CN210714852U - 一种热电比例可调的igcc系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种热电比例可调的IGCC系统，包括燃气轮机发电系统、余热锅炉发电系统以及供热系统，燃气轮机发电系统的烟气出口设置烟气调节装置，烟气调节装置设置有烟气入口、第一烟气出口和第二烟气出口，所述第一烟气出口连通余热锅炉发电系统，第一烟气出口和余热锅炉发电系统之间的烟道中设置有第一烟气调节挡板，所述第二烟气出口连通供热系统，第二烟气出口与供热系统之间的烟道中设置有第二烟气调节挡板，供热系统和余热锅炉发电系统的烟气出口均连接烟囱；本实用新型能实现将IGCC系统烟气余热分配利用，并且热电的比例能够利用烟气调节装置进行调节，进而实现IGCC系统部分的热电解耦，有助于提高IGCC系统的灵活性和对电网的友好性。
Description
技术领域
本实用新型属于煤清洁绿色发电领域，具体涉及一种热电比例可调的IGCC系统。
背景技术
IGCC是整体煤气化联合循环发电系统，包括煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分，第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备(包括硫的回收装置)；第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统；IGCC的工艺过程如下：煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气透平做功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机做功。IGCC技术把洁净的煤气化技术与高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统结合起来，既有高发电效率，又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。
近年来，随着我国清洁能源快速发展，煤电装机出现过剩。未来，煤电将由主力电源逐渐变为调峰电源，以适应电网的灵活性。IGCC电站以“一拖一”模式设计时，全部电量都由与燃气轮机、蒸汽轮机同轴的发电机发出；“一拖二”模式时，电量由燃气轮机发电机和蒸汽轮机发电机分别发出。IGCC电站60％的电量由燃气轮机发电机产生，燃气轮机无凝结水，无法产生供热热量。同时，燃气轮机负荷调节能力差，发电量调节较差，传统IGCC电站不利于作为灵活性电源，限制了IGCC技术的应用。
实用新型内容
为了克服上述提到的现有技术问题，本实用新型的目的在于提出一种热电比例可调的IGCC系统，实现IGCC机组发电量和供热量均可调节，提高机组灵活性和对电网的友好性。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，一种热电比例可调的IGCC系统，包括燃气轮机发电系统、余热锅炉发电系统以及供热系统，燃气轮机发电系统的烟气出口设置烟气调节装置，烟气调节装置设置有烟气入口、第一烟气出口和第二烟气出口，所述第一烟气出口连通余热锅炉发电系统，第一烟气出口和余热锅炉发电系统之间的烟道中设置有第一烟气调节挡板，所述第二烟气出口连通供热系统，第二烟气出口与供热系统之间的烟道中设置有第二烟气调节挡板，供热系统和余热锅炉发电系统的烟气出口均连接烟囱。
燃气轮机发电系统包括气化炉、煤气冷却器、煤气净化器以及燃气轮机发电机机组，其中，气化炉、煤气冷却器、煤气净化器和燃气轮机发电机机组沿着介质流向依次连通，净化器的气体出口连通燃气轮机发电机机组的燃气轮机燃烧室的燃气入口。
余热锅炉发电系统包括余热锅炉和蒸汽轮机发电机组，余热锅炉的烟气出口连通烟囱。
蒸汽轮机发电机组中的蒸汽轮机为纯凝机组、抽凝机组或背压机组。
供热系统包括热水锅炉和热力站，热水锅炉的烟气入口连通第二烟气出口，热水锅炉的烟气出口连通烟囱；热水锅炉的热水出口连通热力站。
