[發(fā)明專利]一種粉煤直燃的整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110268971.0
• 申請(qǐng)日: 2011-09-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102996257A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金涌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金涌
• 主分類號(hào): F02C7/22
• 分類號(hào): F02C7/22;F02C6/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，所述燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，具有較高熱-電轉(zhuǎn)換效率，但不需要煤的氣化單元，而是采用石墨化碳纖維過(guò)濾介質(zhì)，通過(guò)燃?xì)飧邷剡^(guò)濾，直接用作燃?xì)廨啓C(jī)的工質(zhì)，所以與常規(guī)IGCC技術(shù)比較，有投資少、流程短、開(kāi)工周期長(zhǎng)，而且熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。?

背景技術(shù)

IGCC(Integrated?Gasification?Combine?cycle)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在近20～30年內(nèi)受到很多關(guān)注，其核心理念是由煤的氣化與凈化部分和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分組成。?

從燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的理論分析其熱-電轉(zhuǎn)換效率可以大幅度提升(到45％或更高)，但由于其氣化和凈化部分附加投資大，而且也有相當(dāng)大的能耗，致使IGCC的總體熱-電效率并不高(從美國(guó)Tanpa工廠的報(bào)告數(shù)據(jù)僅為38.5％)，所以當(dāng)前的認(rèn)識(shí)是只有在把CO₂封存和煤氣部分合成化學(xué)品的儲(chǔ)能調(diào)峰考慮在一起，IGCC才能體現(xiàn)工業(yè)整體使用的優(yōu)勢(shì)。?

但美國(guó)能源部(DOE)和美國(guó)電力研究院(EPRI)最新展開(kāi)的詳細(xì)研究表明使IGCC+CO₂捕集技術(shù)與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)比較會(huì)使：?

1.發(fā)電成本上升40％?

2.投資上升32％?

3.凈輸出功率下降15％?

4.熱-電效率降低22％(一說(shuō)8％-10％)?

所以就限制了IGCC的工程使用。?

采用煤炭直燃后進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電主要是不需要空氣制氧、煤氣發(fā)生和燃?xì)鈨艋冗^(guò)程，這樣就一方面可以獲得燃?xì)?蒸汽聯(lián)合發(fā)電的高熱-電轉(zhuǎn)換效率，另方面則可大幅簡(jiǎn)化流程，減少投資，降低發(fā)電成本，而且也可以增加開(kāi)工率，而且由于2/3電力來(lái)自燃?xì)廨啓C(jī)，1/3來(lái)自于汽輪機(jī)，這樣汽輪機(jī)冷卻水用量會(huì)有明顯減少。?

采用煤粉直燃后進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的主要障礙，是燃?xì)庵械墓腆w粉塵夾帶?

對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的葉片磨蝕無(wú)法解決。高溫氣體過(guò)濾是煤粉直燃后聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的主要核心難題。因?yàn)闆](méi)有合適的高溫氣體過(guò)濾介質(zhì)材料，現(xiàn)有的陶瓷微濾材料，雖可以耐高溫，但是氣體通量小，而且質(zhì)脆，在熱沖擊條件下，易斷裂。采用專利2011202983165的石墨碳纖維介質(zhì)過(guò)濾，則可以順利解決上述問(wèn)題。?

附圖說(shuō)明

圖1為新型煤灰直燃的整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)流程圖?

圖2為蒸汽多級(jí)發(fā)生再利用鍋爐流程圖?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明專利提出的煤粉直燃的整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的流程圖可參見(jiàn)附圖1。?

本發(fā)明專利提出的發(fā)電系統(tǒng)的流程細(xì)節(jié)如下描述：?

(1)粉煤鍋爐燃燒室可以與粗旋風(fēng)分離器耦合(或相互獨(dú)立)，其特點(diǎn)可以采用旋流式燃燒鍋將有利于與多級(jí)旋風(fēng)粗除塵相銜接，鍋爐可以是設(shè)有蒸汽發(fā)生管束的熱壁式，也可以是冷壁式燃燒室，為了提高發(fā)電效率燃燒室可以是加壓式，加壓燃燒室的操作壓力可以0～8mp，而出溫度T＝1200℃～1400℃或更高。?

(2)為了除去燃燒后高溫氣體中的過(guò)量O₂(一般過(guò)氧的余量＜5％)把高溫高壓燃?xì)庀人腿氪呋純羰遥@時(shí)補(bǔ)入適量的天然氣，天然氣補(bǔ)充量，可使O₂完全燃凈，而且可以有CH₄的余量。過(guò)量的CH₄可以在燃?xì)廨啓C(jī)中燃凈，天然氣?的余量可為0％-10％或更高。為充分燃凈O₂燃凈室中可以加設(shè)各種催化材料，可以是粒狀催化劑填充層，催化金屬網(wǎng)或粉狀催化劑。?

如果粉煤灰有催化活性或新加微量粉狀催劑時(shí)，需要把(催化)燃凈室在流程中放置在多級(jí)旋風(fēng)除塵器之前。?

(3)熱過(guò)濾設(shè)備采用石墨化碳纖維過(guò)濾器，其性能與結(jié)構(gòu)要求如專利2011202983165所述。?

(4)經(jīng)過(guò)凈化的高溫高壓燃?xì)鈱⑦M(jìn)入燃?xì)?蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，可以根據(jù)過(guò)量CH₄的部分，補(bǔ)充壓縮空氣以在燃?xì)廨啓C(jī)中燃凈，以后的流程與常規(guī)IGCC技術(shù)無(wú)明顯差別，其流程可以參見(jiàn)附圖2。?

附圖2標(biāo)記說(shuō)明：(1)高壓蒸汽加熱器，(2)中壓蒸汽加熱器，(3)再加熱器，(4)高壓蒸汽發(fā)生器，(5)高壓蒸汽再熱器，(6)過(guò)熱器，(7)中壓蒸汽發(fā)生器，(8)低壓蒸汽加熱器，(9)低壓蒸汽發(fā)生器。?