RU2387847C1 - Steam gas plant with coal pyrolysis - Google Patents

Steam gas plant with coal pyrolysis Download PDF

Info

Publication number
RU2387847C1
RU2387847C1 RU2009108564/06A RU2009108564A RU2387847C1 RU 2387847 C1 RU2387847 C1 RU 2387847C1 RU 2009108564/06 A RU2009108564/06 A RU 2009108564/06A RU 2009108564 A RU2009108564 A RU 2009108564A RU 2387847 C1 RU2387847 C1 RU 2387847C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
boiler
steam
separator
pyrolysis
Prior art date
Application number
RU2009108564/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Львович Шульман (RU)
Владимир Львович Шульман
Александр Валерьевич Зайцев (RU)
Александр Валерьевич Зайцев
Татьяна Феоктистовна Богатова (RU)
Татьяна Феоктистовна Богатова
Александр Филиппович Рыжков (RU)
Александр Филиппович Рыжков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Инженерный центр энергетики Урала - УРАЛВНИПИЭНЕРГОПРОМ, Уралсельэнергопроект, УралТЭП, УралОРГРЭС, УралВТИ, Уралэнергосетьпроект, Челябэнергосетьпроект"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Инженерный центр энергетики Урала - УРАЛВНИПИЭНЕРГОПРОМ, Уралсельэнергопроект, УралТЭП, УралОРГРЭС, УралВТИ, Уралэнергосетьпроект, Челябэнергосетьпроект" filed Critical Открытое акционерное общество "Инженерный центр энергетики Урала - УРАЛВНИПИЭНЕРГОПРОМ, Уралсельэнергопроект, УралТЭП, УралОРГРЭС, УралВТИ, Уралэнергосетьпроект, Челябэнергосетьпроект"
Priority to RU2009108564/06A priority Critical patent/RU2387847C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2387847C1 publication Critical patent/RU2387847C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention relates to heat power engineering. Steam gas plant with coal pyrolysis includes steam turbine unit, gas turbine unit, waste-heat boiler of gas turbine unit. Steam turbine unit includes steam boiler operating on solid fuel, steam turbine, regenerative air heater and condensate pump. Gas turbine unit includes combustion gaseous fuel chamber, compressor and gas turbine using heated compressed air as working medium. At that, steam gas plant includes a group of independent operating pyrolysers, pyrolysis gas coolers, separator and fine filter. Pyrolysers are installed above burner tier of steam boiler and equipped with pulverised coal and air supply branch pipes. Each pyrolyser is connected by means of coal char supply channel at least to one boiler burner and pyrolysis gas cooler, one of the outlets of which is connected to separator. Coolers and separator is connected via resin and liquid hydrocarbon outlet pipeline to the boiler burners. Separator is connected via pyrolysis gas supercharger by means of supply channel of that gas to fine filter, one of the outlets of which is connected through booster compressor to combustion gaseous fuel chamber, and its other outlet - to the boiler burners through char coal supply channel. Outlets of coolers are connected to regenerative air heaters.
EFFECT: invention allows increasing economy, operating reliability, ecological properties of steam gas plant.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при создании энергетических парогазовых установок (ПГУ), работающих на твердом топливе.The invention relates to the field of heat power and can be used to create power combined-cycle plants (CCGT) operating on solid fuel.

Известны парогазовые установки пылеугольных ТЭС с параллельной схемой работы, включающие газотурбинный блок с камерой сгорания газообразного топлива, компрессором и газовой турбиной, котел-утилизатор тепла отходящих газов газотурбинного блока, паротурбинный блок с работающим на твердом топливе паровым котлом, паровой турбиной, регенеративным воздухоподогревателем и конденсатным насосом, соединенные между собой по пару и воде соответствующими трубопроводами и запорными задвижками (Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций: Учебное пособие для вузов. / Под ред. С.В.Цанева - М.: Издательство МЭИ, 2002, с.488-492). Схемы указанных ПГУ на твердом топливе предполагают установку отдельно стоящего оборудования (газогенераторы, устройства подогрева пыли, высоконапорные парогенераторы), предназначенного для подготовки топлива, сжигаемого в камере сгорания газовой турбины. Все эти отдельно стоящие системы имеют следующие недостатки:Known combined-cycle plants for pulverized coal thermal power plants with a parallel operation scheme, including a gas turbine unit with a gaseous fuel combustion chamber, a compressor and a gas turbine, a waste heat boiler for exhaust gases from a gas turbine unit, a steam turbine unit with a solid fuel-fired steam boiler, a steam turbine, a regenerative air heater, and a pump, interconnected by steam and water with corresponding pipelines and shut-off valves (gas turbine and combined-cycle plants of thermal electric ktrostantsy: Textbook for Universities / Ed S.V.Tsaneva - M .: Publisher MEI, 2002, s.488-492)... The schemes of these solid gas fired CCGTs require the installation of stand-alone equipment (gas generators, dust heating devices, high-pressure steam generators) designed to prepare fuel burned in the combustion chamber of a gas turbine. All of these freestanding systems have the following disadvantages:

1. Значительные габариты и занимаемая установкой площадь, а также требуются отдельные источники подогрева воздуха для обеспечения работы воздушной (газовой) турбины и выработки рабочего тела для парового котла.1. Significant dimensions and the area occupied by the installation, as well as separate sources of air heating are required to ensure the operation of the air (gas) turbine and the development of a working fluid for the steam boiler.

