[發明專利]類天然氣聯合循環

無效

• 申請號: 200610076955.0
• 申請日: 2006-04-12
• 公開（公告）號: CN101235327A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 林鴻亮
• 申請（專利權）人: 深圳市星原燃氣輪機維修開發有限公司
• 主分類號: C10L3/00
• 分類號: C10L3/00;C10K3/00;C10J3/00;C01B3/02;F02C7/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及燃煤燃氣輪機的潔凈煤技術領域。

背景技術：

中國《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》能源問題被列在重點領域的首要位置，其中關鍵技術便是潔凈煤技術。煤作為中國基礎能源，2005年突破20億噸大關，使中國能源安全和環境保護形勢嚴峻。能否開發節約能源的潔凈煤技術關系到建設資源節約型、環境友好型社會的成敗。潔凈煤技術是使煤作為一種能源應達到最大限度潛能的利用，而釋放的污染控制在最低水平，達到煤的高效潔凈利用目的的技術。目前，煤主要應用于發電，燃煤電站主要是鍋爐電站，包括常規鍋爐電站，超(超)臨界發電，循環流化床鍋爐燃燒發電。因受到熱力循環(Rankine)限制，熱效率已很難大幅度提高，燃氣-蒸汽聯合循環既發揮Brayton循環，又保留Rankine循環。較好實現煤化學能的潔凈和高效的梯級利用。世界燃氣輪機制造商都致力于燃煤燃氣輪機技術開發，燃煤燃氣輪機燃燒技術主要有增壓流化床燃燒聯合循環(PFBC-CC)和整體煤氣化聯合循環(IGCC)。增壓流化床燃燒聯合循環包括第一代、第二代，PFBC-CC是煤與脫硫劑在增壓(通常1.2∽1.6MPa)流化床鍋爐燃燒，燃燒的部分熱量通過安裝在流化床內的埋管和水冷壁。使流經受熱面的水加熱產生蒸汽，通過蒸汽透平做功發電，離開燃燒室的加壓燃氣，經過高溫除塵后，進入燃氣輪機透平做功發電，即第一代PFBC-CC。也可將部分煤在氣化爐氣化后送入輔助燃燒室燃燒，產生的高溫燃氣再與PFBC約850℃燃氣混合。把燃氣輪機進氣溫度升到150∽1200℃，從而提高燃氣輪機熱效率，也即為第二代PFBC-CC。整體煤氣化聯合循環(IGCC)是使煤在氣化爐中氣化成為中熱值煤氣或低熱值煤氣，通過處理把粗煤氣中的灰分、含硫化合物(主要是H₂S和COS)等有害物質除凈，供給燃氣-蒸汽聯合循環中去燃燒做功，以達到煤代油(或天然氣)的目的。這樣，就可以間接實現燃氣-蒸汽聯合循環燃用固體燃料-煤的愿望。上述兩種燃氣輪機以煤做為燃料的技術有較好前景。特別是IGCC發展令人矚目，它能較大幅度地提高燃煤電站的熱效率，并使污染問題獲得非常滿意的解決，IGCC被認為是二十一世紀最有前途的潔凈煤發電技術。第二代增壓流化床燃燒循環發電技術也被國際公認有發展前景，可提高發電效率和改善環境的潔凈發電技術。

然而為21世紀發電技術帶來光明的增壓流化床燃燒聯合循環和整體煤氣化聯合循環發電技術都存在投資規模大，處理物料量大，污染凈化不充分，熱效率難以提高等問題。PFBC-CC存在污染凈化不充分，高溫除塵困難，燃機葉片沖刷腐蝕嚴重，電站安全可靠性差等問題。IGCC因煤氣熱值比天然氣低得多，致使進入燃氣輪機燃燒室的燃料流量增加，使燃氣輪機的熱力參數和工況點都發生變化，不能適應以石油和天然氣作為燃料設計的燃氣輪機，也就不能解決中國近期建設的以天然氣為燃料F級機組氣源問。本發明以煤等能源物質合成類天然氣，并使煤的化學能最大限度地轉化為滿足燃氣-蒸汽聯合循環電站運行工況的類天然氣燃料，并使煤充分凈化，甚至可達到零污染目標，實現綠色煤電，可望解決中國燃氣-蒸汽聯合循環電站天然氣氣源問題。面對國際石油和天然氣價格居高不下，中國天然氣開采和管網建設周期長，國內民用、商業和一般工業消費天然氣剛剛起步，中國以天然氣純發電在相當長時期困難重重，本發明為中國燃油電站和燃氣電站經濟走出困境帶來希望。

發明內容：本發明目的在于合成一種適應燃氣輪機燃燒的類天然氣燃料并提供一種新的燃煤燃機技術方案——類天然氣聯合循環(Natural?Gas-Like?Combined?Cycle簡稱NGLCC)，實現燃氣-蒸汽聯合循環以煤等能源物質作為燃料，煤等能源物質可以是煤及其制品、石油及其制品(石油焦、渣油等)、生物質能源，并達到高效、潔凈燃燒，燃煤燃氣輪機原技術方案增壓流化床燃燒聯合循環(PFBC-CC)存在高溫除塵困難，環保性能欠佳，燃機葉片沖刷腐蝕嚴重等技術難題，影響裝置長期安全可靠運行。整體煤氣化聯合循環(IGCC)存在系統物料流量大，氣化顯熱利用效率不高，空分裝置投資、能耗高，中間燃料煤氣熱值低等問題。IGCC效率只有42％，配套世界最先進燃氣-蒸汽聯合循環，期望能達到45％。且上述這兩種技術方案系統復雜、投資巨大、廠電用電耗率高、污染控制有限，總能系統熱效率很難提高。