[發(fā)明專利]一種帶補燃型余熱鍋爐的IGCC電站系統(tǒng)及工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410636139.5
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104373164A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 穆延非;史紹平;閆姝;陳新明;周賢;方芳
• 申請（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: F01K23/10
• 分類號: F01K23/10;F01K11/02;F01K13/02;F01D15/08;F01D15/10;F02C6/00
• 代理公司: 西安智大知識產(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)明涉及整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的余熱鍋爐技術(shù)領(lǐng)域以及汽輪機(jī)驅(qū)動空分系統(tǒng)壓縮單元的空分系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種帶補燃型余熱鍋爐的IGCC電站系統(tǒng)及工作方法。

背景技術(shù)

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(IGCC技術(shù))因其高效、清潔的特點被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ臐崈裘杭夹g(shù)之一。我國以燃煤發(fā)電為主的格局和未來社會對減少煤電污染排放的現(xiàn)實要求，使得IGCC發(fā)電系統(tǒng)將在我國中遠(yuǎn)期的燃煤發(fā)電中扮演重要的角色。

目前IGCC面臨的發(fā)展困境主要有兩方面，一是部分技術(shù)和工藝還需要進(jìn)一步優(yōu)化和完善；二是建設(shè)、運營成本高，發(fā)電成本一般為普通火電廠的2～3倍。IGCC電站主要有五個系統(tǒng)組成，空分系統(tǒng)、汽化爐與合成氣凈化系統(tǒng)，燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)、余熱鍋爐系統(tǒng)、蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)。其中在整個IGCC電站中，空分系統(tǒng)投資費用占整個電站投資費用的15％左右，而且空分系統(tǒng)是耗能最高的單元，空分系統(tǒng)用電占全廠廠用電的70％-85％。可見如果能降低空分系統(tǒng)的投資成本，而且減少空分系統(tǒng)的能耗，將有效的減少IGCC電站的投資成本并提高提高電站的供電效率。

在空分系統(tǒng)中，空氣壓縮機(jī)和空氣增壓機(jī)作為空分系統(tǒng)的空氣壓縮單元，是能耗最高的兩個設(shè)備，約占整個空分系統(tǒng)功耗的90％。傳統(tǒng)空分系統(tǒng)的空氣壓縮單元多用電動機(jī)驅(qū)動，雖然裝置簡單，工作可靠，占地面積小，但是缺點也是非常明顯的。比如某250MW的IGCC電站，配備了型號為KDON-46000Nm³/h?O²的空分系統(tǒng)。(1)空氣壓縮機(jī)和空氣增壓機(jī)需單獨配備電動機(jī)，共需兩臺，每臺功率約20MW，供電電壓10KV，而且由于功率較高，需要增加變壓變頻器啟動裝置。從而投資費用較高。(2)空分的壓縮機(jī)電機(jī)和增壓機(jī)電機(jī)屬于連續(xù)工作的電機(jī)，在正常工作時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般恒定不變，空分壓縮單元的負(fù)荷調(diào)節(jié)是僅通過壓縮機(jī)入口的導(dǎo)流片的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)的，其調(diào)節(jié)范圍為75％～105％，調(diào)節(jié)范圍較小，若繼續(xù)調(diào)節(jié)只能通過空壓機(jī)放空調(diào)節(jié)，這樣是最不經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方式。(3)由于IGCC電站的空分系統(tǒng)用電為外接廠用電，所以一旦出現(xiàn)供電事故，將造成整個IGCC電站的生產(chǎn)中斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服以上傳統(tǒng)IGCC電站采用電動機(jī)驅(qū)動空分系統(tǒng)壓縮單元技術(shù)存在的問題，提供一種帶補燃型余熱鍋爐的IGCC電站系統(tǒng)及工作方法，最大限度的降低空分系統(tǒng)的投資成本并減少空分系統(tǒng)的能耗，而且利于電站的冷態(tài)啟動。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種帶補燃型余熱鍋爐的IGCC電站系統(tǒng)，包括整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中原有的空分系統(tǒng)、汽化爐4、燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)、余熱鍋爐10和蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)，還包括新增的安裝在余熱鍋爐10的入口處的余熱鍋爐補燃裝置9和代替原有驅(qū)動空分系統(tǒng)壓縮單元的電動機(jī)的小汽輪機(jī)2，所述空分系統(tǒng)包括增壓單元1和精餾單元3，所述燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)包括燃?xì)廨唹簹鈾C(jī)5、燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)燃燒室6、燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)透平7和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)8，所述蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)包括蒸汽輪機(jī)11、蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)12、凝汽器13和給水泵14；所述小汽輪機(jī)2的轉(zhuǎn)軸連接增壓單元1的轉(zhuǎn)軸，增壓單元1的壓縮空氣輸出口與精餾單元3的輸入口連通，精餾單元3的氧氣和氮氣出口與汽化爐4的輸入口連接，汽化爐4的產(chǎn)品合成煤氣輸出口與燃?xì)廨唹簹鈾C(jī)5輸出口一同與燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)燃燒室6輸入口連通，燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)燃燒室6的高溫燃?xì)獬隹谶B接至燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)透平7的入口，燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)透平7的廢氣輸出口與余熱鍋爐系統(tǒng)10輸入口連通，余熱鍋爐系統(tǒng)10的蒸汽輸出口依次與蒸汽輪機(jī)11的輸入口和小汽輪機(jī)2的輸入口相連，蒸汽輪機(jī)11和小汽輪機(jī)2的乏氣輸出口通過凝汽器13依次與給水泵14與余熱鍋爐10相連，保證蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)的動力循環(huán)。

在電站啟動時，余熱鍋爐補燃裝置9啟動，使得余熱鍋爐10產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動小汽輪機(jī)2運轉(zhuǎn)，從而使得空分系統(tǒng)不依靠氣化爐4和燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)而啟動運行。

通過調(diào)節(jié)小汽輪機(jī)2的進(jìn)口蒸汽量改變其轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)空分系統(tǒng)的負(fù)荷，相對于電動機(jī)驅(qū)動方式，空分系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍更廣且節(jié)約能耗。