[發(fā)明專利]回收余熱的IGCC熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410432670.0
• 申請(qǐng)日: 2014-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN104533551A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周賢;許世森;史紹平;王保民;王劍釗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司;中國華能集團(tuán)公司
• 主分類號(hào): F01K17/02
• 分類號(hào): F01K17/02;F24D3/18
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種回收余熱的IGCC熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

近年來，我國多地遭遇了嚴(yán)重的霧霾天氣，空氣重度污染，部分城市空氣污染指數(shù)突破可吸入顆粒物濃度上限值，尤其是京津冀地區(qū)。冬季為霧霾天氣的頻發(fā)期，說明霧霾天氣的形成與冬季采暖有著密切的關(guān)系。為了治理大氣污染，緩解嚴(yán)重霧霾天氣造成的危害，政府提出了空氣治理目標(biāo)和相應(yīng)的政策措施。治理的辦法包括削減燃煤，提高電力、天然氣等清潔能源的供應(yīng)力度；推動(dòng)燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)代替燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)，推動(dòng)煤制天然氣、燃煤鍋爐清潔改造、全面整治小鍋爐、削減農(nóng)村散煤等。

天然氣作為一種低碳高效的寶貴清潔能源，在我國市場(chǎng)需求日益旺盛，多地出現(xiàn)過天然氣荒現(xiàn)象，天然氣相對(duì)于煤的高價(jià)格也使供熱實(shí)際成本呈大幅度增長(zhǎng)趨勢(shì)，從國內(nèi)、國際的能源供應(yīng)形勢(shì)來看，天然氣價(jià)格仍有很大的上漲空間，因此，以天然氣為主的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的情況會(huì)造成城市供熱運(yùn)行成本和產(chǎn)業(yè)成本將越來越大。我國一次能源以煤炭為主在相當(dāng)一段長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變，70％以上的發(fā)電裝機(jī)容量是燃煤火電機(jī)組，消耗著全國一半左右的煤炭產(chǎn)量，長(zhǎng)期以來政府非常重視熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的發(fā)展。

2014年7月1日，新的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)開始執(zhí)行，也被稱為有史以來最嚴(yán)的火電廠排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，便存在這樣的矛盾，一方面是不能擺脫對(duì)于煤炭依賴，另一方面是煤炭如何能夠更清潔地利用。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)的環(huán)保性能可與天然氣燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)媲美：IGCC發(fā)電的粉塵和SO₂排放濃度低于1mg/m³、NOx排放濃度低于55mg/m³，加裝SCR裝置后NOx濃度可以低于10mg/m³，煤中的硫以硫磺回收；天然氣發(fā)電的粉塵和SO₂排放濃度約為5mg/m³、NOx排放濃度約為36mg/m³。

IGCC是將煤氣化技術(shù)和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)發(fā)電系統(tǒng)，具有較高的發(fā)電效率和優(yōu)良的環(huán)保性能，IGCC后續(xù)實(shí)施CO₂捕集能耗較低。IGCC由兩大部分組成，即煤氣化部分和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)部分。煤氣化部分主要設(shè)備有氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設(shè)備(包括硫回收裝置)等；燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)部分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、汽輪機(jī)等。IGCC的工藝流程為：煤在氣化爐中與氧氣和水經(jīng)過氣化反應(yīng)成為中低熱值煤氣(主要是CO+H₂)，經(jīng)過凈化后，除去粗煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，使之變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒，然后高溫氣體工質(zhì)驅(qū)動(dòng)燃?xì)馔钙阶鞴Γ細(xì)廨啓C(jī)排氣則進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水，產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)作功。

在IGCC中，煤先通過氣化轉(zhuǎn)化為煤氣；然后煤氣通過凈化脫除硫等污染物，根據(jù)需要分離CO₂；最后煤氣通過燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽聯(lián)合循環(huán)轉(zhuǎn)換為電。因此，對(duì)IGCC而言，控制污染和排放與能量轉(zhuǎn)換是內(nèi)在的集成。IGCC能使煤中更多份額的能量通過高效的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，有效地實(shí)現(xiàn)了煤中化學(xué)能的清潔與梯級(jí)利用，供電效率比同等規(guī)模的常規(guī)燃煤電站高6～8個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)，由于使用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，節(jié)水可達(dá)50％。IGCC和CO₂捕集和封存技術(shù)集成在燃燒前捕集碳，然后將碳封存。由于煤氣中的CO₂濃度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煙氣中CO₂濃度，因而降低了捕集所帶來的效率降低和成本升高，是實(shí)現(xiàn)煤炭發(fā)電近零排放最現(xiàn)實(shí)、最經(jīng)濟(jì)的途徑。IGCC被認(rèn)為是目前最有發(fā)展前景的超清潔、高效潔凈煤發(fā)電技術(shù)之一。

目前國內(nèi)外在運(yùn)行的純發(fā)電IGCC電站只有6座，分別為美國的Tampa、Wabash?River電站，荷蘭Buggenum電站，西班牙Puertollano電站，日本的Nakoso電站，以及我國的華能天津IGCC示范電站。華能天津IGCC示范電站是我國首座IGCC示范電站，電站的投產(chǎn)標(biāo)志著我國潔凈煤發(fā)電技術(shù)取得了重大突破。