2. Значительная длина технологических линий.2. Significant length of production lines.

3. Охлаждение полукокса при его транспортировке.3. Cooling of semicoke during its transportation.

4. Потери топлива при транспортировке.4. Loss of fuel during transportation.

5. Некачественная очистка газа.5. Poor gas treatment.

6. Сероочистка дымовых газов (десульфитация) производится за паровым котлом, что значительно ухудшает экологические показатели.6. Flue gas desulfurization (desulfitization) is carried out behind a steam boiler, which significantly degrades environmental performance.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание парогазовой установки, позволяющей повысить экономичность, надежность ее работы, при гибкости, конструктивной простоте с улучшением экологических показателей, за счет выведения из технологического цикла энергопроизводства жидких конденсирующихся продуктов, а также исключения необходимости выделения площадей для размещения крупногабаритных аппаратов термообработки угля и охлаждения полукокса при его транспортировке.The technical task of the invention is the creation of a combined cycle plant, which allows to increase the efficiency, reliability of its operation, with flexibility, constructive simplicity with improved environmental performance, by removing liquid condensing products from the production cycle of the energy production process, as well as eliminating the need to allocate space for large-sized coal heat treatment apparatus and cooling the semicoke during transportation.

Для решения поставленной технической задачи и достижения технического результата известная парогазовая установка, включающая паротурбинный блок с работающим на твердом топливе паровым котлом, паровой турбиной, регенеративным воздухоподогревателем и конденсатным насосом, газотурбинный блок с камерой сгорания газообразного топлива, компрессором и газовой турбиной, использующей в качестве рабочего тела нагретый сжатый воздух, котел-утилизатор тепла отходящих газов газотурбинного блока, согласно изобретению содержит группу независимо функционирующих пиролизеров с патрубками подвода угольной пыли и воздуха и установленных над горелочным поясом парового котла, охладители пиролизного газа, сепаратор, фильтр тонкой очистки, при этом каждый пиролизер связан каналом подачи полукокса, по меньшей мере, с одной горелкой котла и с охладителем пиролизного газа, один из выходов которого связан с сепаратором, при этом охладители и сепаратор через трубопровод вывода смолы и жидких углеводородов связаны с горелками котла, кроме того, сепаратор через нагнетатель пиролизного газа соединен каналом подачи этого газа с фильтром тонкой очистки, один из выходов которого через дожимной компрессор связан с камерой сгорания газообразного топлива, а второй его выход - с горелками котла через канал подвода полукокса, при этом выходы охладителей связаны с регенеративными воздухоподогревателями.To solve the technical problem and achieve the technical result, a well-known combined-cycle plant including a steam turbine unit with a solid fuel-fired steam boiler, a steam turbine, a regenerative air heater and a condensate pump, a gas turbine unit with a gaseous fuel combustion chamber, a compressor and a gas turbine, is used as a working body heated compressed air, waste heat boiler exhaust gas gas turbine unit, according to the invention contains an independent group about functioning pyrolyzers with nozzles for supplying coal dust and air and mounted above the burner belt of a steam boiler, pyrolysis gas coolers, a separator, a fine filter, each pyrolyzer is connected to a semicoke supply channel with at least one boiler burner and a pyrolysis gas cooler , one of the outputs of which is connected to the separator, while the coolers and the separator are connected to the burners of the boiler through the resin and liquid hydrocarbon pipelines; in addition, the separator is through the pyrolysis gas blower connected to the feed channel of this gas with a fine filter, one of the outlets of which through the booster compressor is connected to the combustion chamber of gaseous fuel, and its second outlet is connected to the boiler burners through the semicoke supply channel, while the exits of the coolers are connected to regenerative air heaters.

Кроме того, пиролизеры установлены вертикально.In addition, pyrolyzers are installed vertically.

