第六管路与所述汽水混合加热器用于混合汽和水的水箱连通。

在上述技术方案中，所述加热器为表面式加热器。

在上述技术方案中，所述预热器的出汽口通过管道与所述表面式加热器用于放置加热介质的腔体连通，所述腔体与第七管路的一端口连通，所述第七管路的另一端口与一冷凝装置连通，所述冷凝装置的排水口通过管道与所述第三管路连通。

在上述技术方案中，在所述第三管路安装有至少一个给水泵。

在上述技术方案中，在所述第五管路上安装有凝结水泵。

在上述技术方案中，在所述第一管路上安装有加压机。

在上述技术方案中，在所述送气管道上安装有送风机。

在上述技术方案中，所述出气管道的端口连接有一烟囱。

在上述技术方案中，所述出气管道上安装有引风机。

在上述技术方案中，所述预热器为表面式加热器。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

1)新系统汽轮机抽气量加大，冷源损失更低，发电循环效率提高；

2)采用回热加热煤气，回热热量最终用于提高煤气的理论燃烧温度，热能由极低品位提高至极高品位，所以，回热加热煤气在提高发电循环质量方面具有更大的热力学意义。

3)煤气理论燃烧温度的提高使锅炉辐射传热份额加大，锅炉金属消耗量有所降低。

附图说明

图1为本实用新型的燃煤气发电系统的结构示意图。

其中：

1：煤气燃烧器，2：锅炉，3：过热器，4：锅筒，5：省煤器，6：空预器，7：送风机，8：给水泵，9：汽轮机，10：第一加热器，11：第二加热器，12：第三加热器，13：第四加热器，14：发电机，15：冷凝器，16：凝结水泵，17：加压机，18：第一预热器，19：第二预热器，20：除氧器，21：第三预热器，22：第四预热器，23：烟囱，24：引风机，25：第一管路，26：第二管路，27：第三管路，28：第四管路，29：第五管路。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

一种煤气发电方法，包括以下步骤：

1)通过第一管路25将煤气输入至锅炉2内，同时将助燃的空气输入至锅炉2内，使煤气在锅炉2中燃烧，燃烧后的烟气通过出气管道排出至锅炉2外；

2)通过第三管路27使液态的水输入至锅炉2内的管道，水在锅炉2内吸收煤气的燃烧热量并形成水蒸气，将水蒸气通入汽轮机9，发电机14在汽轮机9的驱动下发电；从汽轮机排出的乏汽即可通过冷凝形成水重新汇入第三管路27，也可直接排出。

3)在第一管路25上安装至少一个预热器，将汽轮机抽汽传输至预热器并作为该预热器的热源，预热器对第一管路25中的煤气进行预热。

优选的，在步骤3)中，在第三管路27上安装至少一个加热器，将汽轮机抽汽传输至加热器并作为该加热器的热源，加热器对第三管路27中液态的水进行预热。

上述煤气发电方法可通过下述具体结构实现。

如图1所示，包括：汽轮机9、发电机14、锅炉2以及安装在锅炉2内的省煤器5、空预器6和过热器3，送气管道的一端口与空气连通，送气管道的另一端口穿入至锅炉2内并与空预器6的进气口连通；在锅炉2上安装有煤气燃烧器1，空预器6的出气口与第二管路26的一端口连通，第二管路26的另一端口穿出至锅炉2外与煤气燃烧器1连通，第一管路25的一端口与煤气连通，第一管路25的另一端口与煤气燃烧器1连通，煤气燃烧器1将空气和煤气混合并通入锅炉2内进行燃烧；其中，在第一管路25上安装有至少一个预热器；

第三管路27的一端口用于进水，第三管路27的另一端口与省煤器5的进水口连通，用于向省煤器5通水，其中，在第三管路27上安装有除氧器20以及至少一个加热器；

省煤器5的出水口通过管道与锅筒4的进水口连通，在锅炉2的侧壁内安装有多根相互连通的水冷壁管，锅筒4的下降管通过管道与水冷壁管连通，以使下降管排出的饱和水流入水冷壁管中换热形成汽水混合物；水冷壁管通过管道与锅筒4的上升管连通，锅筒4的蒸汽出口通过管道与过热器3的进汽口连通，过热器3的出汽口与汽轮机9的进汽口连通，汽轮机9与发电机14固装，用于驱动发电机14发电；汽轮机9的出汽口与冷凝器15的进汽口通过第四管路28连通，冷凝器15的排水口通过第五管路29将水排入第三管路27中；其中，汽轮机9的抽汽口与预热器和加热器的进汽口连通，以使汽轮机抽汽与经过预热器和加热器的相应的煤气和水进行换热；预热器和加热器的出汽口均通过管道与第三管路27直接或间接连通，以使换热后的汽轮机抽汽排入第三管路27中；

