CN211232384U - 一种igcc协调快速变负荷系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种IGCC协调快速变负荷系统，包括在空分系统至气化炉系统的管路上设置液氧储罐，空分MPC控制器、气化预测控制器以及动力岛控制器，空分系统、气化炉系统和动力系统同时接受协调控制系统的指令信号；当要求机组负荷改变时，第一流量控制阀门、合成气阀门、第一空气流量控制阀以及第二空气流量控制阀调节均能通过控制系统进行调节，响应及时，有助于解决在IGCC变负荷期间，系统单元之间缺乏协调，动态过程依靠手动操作，风险大且速度慢的问题，有助于提高IGCC稳定性和发电效率，延长运行周期，降低运行成本；在降负荷或者稳定期间，多产的液氧储存入液氧槽，避免空分系统的排空，降低电厂运行成本。
Description
技术领域
本实用新型属于IGCC发电技术领域，具体涉及一种IGCC协调快速变负荷系统。
背景技术
基于IGCC洁净发电特性，美国，日本、西班牙等国都建立了IGCC示范电站。国外IGCC一方面通过提高子系统的性能和系统综合优化的方法来改进整个系统性能提高供电效率，另一方面还通过大型化和简化系统等手段来降低发电成本，提高其经济性。
清华大学倪维斗、焦树建等对IGCC系统进行了系统的理论研究，对IGCC协调系统在从多方面进行了探讨，华北电力大学对IGCC进行了仿真模拟研究，但都未在实际IGCC装置进行验证。
华能集团从90年代开始进行IGCC的研究，2011年华能绿色煤电天津IGCC电站示范工程在天津临港工业区建成投产，是我国首座自主设计、制造并建设的整体煤气化联合循环(IGCC)电站。天津IGCC电站连续运行3918小时，标志IGCC可实现连续长周期运行。
目前IGCC系统存在空分能耗高、效率低，控制系统基本处在手动控制方式。空分装置运行电耗为42.7MW，据咨询国际同等规模的空分装置总电耗在27.5MW左右，同等规模的国产空分总电耗在32MW左右，空分的电耗占厂用电的76.0％；IGCC整体协调系统因为空分未投入自动无法实现整体控制协调，实际运行采用燃气轮机跟随气化炉的部分协调。同时IGCC机组升降负荷范围小75％-100％，动态情况下IGCC变负荷率为0.3MW/Min，按照电网对火电机组两个细则的要求，动态情况下，变负荷率最低为1％/Min，机组无法适应华北电力系统调频运行要求。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种IGCC协调快速变负荷系统，解决IGCC不能实现整体协调系统，不能快速变负荷问题。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种IGCC协调快速变负荷系统，包括第一空气流量控制阀、第二空气流量控制阀、第一测压装置、第一流量控制阀门、第二测压装置、合成气阀门以及控制系统；
第一空气流量控制阀设置在空分系统的压缩空气入口管道上，第二空气流量控制阀设置在进入动力系统的压缩空气管道上；
第一测压装置和第一流量控制阀门沿着空分系统至气化炉系统管道的介质流向设置；第二测压装置和合成气阀门沿着气化炉系统至动力系统管道的介质流向设置；
控制系统包括空分MPC控制器、气化预测控制器以及动力岛控制器；空分MPC控制器、气化预测控制器以及动力岛控制器的输出端均连接接收电网指令端；
第一空气流量控制阀的控制信号输入端连接空分MPC控制器的输出端，第二空气流量控制阀的控制信号输入端连接动力岛控制器；第一流量控制阀门的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端，合成气阀门的控制信号输入端连接动力岛控制器的输出端；
空分系统至气化炉系统的管路上并联有液氧储槽，液氧储槽与空分系统间设置有阀门，液氧储槽包括液氧储罐、液氧泵以及气化器，液氧泵和气化器沿液氧储罐输出管路的介质流向设置，气化器的介质出口连通至第一流量控制阀门的入口，气化器的出口处还设置有第三压力检测装置。
液氧储槽中设置有两个液氧储罐。
液氧储罐上设置有压力表和液位计，所述压力表连接空分MPC控制器、气化预测控制器和动力岛控制器的信号输入端。
液氧储罐还连接有循环泵。
液氧泵的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端。
第三压力检测装置连接气化预测控制器的输入端。
第一测压装置、第二测压装置均连接空分MPC控制器、气化预测控制器和动力岛控制器的信号输入端。
气化炉系统的煤粉输送机构的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端。