烟气调节装置采用三通结构，沿着烟气流向，烟气调节装置将总烟道分成两支烟道，两支烟道分别连通余热锅炉和热水锅炉，所述两支烟道中均设置有挡板阀门。
所述两支烟道上设置有烟气流量传感器，所述烟气流量传感器连接厂区DCS的输入端。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
本实用新型能实现将IGCC系统烟气余热分配利用，一部分用于发电，一部分用于供热，并且两者的比例能够利用烟气调节装置进行调节，进而实现IGCC系统部分的热电解耦，有助于提高IGCC系统的灵活性和对电网的友好性，为IGCC系统作为热网的备用热源点提供支撑，能提高IGCC系统的适用性和应用范围。
进一步的，烟气调节装置通过在烟道中设置挡板阀门，能实现通入余热锅炉发电系统和供热系统的烟气量连续可调，并且挡板阀门采用耐热合金制作，能长期在400℃工况下稳定工作，保持较高的强度和良好的密封性能。
附图说明
图1为本实用新型所述IGCC系统示意图。
附图中，1-气化炉，2-煤气冷却器，3-煤气净化器，4-燃气轮机燃烧室，5-燃气轮机压气机，6-燃气轮机透平，7-燃气轮机发电机，8-烟气调节装置，9-余热锅炉，10-蒸汽轮机，11-蒸汽轮机发电机，12-热水锅炉，13-热力站，14-烟囱。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细阐述。
如图1所示，一种热电比例可调的IGCC系统，包括气化炉1、煤气冷却器2、煤气净化器3、燃气轮机燃烧室4、燃气轮机压气机5、燃气轮机透平6、燃气轮机发电机7、烟气调节装置8、余热锅炉9、蒸汽轮机10、蒸汽轮机发电机11、热水锅炉12、热力站13、烟囱14。
气化炉1的出口连接煤气冷却器2的煤气入口，煤气冷却器2的煤气出口连接煤气净化器3的煤气入口，煤气净化器3的煤气出口连接燃气轮机发电机组的燃气入口，燃气轮机发电机组的烟气出口连接烟气调节装置8；烟气调节装置8设置有第一烟气出口和第二烟气出口，所述第一烟气出口连接余热锅炉发电机组；所述第二烟气出口连接供热系统；余热锅炉和供热系统的烟气出口均连接烟囱14。
所述第一烟气出口连接余热锅炉的烟气入口；所述第二烟气出口连接热水锅炉的烟气入口；
燃气轮机发电机组包括燃气轮机燃烧室4、燃气轮机压气机5、燃气轮机透平6以及燃气轮机发电机7；
利用烟气调节装置8调节和控制进入余热锅炉9和热水锅炉12的烟气量，进而调节用于发电和用于供热的热量比例。
烟气调节装置8采用三通结构，沿着烟气流向，烟气调节装置8将总烟道分成两支烟道，两支烟道分别连通余热锅炉9和热水锅炉12，所述两支烟道中均设置有挡板阀门；所述两支烟道上设置有烟气流量传感器，所述烟气流量传感器连接厂区DCS的输入端。
烟气调节装置8中装有电控制的挡板阀门，能将燃气轮机烟气分配给余热锅炉9和热水锅炉12，进入余热锅炉9的烟气量为总烟气量的0～100％。
余热锅炉9能通过调节蒸汽流量，运行负荷为额定负荷的0～100％，蒸汽轮机发电机11的发电量为额定发电量的0～100％。
蒸汽轮机10采用纯凝机组、抽凝机组或背压机组，当蒸汽轮机10为背压机组时能提高不同工况下的供热量。
热水锅炉12通过调节给水流量，运行负荷为额定负荷的0～100％。
系统的热电比范围为0～60％。
本实用新型所述系统的工作过程如下：
原煤经预处理为干煤粉后进入气化炉，煤粉气化生成粗煤气，粗煤气经煤气冷却器2降温，再经过煤气净化器3净化成为燃气轮机的燃料气；燃料气进入燃气轮机燃烧室4，燃料气与经燃气轮机压气机5压缩的氧气混合并燃烧，在燃气轮机透平6中做功，转化为机械能，最终在燃气轮机发电机7中转化为电能；做功后的燃烧产物成为烟气；烟气经烟气调节装置8分配为两部分，分别进入余热锅炉9和热水锅炉12；余热锅炉9吸收烟气余热产生高温蒸汽用于发电，热水锅炉12吸收烟气余热产生热水用于供热。