Установка группы компактных, независимо функционирующих аппаратов для термообработки угольной пыли с получением горючего газа для газовой турбины и полукокса для парового котла (пиролизеров), установленных над горелочным поясом парового котла и связанных патрубком вывода полукокса через канал подвода полукокса с горелками котла, позволяет исключить необходимость выделения площадей для размещения крупногабаритных аппаратов термообработки угля, протяженных высокотемпературных коксопроводов к горелкам (при температуре кокса, близкой к температуре процесса в аппарате), охлаждения полукокса для надежного функционирования системы его транспортировки, что позволяет значительно сократить затраты на собственные нужды, а значит, повысить экономичность установки.The installation of a group of compact, independently functioning apparatuses for heat treatment of coal dust to produce combustible gas for a gas turbine and semicoke for a steam boiler (pyrolysers) installed above the burner belt of a steam boiler and connected by a semicoke outlet pipe through the semicoke inlet channel to the boiler burners eliminates the need for separation areas for accommodating large-sized coal heat treatment apparatus, extended high-temperature coke pipelines to the burners (at coke temperature, close (to the process temperature in the apparatus), cooling of the semicoke for reliable operation of its transportation system, which can significantly reduce the costs of own needs, and therefore, increase the efficiency of the installation.

Выполнение пиролизеров вертикальными с верхним вводом топлива и греющей среды дает возможность переключения режима пиролиза в режим транзитного перемещения угольной пыли в горелку котла без ее термообработки. Технологически эта схема упрощается, становится более гибкой, конструктивно проще при повышении надежности.Execution of pyrolyzers vertical with the top entry of fuel and heating medium makes it possible to switch the pyrolysis mode to the transit mode of coal dust transfer to the boiler burner without heat treatment. Technologically, this scheme is simplified, becomes more flexible, structurally simpler with increased reliability.

Прекращение процесса пиролиза одного из пиролизеров, в случае дефекта системы подогрева, не скажется на производительности котла, т.к. соответствующая горелка или группа горелок автоматически перейдет на сжигание угольной пыли без ее предварительной термообработки. Таким образом, обеспечивается надежность работы предлагаемой ПГУ и исключаются потери топлива при транспортировке.The termination of the pyrolysis process of one of the pyrolyzers, in case of a defect in the heating system, will not affect the performance of the boiler, as the corresponding burner or group of burners will automatically switch to burning coal dust without preliminary heat treatment. Thus, the reliability of the proposed CCGT unit is ensured and fuel losses during transportation are eliminated.

Для обеспечения глубокой очистки пиролизного газа парогазовая установка содержит блок очистки. Для транспортировки охлажденного пиролизного газа от пиролизеров к блоку очистки горючего газа парогазовая установка содержит охладитель газа, установленный на выходе каждого из пиролизеров. Блок очистки пиролизного газа включает сепаратор для отделения жидких конденсирующихся продуктов и фильтр тонкой очистки пиролизного газа. Перед подачей в камеру сгорания ГТУ давление охлажденного газа повышают в дожимном компрессоре до давления на 1-1,5 кгс/см2 выше давления камеры сгорания.To ensure deep cleaning of the pyrolysis gas, the combined-cycle plant contains a cleaning unit. To transport the cooled pyrolysis gas from the pyrolysers to the combustible gas purification unit, the combined-cycle plant contains a gas cooler installed at the outlet of each of the pyrolyzers. The pyrolysis gas purification unit includes a separator for separating liquid condensable products and a pyrolysis gas fine filter. Before applying to the combustion chamber of the gas turbine the pressure of the cooled gas is increased in the booster compressor to a pressure of 1-1.5 kgf / cm 2 higher than the pressure of the combustion chamber.

Включение в состав ПГУ группы пиролизеров позволяет значительно улучшить экологические показатели, поскольку в процессе пиролиза в бескислородной среде азотосодержащие соединения угля в результате распада переходят в молекулярный окисел азота. Выброс «топливных» оксидов при сжигании полукокса в топке парового котла практически исключается. Десульфитация пиролизного газа осуществляется вдувом серосвязывающих реагентов непосредственно в рабочую зону пиролизера, где при малых объемах газовой среды более эффективно организуется связывание серы по сравнению с процессом десульфитации всего объема дымовых газов за паровым котлом (как в прототипе). Температура пиролиза (800-900°С) является оптимальной для процесса десульфитации, поэтому такой способ очистки газа от серы выглядит наиболее приемлемым.The inclusion of a group of pyrolyzers in the CCGT unit can significantly improve environmental performance, since during the pyrolysis in an oxygen-free environment, nitrogen-containing coal compounds are converted into molecular nitrogen oxide as a result of decomposition. The emission of “fuel” oxides during the burning of semi-coke in the furnace of a steam boiler is practically eliminated. The desulphization of pyrolysis gas is carried out by blowing sulfur-binding reagents directly into the working zone of the pyrolyzer, where, with small volumes of a gas medium, sulfur binding is more efficiently organized compared to the process of desulphurization of the entire volume of flue gases behind a steam boiler (as in the prototype). The pyrolysis temperature (800-900 ° C) is optimal for the desulphization process, therefore, this method of purification of gas from sulfur looks most acceptable.

Сущность изобретения поясняется схемами.The invention is illustrated by diagrams.

На фиг.1 представлена технологическая схема заявляемой парогазовой установки с пиролизом угля; на фиг.2 - схема проведения пиролиза угля в составе парогазовой установки.Figure 1 presents the technological scheme of the inventive combined cycle plant with coal pyrolysis; figure 2 - diagram of the pyrolysis of coal as part of a combined cycle plant.