在锅炉2上连通有一出气管道，用于将锅炉2内依次经过过热器3、省煤器5和空预器6的气体排出至锅炉2外。

优选的，汽轮机9的抽汽口与预热器和加热器的进汽口连通的方式为：汽轮机9的抽汽口上连通有一总管路，总管路分支形成两条分管路，两条分管路的另一端分别与预热器和加热器的进汽口连通，预热器为表面式加热器。

加热器为汽水混合加热器或表面式加热器，当加热器为汽水混合加热器，预热器的出汽口通过第六管路(图中未示出)与汽水混合加热器用于混合汽和水的水箱(图中未示出)连通；当加热器为表面式加热器，预热器的出汽口通过管道与表面式加热器用于放置加热介质的腔体(图中未示出)连通，腔体与第七管路(图中未示出)的一端口连通，第七管路的另一端口与一冷凝装置连通，冷凝装置的排水口通过管道与第三管路27连通。

优选的，在第三管路27安装有至少一个给水泵8。

优选的，在第五管路29上安装有凝结水泵16。

优选的，在第一管路25上安装有加压机17。

优选的，在送气管道上安装有送风机7。

优选的，出气管道的端口连接有一烟囱23。

优选的，出气管道上安装有引风机24。

煤气-烟气流程：热煤气及热空气经煤气燃烧器1进入锅炉2的炉膛形成射流，并进行燃烧放热，燃烧产物在锅炉2的炉膛内依次经过过热器3、省煤器5和空预器6，并向过热器3、省煤器5和空预器6内的相应的冷却介质放热，然后在引风机24的抽吸作用下经出气管道排入大气。

空气流程：环境温度的空气经由送风机7加压后，在空预器6中吸收烟气低温余热，空气预热后经煤气燃烧器1进入锅炉2的炉膛中为煤气燃烧助燃。

水-汽流程：锅炉给水经给水泵8加压进入省煤器5中换热，然后进入锅筒4中，锅筒4中的饱和水经下降管进入锅炉2的水冷壁管(图中未标出)中吸热形成汽水混合物再回到锅筒4中，饱和蒸汽由锅筒4的蒸汽出口引出进入过热器3中进行过热形成过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机9中做功，热能转变为机械能，然后通过发电机14将机械能转变为电能。做功后的乏汽进入冷凝器15向冷却水放热形成凝结水，凝结水经凝结水泵16加压后，经过与加热器及除氧器20的除氧后，再经8给水泵加压重新作为锅炉给水进入锅炉内的省煤器，参与下一轮做功循环。

抽汽回热系统流程：为了降低发电循环冷源损失、提高发电循环效率，汽轮机采用若干级抽汽，利用抽汽逐级对凝结水及煤气进行预热。附图1以四级抽汽为例，来自所述冷凝器15得凝结水经凝结水泵16加压后，依次经过第四加热器13、第三加热器12、第二加热器11和第一加热器10中蒸汽的直接混入式回热加热或表面式加热器，以及除氧器20的除氧处理，然后形成锅炉给水，经给水泵8加压重新作为锅炉给水进入锅炉，参与下一轮做功循环。来自煤气管网的煤气经加压机17加压后，进入第一预热器18、第二预热器19、第三预热器21、第四预热器22中与汽轮机抽汽进行逐级间接换热而升温，预热完毕后的煤气经煤气燃烧器1进入锅炉内燃烧。各级抽汽放热后形成的冷凝水则回流至第三管路27中。

根据热力学计算，对于采用高压参数纯燃高炉煤气锅炉发电的50MW发电机组，若采用本实用新型专利将煤气预热温度200℃，则可节省燃料13％左右，发电循环效率提高约为2.8％，每年多发电量约为1108*10⁴kwh，同时实现有害气体减排10％左右。

本实用新型的燃煤气发电系统保留原有抽汽回热加热系统，增设汽轮机抽汽同时回热给水与煤气系统：对原有汽轮机抽汽口及抽汽管道进行扩容改造，加大各级抽汽流量，各级抽汽除用于梯级预热给水以外，同时分配一定量的蒸汽梯级回热煤气。