烟气调节装置8采用三通结构，沿着烟气流向，烟气调节装置8将总烟道分成两支烟道，烟气被分流成两股，分别进入余热锅炉9和热水锅炉12；在两个分支烟道入口处各有一个烟气调节挡板，每个烟气调节挡板开度范围为0～100％；烟气调节挡板采用电动或气动控制。两个挡板阀门中的一个开度增大时，另一个开度减小。通过调节两挡板开度，可以调节两分支烟道的烟气阻力，从而调节烟气进入两分支烟道的流量比例。烟气调节装置8具有启动快，可远程控制的特点，烟气调节装置挡板采用高强度合金钢制作，可以在400℃时仍保持较高的强度和密封特性。
在供暖期，烟气调节装置将通往余热锅炉9烟道上的挡板门关闭，通往热水锅炉12烟道的挡板门打开，燃气轮机烟气进入热水锅炉12，产生热水进行供热。在非供暖期，烟气调节装置将通往余热锅炉9烟道上的挡板门打开，通往热水锅炉12烟道的挡板门关闭，燃气轮机烟气进入余热锅炉9，产生蒸汽用于发电。
Claims (7)
1.一种热电比例可调的IGCC系统，其特征在于，包括燃气轮机发电系统、余热锅炉发电系统以及供热系统，燃气轮机发电系统的烟气出口设置烟气调节装置(8)，烟气调节装置(8)设置有烟气入口、第一烟气出口和第二烟气出口，所述第一烟气出口连通余热锅炉发电系统，第一烟气出口和余热锅炉发电系统之间的烟道中设置有第一烟气调节挡板，所述第二烟气出口连通供热系统，第二烟气出口与供热系统之间的烟道中设置有第二烟气调节挡板，供热系统和余热锅炉发电系统的烟气出口均连接烟囱(14)。
2.根据权利要求1所述的热电比例可调的IGCC系统，其特征在于，燃气轮机发电系统包括气化炉(1)、煤气冷却器(2)、煤气净化器(3)以及燃气轮机发电机机组，其中，气化炉(1)、煤气冷却器(2)、煤气净化器(3)和燃气轮机发电机机组沿着介质流向依次连通，煤气净化器(3)的气体出口连通燃气轮机发电机机组的燃气轮机燃烧室(4)的燃气入口。
3.根据权利要求1所述的热电比例可调的IGCC系统，其特征在于，余热锅炉发电系统包括余热锅炉(9)和蒸汽轮机发电机组，余热锅炉(9)的烟气出口连通烟囱(14)。
4.根据权利要求3所述的热电比例可调的IGCC系统，其特征在于，蒸汽轮机发电机组中的蒸汽轮机(10)为纯凝机组、抽凝机组或背压机组。
5.根据权利要求1所述的热电比例可调的IGCC系统，其特征在于，供热系统包括热水锅炉(12)和热力站(13)，热水锅炉(12)的烟气入口连通第二烟气出口，热水锅炉(12)的烟气出口连通烟囱(14)；热水锅炉(12)的热水出口连通热力站(13)。
6.根据权利要求1所述的热电比例可调的IGCC系统，其特征在于，烟气调节装置(8)采用三通结构，沿着烟气流向，烟气调节装置(8)将总烟道分成两支烟道，两支烟道分别连通余热锅炉(9)和热水锅炉(12)，所述两支烟道中均设置有挡板阀门。
7.根据权利要求6所述的热电比例可调的IGCC系统，其特征在于，所述两支烟道上设置有烟气流量传感器，所述烟气流量传感器连接厂区DCS的输入端。
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| CN110630381A (zh) * | 2019-10-29 | 2019-12-31 | 中国华能集团有限公司 | 一种热电比例可调的igcc系统及其运行方法 |
| CN112855302A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-28 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种igcc电站耦合空气液化设备系统及其工作方法 |
| CN112856364A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-05-28 | 中国神华能源股份有限公司国华电力分公司 | 一种增加燃气联合循环机组余热利用率的方法 |
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