Парогазовая установка с пиролизом угля (фиг.1) содержит паротурбинный блок с работающим на твердом топливе паровым котлом 1, паровой турбиной 2, группой регенеративных воздухоподогревателей 24 и конденсатным насосом 22 и газотурбинный блок с камерой 4 сгорания газообразного топлива, компрессором 12 и газовой турбиной 3, использующей в качестве рабочего тела нагретый сжатый воздух. Исходным узлом ПГУ является группа независимо функционирующих пиролизеров 5 для термообработки угольной пыли с получением горючего газа для газовой турбины и полукокса для парового котла. Количество пиролизеров определяется количеством горелок парового котла. Пиролизеры 5 выполнены в виде вертикальных аппаратов с верхним подводом воздуха и угольной пыли через патрубки 25 и 26 для обеспечения возможности переключения режима пиролиза в режим транзитного перемещения угольной пыли в горелку парового котла без ее термообработки. Для перехода в такой режим достаточно отключить узел подогрева пиролизера (перекрыть подачу вспомогательного топлива для получения греющей среды).Combined-cycle plant with coal pyrolysis (Fig. 1) contains a steam turbine unit with a solid fuel-fired steam boiler 1, a steam turbine 2, a group of regenerative air heaters 24 and a condensate pump 22 and a gas turbine unit with a gaseous fuel combustion chamber 4, a compressor 12 and a gas turbine 3 using heated compressed air as a working fluid. The starting unit of the CCGT unit is a group of independently functioning pyrolyzers 5 for heat treatment of coal dust to produce combustible gas for a gas turbine and semicoke for a steam boiler. The number of pyrolysers is determined by the number of burners in the steam boiler. Pyrolyzers 5 are made in the form of vertical apparatuses with an upper supply of air and coal dust through nozzles 25 and 26 to enable the pyrolysis mode to switch to the transit mode of coal dust in the burner of a steam boiler without heat treatment. To switch to this mode, it is enough to turn off the pyrolyzer heating unit (shut off the auxiliary fuel supply to obtain a heating medium).

Пиролизеры 5 установлены над горелочным поясом парового котла 1 и связаны по выдаваемому полукоксу с горелками 9 парового котла через патрубки 27 вывода полукокса с каналом 8 подвода полукокса к горелкам 9 котла. Число таких аппаратов пиролиза может составить от 4-х до 8-ми при диаметре корпуса каждого пиролизера 500-900 мм, высотой 6-8 метров. Прекращение процесса пиролиза одного из пиролизеров 5, в случае дефекта системы подогрева пиролизера, не скажется на производительности котла, т.к. соответствующая горелка или группа горелок автоматически перейдет на сжигание угольной пыли без ее предварительной термообработки.Pyrolyzers 5 are installed above the burner belt of the steam boiler 1 and are connected through the issued semicoke to the burners 9 of the steam boiler through the semicoke outlet pipes 27 with the channel 8 for supplying the semicoke to the burners 9 of the boiler. The number of such pyrolysis apparatuses can be from 4 to 8 with a case diameter of each pyrolyzer of 500-900 mm, a height of 6-8 meters. The termination of the pyrolysis process of one of the pyrolysers 5, in the event of a defect in the pyrolyzer heating system, will not affect the boiler performance, the corresponding burner or group of burners will automatically switch to burning coal dust without preliminary heat treatment.