本实用新型的燃煤气发电系统提高发电循环效率，发电循环过程的主要效率损失在于冷源损失，现有汽轮机抽汽回热加热循环就是将蒸汽做功到一定程度后抽出，在回热加热器中凝结放热用于加热给水。在回热加热给水系统中，蒸汽尽管少做部分功，但其凝结汽化潜热被给水回收至发电系统中继续做功，降低了冷源损失，由于回收的热能大于少做的功，所以，发电循环效率得到提高。本实用新型按照回热加热给水降低冷源损失、提高发电循环效率的方法，在回热加热给水系统基础上，扩展增加汽轮机抽汽回热加热煤气系统，新系统的原理是将蒸汽冷凝的汽化潜热交换给煤气，以煤气物理热的形式循环回热至锅炉内部。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃煤气发电系统，其特征在于，包括：汽轮机(9)、发电机(14)、锅炉(2)以及安装在所述锅炉(2)内的省煤器(5)、空预器(6)和过热器(3)，送气管道的一端口与空气连通，另一端口穿入至所述锅炉(2)内并与所述空预器(6)的进气口连通；在所述锅炉(2)的侧壁上安装有煤气燃烧器(1)，所述空预器(6)的出气口与第二管路(26)的一端口连通，所述第二管路(26)的另一端口穿出至所述锅炉(2)外与所述煤气燃烧器(1)连通；第一管路(25)的一端口与煤气连通，所述第一管路(25)的另一端口与所述煤气燃烧器(1)连通，所述煤气燃烧器(1)将所述空气和煤气混合并通入所述锅炉(2)内进行燃烧；其中，在所述第一管路(25)上安装有至少一个预热器；

第三管路(27)的一端口用于进水，另一端口与所述省煤器(5)的进水口连通，用于向所述省煤器(5)通水，其中，在所述第三管路(27)上安装有除氧器(20)以及至少一个加热器；

所述省煤器(5)的出水口通过管道与锅筒(4)的进水口连通，在所述锅炉(2)的侧壁内安装有多根相互连通的水冷壁管，所述锅筒(4)的下降管通过管道与所述水冷壁管连通，以使所述下降管排出的饱和水流入所述水冷壁管中换热形成汽水混合物；所述水冷壁管通过管道与所述锅筒(4)的上升管连通，所述锅筒(4)的蒸汽出口通过管道与所述过热器(3)的进汽口连通，所述过热器(3)的出汽口与所述汽轮机(9)的进汽口连通，所述汽轮机(9)与所述发电机(14)固装，用于驱动所述发电机(14)发电；所述汽轮机(9)的出汽口与冷凝器(15)的进汽口通过第四管路(28)连通，所述冷凝器(15)的排水口通过第五管路(29)将水排入所述第三管路(27)中；其中，所述汽轮机(9)的抽汽口与所述预热器和加热器的进汽口连通，以使汽轮机抽汽与经过所述预热器和加热器的相应的煤气和水进行换热；所述预热器和加热器的出汽口均通过管道与所述第三管路(27)直接或间接连通，以使换热后的汽轮机抽汽排入所述第三管路(27)中；

在所述锅炉(2)上连通有一出气管道，用于将所述锅炉(2)内依次经过所述过热器(3)、省煤器(5)和空预器(6)的气体排出至所述锅炉(2)外。

2.根据权利要求1所述的燃煤气发电系统，其特征在于，所述汽轮机(9)的抽汽口与所述预热器和加热器的进汽口连通的方式为：所述汽轮机(9)的抽汽口上连通有一总管路，所述总管路分支形成两条分管路，两条所述分管路的另一端分别与所述预热器和加热器的进汽口连通，所述预热器为表面式加热器。

3.根据权利要求2所述的燃煤气发电系统，其特征在于，所述加热器为汽水混合加热器，所述预热器的出汽口通过第六管路与所述汽水混合加热器用于混合汽和水的水箱连通。

4.根据权利要求2所述的燃煤气发电系统，其特征在于，所述加热器为表面式加热器，所述预热器的出汽口通过管道与所述表面式加热器用于放置加热介质的腔体连通，所述腔体与第七管路的一端口连通，所述第七管路的另一端口与一冷凝装置连通，所述冷凝装置的排水口通过管道与所述第三管路(27)连通。

5.根据权利要求3或4所述的燃煤气发电系统，其特征在于，在所述第三管路(27)安装有至少一个给水泵(8)。

6.根据权利要求5所述的燃煤气发电系统，其特征在于，在所述第五管路(29)上安装有凝结水泵(16)。

7.根据权利要求6所述的燃煤气发电系统，其特征在于，在所述第一管路(25)上安装有加压机(17)。

8.根据权利要求7所述的燃煤气发电系统，其特征在于，在所述送气管道上安装有送风机(7)。

9.根据权利要求8所述的燃煤气发电系统，其特征在于，所述出气管道的端口连接有一烟囱(23)。

10.根据权利要求9所述的燃煤气发电系统，其特征在于，所述出气管道上安装有引风机(24)。