空分MPC控制器、气化预测控制器和动力岛控制器均采用PLC控制器。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：本系统为能够实现空分系统、气化炉系统以及动力系统同时调整输出，在空分系统至气化炉系统的管路上并联有液氧储槽，液氧储槽在需要增加负荷时启动和空分系统同时向气化炉系统供氧，能IGCC系统整体输出与电网需求匹配，第一流量控制阀门、合成气阀门、第一空气流量控制阀以及第二空气流量控制阀调节均能通过控制系统进行调节，响应及时，有助于提高IGCC稳定性和发电效率，延长运行周期，降低运行成本；有助于解决在IGCC变负荷期间，系统单元之间缺乏协调，动态过程依靠手动操作，风险大且速度慢的问题，提高IGCC系统中空分变负荷能力，在降负荷或者稳定期间，多产的液氧储存入液氧槽，避免空分系统的排空，降低电厂运行成本。
进一步的，煤粉输入量的调节也能够通过气化预测控制器进行调节，有助于实现集中控制。
进一步的，液氧储罐连接循环泵，确保液氧储罐中液氧的稳定。
进一步的，气化炉系统的煤粉输送机构的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端，液氧泵的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端，有助于气化炉系统和液氧储罐同步实现输出自动调节。
进一步的，第三压力检测装置连接气化预测控制器的输入端，实时反映液氧储槽的输出压力是否满足变负荷需求。
附图说明
图1为本实用新型示意图。
图2为液氧储罐示意图。
附图中，1-第一空气流量控制阀，2-第二空气流量控制阀，3-第一流量控制阀门，4-合成气阀门，5-第一测压装置，6-第二测压装置，7-液氧储罐，71-液氧储罐，72-液氧泵，73-气化器，74-压力表，75-第三压力检测装置，76-循环泵，77-液位计。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，一种IGCC协调快速变负荷系统，包括空分系统、气化炉系统、动力系统和控制系统，空分系统的介质入口连通第一压缩空气管道，所述第一压缩空气管道上设置第一空气流量控制阀1，空分系统的介质出口连通气化炉系统的气体介质入口，气化炉系统的气体出口连通动力系统工作介质入口；动力系统的工作介质入口还连通第二压缩空气管道，第二压缩空气管道上设置有第二空气流量控制阀2；空分系统至气化炉系统的管道上沿着介质流向设置有第一测压装置5和第一流量控制阀门3；气化炉系统至动力系统的管道上沿着介质流向设置有第二测压装置6和合成气阀门4；控制系统包括空分MPC控制器、气化预测控制器以及动力岛控制器；空分MPC控制器、气化预测控制器以及动力岛控制器的输出端均连接接收电网指令端；
第一空气流量控制阀1的控制信号输入端连接空分MPC控制器的输出端，第二空气流量控制阀2的控制信号输入端连接动力岛控制器；第一流量控制阀门3的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端，合成气阀门4的控制信号输入端连接动力岛控制器的输出端；
如图1和图2所示，空分系统至气化炉系统的管路上并联有液氧储槽7，液氧储槽7与空分系统间设置有阀门，液氧储槽包括液氧储罐71、液氧泵72以及气化器73，液氧泵72和气化器73沿液氧储罐71输出管路的介质流向设置，气化器73的介质出口连通至第一流量控制阀门3的入口，气化器73的出口处还设置有第三压力检测装置75；第三压力检测装置75连接气化预测控制器的输入端。
液氧储槽中设置有两个液氧储罐71。
液氧储罐71上设置有压力表74和液位计77，所述压力表74连接空分MPC控制器、气化预测控制器和动力岛控制器的信号输入端；液氧储罐71还连接有循环泵76；液氧泵72的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端。
第一测压装置5、第二测压装置6均连接空分MPC控制器、气化预测控制器和动力岛控制器的信号输入端。
气化炉系统的煤粉输送机构的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端。
空分MPC控制器、气化预测控制器和动力岛控制器均采用PLC控制器。
电厂控制中心接收电网的指令输入到空分MPC控制器、气化预测控制器和动力岛控制器的信号输入端；空分系统、气化炉系统和动力系统同时接受实际负荷指令以及压力偏差信号。