На выходе каждого из пиролизеров установлен охладитель 28 газа для того, чтобы обеспечить транспортировку охлажденного газа к блоку очистки горючего газа. Охладитель газа 28 предназначен для охлаждения газа химически очищенной водой с целью конденсации из него маслянистых примесей, фенолов, аммиака, пирогенетической влаги. Пиролизеры 5 соединены с охладителями 28 каналом 6 подвода пиролизного газа. Каждый из охладителей 28 связан с блоком очистки горючего газа, включающим сепаратор 29 и фильтр 7 для тонкой очистки пиролизного газа. Сепаратор 29 предназначен для отделения газа от жидких сконденсировавшихся продуктов (маслянистые примеси, фенолы, аммиак, пирогенетическая влага). На канале 6 подвода пиролизного газа между сепаратором 29 и фильтром 7 может быть установлен нагнетатель 36 пиролизного газа. Фильтр 7 соединен каналом с дожимным компрессором 30, соединенным газопроводом 11 с камерой сгорания 4 газотурбинного блока. Дожимной компрессор 30 предназначен для повышения давления газа на 1-1,5 кгс/см2 выше давления камеры сгорания 4. Кроме того, охладители 28 пиролизного газа, конденсатный насос 22 паровой турбины и котел-утилизатор 31 соединены трубопроводами вывода подогретого конденсата 32, 33, 34 через паропровод 20 с группой регенеративных воздухоподогревателей 24 паровой турбины 2. Сепаратор 29 соединен трубопроводом 10 вывода смолы и жидких углеводородов с горелками 9 парового котла 1. Фильтр 7 соединен трубопроводом вывода уловленных частиц через канал 8 подвода полукокса с горелками 9 парового котла 1. Включенные в парогазовую установку трубопроводы снабжены запорными задвижками 37.At the outlet of each of the pyrolyzers, a gas cooler 28 is installed in order to transport the chilled gas to the combustible gas purification unit. Gas cooler 28 is designed to cool gas with chemically purified water in order to condense oily impurities, phenols, ammonia, and pyrogenetic moisture from it. The pyrolysers 5 are connected to coolers 28 by a channel 6 for supplying pyrolysis gas. Each of the coolers 28 is associated with a combustible gas purification unit, including a separator 29 and a filter 7 for fine purification of pyrolysis gas. The separator 29 is designed to separate gas from liquid condensed products (oily impurities, phenols, ammonia, pyrogenetic moisture). On the channel 6 for supplying pyrolysis gas between the separator 29 and the filter 7, a pyrolysis gas blower 36 can be installed. The filter 7 is connected by a channel with a booster compressor 30 connected by a gas pipe 11 to a combustion chamber 4 of a gas turbine unit. The booster compressor 30 is designed to increase the gas pressure by 1-1.5 kgf / cm 2 above the pressure of the combustion chamber 4. In addition, the pyrolysis gas coolers 28, the steam turbine condensate pump 22 and the waste heat boiler 31 are connected by heated condensate outlet pipelines 32, 33 , 34 through the steam line 20 with a group of regenerative air heaters 24 of the steam turbine 2. The separator 29 is connected by a pipe 10 of the output of resin and liquid hydrocarbons with the burners 9 of the steam boiler 1. The filter 7 is connected by a pipe of the output of trapped particles through the supply channel 8 semi-coke with burners 9 of the steam boiler 1. The pipelines included in the combined-cycle plant are equipped with shut-off valves 37.

Работает парогазовая установка с пиролизом угля следующим образом. Проведение процесса пиролиза угля в составе предлагаемой парогазовой установки поясняется схемой, представленной на фиг.2. Угольная пыль из системы пылеприготовления котла через бункер пыли и пылепитатели (на фиг.1 не показаны) направляется в патрубки 26 пиролизеров 5 (фиг.1). Одновременно с подачей угольной пыли через патрубки 25 подвода воздуха в пиролизеры 5 подается воздух. В пиролизерах 5 происходят прогрев угля, выделение летучих веществ, разделение парогазовой и твердой фракций, улавливание серы путем ввода в аппарат серосвязывающего реагента, очистка газа от пыли. Пиролизный газ из группы пиролизеров 5 по каналу подвода пиролизного газа 6 направляется в группу охладителей газа 28, где при охлаждении химически очищенной водой из него конденсируются маслянистые примеси, фенолы, аммиак, пирогенетическая влага. Из охладителей 28 пиролизный газ поступает в сепаратор 29, где происходит отделение сконденсировавшихся продуктов от газа. По трубопроводу 10 вывода смолы и жидких углеводородов сконденсировавшиеся продукты выводятся в горелки 9 парового котла 1 для огневой утилизации, а пиролизный газ по каналу подвода 6 направляется в фильтр 7, в котором производится его тонкая очистка. Уловленные в фильтре 7 частицы по трубопроводу 35 через канал 8 подвода полукокса выводятся в горелки 9 парового котла, а получивший тонкую очистку пиролизный газ подается на дожимной компрессор 30. После повышения давления в дожимном компрессоре 30 на 1-1,5 кгс/см2 выше давления камеры сгорания 4 газ по газопроводу 11 подается в камеру сгорания 4 ГТУ газотурбинного блока.The combined-cycle plant with coal pyrolysis works as follows. The process of pyrolysis of coal as part of the proposed combined cycle plant is illustrated by the scheme shown in figure 2. Coal dust from the boiler dust preparation system through the dust hopper and dust collectors (not shown in FIG. 1) is sent to the nozzles 26 of the pyrolyzers 5 (FIG. 1). Simultaneously with the supply of coal dust through the nozzles 25 of the air supply to the pyrolysis 5 air is supplied. In pyrolyzers 5, coal is heated up, volatile substances are released, steam-gas and solid fractions are separated, sulfur is captured by introducing a sulfur-binding reagent into the apparatus, and gas is cleaned of dust. Pyrolysis gas from the group of pyrolysers 5 is sent to the group of gas coolers 28 through the channel for supplying pyrolysis gas 6, where, when cooled by chemically purified water, oily impurities, phenols, ammonia, and pyrogenetic moisture condense from it. From the coolers 28, the pyrolysis gas enters the separator 29, where the condensed products are separated from the gas. Condensed products are discharged to the burners 9 of the steam boiler 1 for fire utilization through the pipeline 10 for the output of tar and liquid hydrocarbons, and the pyrolysis gas is sent to the filter 7 through the feed channel 6, in which it is refined. Particles trapped in the filter 7 through a pipe 35 through the semicoke supply channel 8 are discharged to the burners 9 of the steam boiler, and the finely purified pyrolysis gas is fed to the booster compressor 30. After increasing the pressure in the booster compressor 30, it is 1-1.5 kgf / cm 2 higher the pressure of the combustion chamber 4, gas through the gas pipeline 11 is supplied to the combustion chamber 4 of the gas turbine unit of the gas turbine unit.

