[發明專利]聯合循環熱電聯產設備及工藝

有效

• 申請號: 201110112807.0
• 申請日: 2011-05-03
• 公開（公告）號: CN102191957A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 趙洪濱;秦慶平;趙愛民;張耀東;劉暢
• 申請（專利權）人: 金能科技有限責任公司;中國石油大學(北京);山東瑞普生化有限公司
• 主分類號: F01K23/10
• 分類號: F01K23/10;F01K17/00;F01K11/02;F01D15/10;F22B1/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 湯在彥

技術領域

本發明涉及以煤炭焦化為基礎的熱電聯產節能技術領域，尤其涉及一種以焦爐煤氣為燃料的聯合循環熱電聯產設備及工藝。

背景技術

目前，與本發明相關的技術主要包括聯合循環技術和熱電聯產技術(CHP)。其各自技術的發展狀況和系統特征如下：

聯合循環就是將燃氣輪機的布雷頓循環(Brayton?Cycle)與蒸汽輪機的朗肯循環(Rankine?Cycle)相結合，組成的新型熱力循環，形成能源梯級利用的總能系統，達到較高的熱效率。

聯合循環作為一種近代發展起來的熱力循環，具有很多種布置方式：(1)注蒸汽(STIG)循環：該循環利用燃氣輪機的高溫排氣產生蒸汽，注到燃燒室，生成高溫燃氣-蒸汽混合工質，然后進入透平膨脹做功；(2)濕空氣透平(HAT)循環：HAT循環利用系統內的余熱和廢熱產生熱水，再用熱水溫化手段增加透平工質流量，相對地降低了工質壓縮耗功，且采用回熱的形式回收透平排熱；(3)增壓流化床聯合循環(PFBC)：PFBC與常規燃煤系統的差別是以PFBC的鍋爐島取代常爐，由于采用鍋爐增壓，爐體容積較小，故其燃燒效率較高；(4)整體煤氣化聯合循環(IGCC)：IGCC由煤氣化爐、凈化裝置(除塵、脫硫)、燃氣輪機發電機組、余熱鍋爐和蒸汽輪機發電機組等系統組成，是供熱、供電、供煤氣和供化工產品的多聯供系統。

聯合循環從20世紀50年代開始應用于工業發電，目前，聯合循環已經成為火電及相關用電工業的主要發展方向。常規聯合循環，由于采用結構單一的模式(一臺燃氣輪機、一臺余熱鍋爐、一臺蒸汽輪機)，通常采用優質天然氣為燃料，可達到較高的發電效率，然而，在供熱方面，達不到靈活調整的需求。

熱電聯產(CHP)既產電又供熱，是世界各國公認的節能技術。20世紀初以來，各國相繼發展，特別是在原蘇聯、丹麥、瑞典、荷蘭、美國、日本等發達國家發展得較快。

熱電聯產技術具有多種布置方式，燃料的選擇和應用也具有較大的靈活性，常規熱電聯產技術的主要優點體現在：(1)蒸汽不在降壓或經減溫減壓后供熱，而是先發電，然后用抽汽或排汽滿足供熱、制冷的需要，可提高能源利用率；(2)增大背壓機組負荷率，增加機組發電，減少冷凝損失，降低煤耗；(3)按照熱能的品位供能，較好地實現了熱能的梯級利用。

通常的熱電聯產以蒸汽輪機為主體，采用抽凝式或背壓式，其可利用的溫差范圍有限，使其用能效率不高，并且效率提高的潛力也不大，同時供電與供熱的靈活性也受到制約。

發明內容

本發明解決的技術問題是：提供一種以焦爐煤氣為燃料的聯合循環熱電聯產設備及工藝，以改善或克服現有技術的一項或多項缺陷。

本發明的技術解決方案是：一種聯合循環熱電聯產設備，其設有多個包括燃氣輪機和余熱鍋爐的分支系統，所述余熱鍋爐利用對應的燃氣輪機排出的高溫煙氣為換熱熱源，以向蒸汽輪機和熱用戶提供所需蒸汽，其中，所述分支系統中至少有一個為可調分支系統，以對其中的余熱鍋爐進入蒸汽輪機、供熱管網的流量進行調節分配，以使產出的熱、電與實際熱、電需求相協調。

本發明還提出一種聯合循環熱電聯產工藝，其包括多個利用燃氣輪機和余熱鍋爐的分支流程，所述余熱鍋爐利用對應的燃氣輪機排出的高溫煙氣為換熱熱源，以向蒸汽輪機和熱用戶提供所需蒸汽，其中，所述分支流程中至少有一個為可調分支流程，以對其中的余熱鍋爐進入蒸汽輪機、供熱管網的流量進行調節分配，以使產出的熱、電與實際熱、電需求相協調。

較佳地，所述的燃氣輪機包括空氣壓氣機、焦爐煤氣與壓縮后空氣的燃燒室以及燃燒后煙氣進行做功的燃氣透平，燃氣透平的主軸與發電器主軸連接實現機械能與電能的轉換，輸出電能，同時燃氣透平出口的高溫煙氣進入余熱鍋爐，各余熱鍋爐中產生的高溫蒸汽選擇用于推動蒸汽輪機做功或供給熱用戶用熱，蒸汽透平與發電機相連輸出電能，同時蒸汽透平出口的蒸汽輸送給熱用戶用熱。

較佳地，所述可調分支系統的余熱鍋爐為雙壓余熱鍋爐，該雙壓余熱鍋爐的高壓汽供給蒸汽輪機，低壓汽直接供給熱用戶。