空分系统至气化炉系统的管路上并联有液氧储槽，液氧储槽包括液氧储罐、增压泵以及气化器，液氧储罐上设置有压力表和液位计，所述压力表连接空分MPC控制器、气化预测控制器和动力岛控制器的信号输入端；液氧储罐的输出口沿着介质流向依次设置增压泵和气化器，增压泵和气化器的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端。
第一测压装置5和第二测压装置6均采用压力变送器。
增加液氧储槽，辅助提高空分的变负荷能力，在变负荷期间，充分利用系统潜能，既提高了变负荷能力，又提高了系统经济性。
当要求机组负荷增加时，给定功率P0增加，燃气轮机控制器开大进气阀门，增加机组的出力PE；功率偏差加到气化炉控制器，使得气化炉系统在合成气阀门4打开的同时增加煤粉流量，提高合成气产量；同时功率偏差信号输入到空分MPC控制器，空分MPC控制器增加液氧产量，联动液氧槽供应氧气。
在升负荷期间，使用液氧储槽辅助供应氧气，提高空分变负荷能力，在降负荷或者稳定期间，多产的液氧储存入液氧槽，避免排空，在于既提高了变负荷能力，又提高了系统经济性。
Claims (9)
1.一种IGCC协调快速变负荷系统，其特征在于，包括第一空气流量控制阀(1)、第二空气流量控制阀(2)、第一测压装置(5)、第一流量控制阀门(3)、第二测压装置(6)、合成气阀门(4)以及控制系统；
第一空气流量控制阀(1)设置在空分系统的压缩空气入口管道上，第二空气流量控制阀(2)设置在进入动力系统的压缩空气管道上；
第一测压装置(5)和第一流量控制阀门(3)沿着空分系统至气化炉系统管道的介质流向设置；第二测压装置(6)和合成气阀门(4)沿着气化炉系统至动力系统管道的介质流向设置；
控制系统包括空分MPC控制器、气化预测控制器以及动力岛控制器；空分MPC控制器、气化预测控制器以及动力岛控制器的输出端均连接接收电网指令端；
第一空气流量控制阀(1)的控制信号输入端连接空分MPC控制器的输出端，第二空气流量控制阀(2)的控制信号输入端连接动力岛控制器；第一流量控制阀门(3)的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端，合成气阀门(4)的控制信号输入端连接动力岛控制器的输出端；
空分系统至气化炉系统的管路上并联有液氧储槽，液氧储槽与空分系统间设置有阀门，液氧储槽包括液氧储罐(71)、液氧泵(72)以及气化器(73)，液氧泵(72)和气化器(73)沿液氧储罐(71)输出管路的介质流向设置，气化器(73)的介质出口连通至第一流量控制阀门(3)的入口，气化器(73)的出口处还设置有第三压力检测装置(75)。
2.根据权利要求1所述的IGCC协调快速变负荷系统，其特征在于，液氧储槽中设置有两个液氧储罐(71)。
3.根据权利要求1所述的IGCC协调快速变负荷系统，其特征在于，液氧储罐(71)上设置有压力表(74)和液位计(77)，所述压力表(74)连接空分MPC控制器、气化预测控制器和动力岛控制器的信号输入端。
4.根据权利要求1所述的IGCC协调快速变负荷系统，其特征在于，液氧储罐(71)还连接有循环泵(76)。
5.根据权利要求1所述的IGCC协调快速变负荷系统，其特征在于，液氧泵(72)的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端。
6.根据权利要求1所述的IGCC协调快速变负荷系统，其特征在于，第三压力检测装置(75)连接气化预测控制器的输入端。
7.根据权利要求1所述的IGCC协调快速变负荷系统，其特征在于，第一测压装置(5)、第二测压装置(6)均连接空分MPC控制器、气化预测控制器和动力岛控制器的信号输入端。
8.根据权利要求1所述的IGCC协调快速变负荷系统，其特征在于，气化炉系统的煤粉输送机构的控制信号输入端连接气化预测控制器的输出端。
9.根据权利要求1所述的IGCC协调快速变负荷系统，其特征在于，空分MPC控制器、气化预测控制器和动力岛控制器均采用PLC控制器。
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|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN112923660A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-08 | 华能（天津）煤气化发电有限公司 | 一种具有2%/min变负荷能力空分装置的后备系统流程设置 |
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