Полукокс, полученный в процессе термического разделения угольной пыли в пиролизере 5, через патрубок 27, подается по каналу 8 к горелке 9, где потоком транспортирующего пара вводится в паровой котел 1 и сжигается в атмосфере воздуха, подаваемого на горение дутьевыми вентиляторами (на фиг.1 не показаны). Зола и продукты реакции связывания серы улавливаются в золоуловителях, расположенных за котлом (на фиг.1 не показаны).The semi-coke obtained in the process of thermal separation of coal dust in the pyrolyzer 5, through the pipe 27, is fed through the channel 8 to the burner 9, where it is introduced into the steam boiler 1 by the flow of conveying steam and burned in the atmosphere of the air supplied to the combustion by blower fans (in figure 1 not shown). Ash and sulfur binding reaction products are collected in ash collectors located behind the boiler (not shown in FIG. 1).

Острый пар, полученный в паровом котле 1, подается в паровую турбину 2 ПГУ для выработки электроэнергии. Отходящие газы ГТУ поступают в котел-утилизатор 31, либо сбрасываются в качестве окислителя в горелки 9 парового котла 1.The hot steam received in the steam boiler 1 is fed to the steam turbine 2 of the combined cycle power plant to generate electricity. The exhaust gases of the gas turbine enter the waste heat boiler 31, or are discharged as burners into the burners 9 of the steam boiler 1.

Предлагаемое расположение пиролизеров делает данную схему ПГУ очень компактной, позволяет обеспечить автономную работу паротурбинного блока. В случае отключения газовой турбины имеется возможность транзитной подачи угольной пыли к горелкам котла, в этом случае необходимо лишь отключить подачу воздуха и топлива к узлу подогрева пиролизера.The proposed arrangement of pyrolyzers makes this CCGT scheme very compact and allows for autonomous operation of the steam turbine unit. In the event of a gas turbine shutdown, there is the possibility of a transit supply of coal dust to the boiler burners, in this case it is only necessary to turn off the air and fuel supply to the pyrolyzer heating unit.

Таким образом, в предлагаемой парогазовой установке с пиролизом угля интеграция паротурбинного и газотурбинного блоков осуществляется по четырем различным связям:Thus, in the proposed combined-cycle plant with coal pyrolysis, the integration of steam-turbine and gas-turbine blocks is carried out through four different connections:

- общая система топливоснабжения и топливоподготовки;- general fuel supply and fuel preparation system;

- совместное производство рабочего тела для ГТУ;- joint production of a working fluid for gas turbines;

- утилизация тепла отходящих газов в поверхностях нагрева парового котла;- heat recovery of exhaust gases in the heating surfaces of the steam boiler;

- использование избыточного кислорода отходящих газов ГТУ в топке парового котла в качестве окислителя для сжигания полукокса.- the use of excess oxygen of the exhaust gases of the gas turbine in the furnace of the steam boiler as an oxidizing agent for the combustion of semi-coke.

По сравнению с прототипами предлагаемая парогазовая установка с пиролизом угля имеет существенно лучшие экологические показатели. В процессе пиролиза в бескислородной среде азотсодержащие соединения угля в результате распада переходят в молекулярный окисел азота. Выброс «топливных» оксидов при сжигании полукокса в топке парового котла практически исключается. Десульфитация пиролизного газа осуществляется вдувом серосвязывающих реагентов непосредственно в рабочую зону пиролизера, где при малых объемах газовой среды более эффективно организуется связывание серы по сравнению с процессом десульфитации всего объема дымовых газов за паровым котлом. Температура пиролиза (800-900°С) является оптимальной для процесса десульфитации, поэтому такой способ очистки газа от серы выглядит наиболее приемлемым. Предлагаемая парогазовая установка позволяет при необходимости выводить из технологического цикла энергопроизводства жидкие конденсирующиеся продукты, которые могут быть использованы для получения ценных химических продуктов, моторного топлива, масел.Compared with prototypes, the proposed combined cycle plant with coal pyrolysis has significantly better environmental performance. During pyrolysis in an oxygen-free environment, nitrogen-containing coal compounds are converted into molecular nitrogen oxide as a result of decomposition. The emission of “fuel” oxides during the burning of semicoke in the furnace of a steam boiler is practically eliminated. The desulphization of pyrolysis gas is carried out by blowing sulfur-binding reagents directly into the working zone of the pyrolyzer, where at small volumes of a gaseous medium sulfur binding is more efficiently organized compared to the process of desulfitation of the entire volume of flue gases behind a steam boiler. The pyrolysis temperature (800-900 ° C) is optimal for the desulphization process, therefore, this method of purification of gas from sulfur looks most acceptable. The proposed combined-cycle plant allows, if necessary, to remove liquid condensing products from the technological cycle of energy production, which can be used to produce valuable chemical products, motor fuel, and oils.

Кроме того, предлагаемая парогазовая установка позволяет осуществлять охлаждение газа, конденсацию из него маслянистых примесей и проводить тонкую и качественную очистку газа.In addition, the proposed combined-cycle plant allows for gas cooling, condensation of oily impurities from it, and for fine and high-quality gas purification.

Экономичность и надежность работы ПГУ с пиролизом угля достигается за счет упрощения схемы, выведения из технологического цикла энергопроизводства жидких конденсирующихся продуктов, а также исключения необходимости выделения площадей для размещения крупногабаритных аппаратов термообработки угля и охлаждения полукокса при его транспортировке.Cost-effectiveness and reliability of CCGT operation with coal pyrolysis is achieved by simplifying the scheme, removing liquid condensing products from the technological cycle of energy production, as well as eliminating the need to allocate space for accommodating large-sized coal heat treatment devices and cooling the semicoke during its transportation.

Предлагаемое изобретение соответствует критерию «новизна», т.к. из «уровня техники» не выявлены технические решения с предложенной совокупностью признаков.The present invention meets the criterion of "novelty", because from the "prior art" is not identified technical solutions with the proposed set of features.

Claims (4)

1. Парогазовая установка с пиролизом угля, включающая паротурбинный блок с работающим на твердом топливе паровым котлом, паровой турбиной, регенеративным воздухоподогревателем и конденсатным насосом, газотурбинный блок с камерой сгорания газообразного топлива, компрессором и газовой турбиной, использующей в качестве рабочего тела нагретый сжатый воздух, котел-утилизатор тепла отходящих газов газотурбинного блока, отличающаяся тем, что содержит группу независимо функционирующих пиролизеров с патрубками подвода угольной пыли и воздуха и установленных над горелочным поясом парового котла, охладители пиролизного газа, сепаратор, фильтр тонкой очистки, при этом каждый пиролизер связан каналом подачи полукокса, по меньшей мере, с одной горелкой котла и с охладителем пиролизного газа, один из выходов которого связан с сепаратором, при этом охладители и сепаратор через трубопровод вывода смолы и жидких углеводородов связаны с горелками котла, кроме того, сепаратор через нагнетатель пиролизного газа соединен каналом подачи этого газа с фильтром тонкой очистки, один из выходов которого через дожимной компрессор связан с камерой сгорания газообразного топлива, а второй его выход - с горелками котла через канал подвода полукокса, при этом выходы охладителей связаны с регенеративными воздухоподогревателями.1. Combined-cycle plant with coal pyrolysis, comprising a steam turbine unit with a solid fuel-fired steam boiler, a steam turbine, a regenerative air heater and a condensate pump, a gas turbine unit with a gaseous fuel combustion chamber, a compressor and a gas turbine using heated compressed air as a working medium, a waste heat boiler for exhaust gases of a gas turbine unit, characterized in that it contains a group of independently functioning pyrolyzers with nozzles for supplying coal dust and air as well as those installed above the burner belt of the steam boiler, pyrolysis gas coolers, a separator, a fine filter, each pyrolyzer is connected by a semicoke supply channel to at least one boiler burner and a pyrolysis gas cooler, one of the outputs of which is connected to the separator, in this case, the coolers and the separator are connected to the burners of the boiler through the resin and liquid hydrocarbon discharge pipeline, in addition, the separator is connected through the pyrolysis gas blower to the fine filter, one of the s which is connected through a booster compressor to the combustion chamber of gas fuel, and its second output - with burners of the boiler via the char supply duct, which outputs are connected to chillers regenerative air heaters. 2. Парогазовая установка по п.1, отличающаяся тем, что пиролизеры установлены вертикально.2. Combined-cycle plant according to claim 1, characterized in that the pyrolyzers are installed vertically. 3. Парогазовая установка по п.1, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, четыре пиролизера.3. Combined cycle plant according to claim 1, characterized in that it contains at least four pyrolysers. 4. Парогазовая установка по п.1, отличающаяся тем, что на канале подвода пиролизного газа, между сепаратором и фильтром, установлен нагнетатель пиролизного газа. 4. Combined-cycle plant according to claim 1, characterized in that a pyrolysis gas supercharger is installed on the pyrolysis gas supply channel between the separator and the filter.
RU2009108564/06A 2009-03-10 2009-03-10 Steam gas plant with coal pyrolysis RU2387847C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009108564/06A RU2387847C1 (en) 2009-03-10 2009-03-10 Steam gas plant with coal pyrolysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009108564/06A RU2387847C1 (en) 2009-03-10 2009-03-10 Steam gas plant with coal pyrolysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2387847C1 true RU2387847C1 (en) 2010-04-27

Family

ID=42672688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009108564/06A RU2387847C1 (en) 2009-03-10 2009-03-10 Steam gas plant with coal pyrolysis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2387847C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102261271A (en) * 2011-05-17 2011-11-30 中国科学院过程工程研究所 Graded hybrid power generating system and method based on solid fuel pyrolysis and semi-coke combustion
RU2487158C2 (en) * 2010-05-31 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Инженерный центр энергетики Урала - УРАЛВНИПИЭНЕРГОПРОМ, Уралсельэнергопроект, УралТЭП, УралОРГРЭС, УралВТИ, Уралэнергосетьпроект, Челябэнергосетьпроект" Method to use coal in combined cycle plant based on pyrolysis process
US11274574B2 (en) 2019-08-28 2022-03-15 Mitsubishi Power, Ltd. Carbon-based fuel gasification power generation system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЦАНЕВ С.В. и др. Газотурбинные и паротурбинные установки тепловых электростанций. - М.: изд. МЭИ, 2002, с.20. АНДРЮЩЕНКО А.И. Парогазовые установки электростанций. - М.-Л.: изд. "Энергия", 1965, с.74. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2487158C2 (en) * 2010-05-31 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Инженерный центр энергетики Урала - УРАЛВНИПИЭНЕРГОПРОМ, Уралсельэнергопроект, УралТЭП, УралОРГРЭС, УралВТИ, Уралэнергосетьпроект, Челябэнергосетьпроект" Method to use coal in combined cycle plant based on pyrolysis process
CN102261271A (en) * 2011-05-17 2011-11-30 中国科学院过程工程研究所 Graded hybrid power generating system and method based on solid fuel pyrolysis and semi-coke combustion
WO2012155314A1 (en) * 2011-05-17 2012-11-22 中国科学院过程工程研究所 Hybrid power generation system and method based on classification of solid fuel pyrolysis and semi-coke combustion
AU2011349905B2 (en) * 2011-05-17 2014-10-02 Institute Of Process Engineering, Chinese Academy Of Sciences A hybrid power generation system and method based on solid fuel pyrolisis and char combustion
US11274574B2 (en) 2019-08-28 2022-03-15 Mitsubishi Power, Ltd. Carbon-based fuel gasification power generation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101440293B (en) Oil shale fluidized bed dry distillation system
CN102015072A (en) Electrical power generation method
EP0571233A2 (en) Staged furnaces for firing coal pyrolysis gas and char
US20100199631A1 (en) Power production process with gas turbine from solid fuel and waste heat and the equipment for the performing of this process
DK2445999T3 (en) System for cleaning and heat recovery from hot gases
AU2015371529B2 (en) Device and method for thermal exhaust gas cleaning
RU2009133375A (en) METHOD AND INSTALLATION FOR DRYING DUSTY FUELS BEFORE ALL SUBMITTED FOR GASIFICATION OF FUELS
CN105439408A (en) Sludge electricity generation system and electricity generation method thereof
RU2387847C1 (en) Steam gas plant with coal pyrolysis
CN104593089A (en) Self-heat supply type biomass oil gas co-production process
CN105823074A (en) Oxygen-enriched and energy-saving combustion system capable of achieving zero emission of nitrogen oxides
CN104789270A (en) Biomass two-section type dry distillation gasification process and device
CN110966059B (en) Coal-fired power generation system and method
RU70963U1 (en) POWER INSTALLATION
RU144013U1 (en) AUTONOMOUS Cogeneration Unit with Intra-Cycle Pyrolysis of Solid Carbon-Containing Fuels
RU2211927C1 (en) Method of and installation for thermal treatment of brown coal with production of electric energy
RU2679330C1 (en) Biomass waste gasification based energy system
US4387561A (en) Utilization of coal powering a gas turbine engine
RU2423406C2 (en) Procedure for withdrawal of gaseous products of coal pyrolisis from horizontal coke furnaces
CN110105986A (en) Biomass gasification device and coal unit coupled system and its electricity generation system
CN102341509B (en) Method for separating and collecting carbon dioxide from blast furnace gas in blast furnace gas utilization process
RU2360942C1 (en) Plant for thermal processing of solid fuels
CN205443018U (en) Mud power generation system
RU156247U1 (en) DEVICE FOR PREPARATION AND SUPPLY OF GENERATOR SYNTHESIS GAS TO THE GAS-FLAME FURNACE FROM COAL GAS-GENERATORS
RU2487158C2 (en) Method to use coal in combined cycle plant based on pyrolysis process

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140311