[發明專利]一種利用煙氣低溫余熱加濕燃料氣的IGCC發電系統及方法

在審

• 申請號: 202010124557.1
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111237058A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 周賢;彭爍;鐘迪;王保民;許世森;姚國鵬
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F02C6/18;F01K11/02;F01D15/10;F23J15/06;F28B9/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發明提供的一種利用煙氣低溫余熱加濕燃料氣的IGCC發電系統及方法，在聯合循環余熱鍋爐尾部設置冷凝式換熱器，采用中介水將煙氣溫度降低至露點溫度以下，并由升溫后的中介水在燃料氣加濕器對燃料氣加熱加濕。該系統回收煙氣低溫余熱和凝結水，減少稀釋燃料氣所需的中壓蒸汽量，還可降低NOx排放量，提高系統供電效率，減小系統水耗。

技術領域

本發明屬于火力發電節能減排領域，具體涉及一種利用煙氣低溫余熱加濕燃料氣的IGCC發電系統及方法。

背景技術

現有煤基發電技術存在效率提升和CO₂減排的問題，亟需發展高效、清潔、CO₂近零排放的煤電技術。IGCC整體煤氣化聯合循環發電技術將清潔的煤氣化技術與高效的聯合循環發電技術結合，粉塵與SO₂排放可達近零排放，易于實現CO₂捕集，是未來煤基發電的重要技術路線之一。

IGCC煙氣中含有大量的水蒸氣，煙氣中水蒸氣的汽化潛熱占煤炭發熱量的相當大比例，目前的煙氣潛熱基本上都沒有利用而直接排放到環境中。另外，煙氣中的水蒸氣直接排入大氣，既造成水量損失，又形成白色煙羽現象，造成景觀污染。深度回收利用包括水蒸氣凝結潛熱在內的煙氣余熱，對節省能源和減少污染物排放都有重要意義。煙氣余熱深度利用技術是在余熱鍋爐尾部煙道增設的冷凝式換熱器，高濕度煙氣在該換熱器內與中介水高效換熱，煙氣迅速降溫冷凝，脫除大部分水蒸氣后，送入煙囪。與煙氣換熱的中介水升溫后，可以為IGCC系統提供額外的熱源。

此外，IGCC的燃氣輪機采用擴散燃燒方式，需要降低燃料氣熱值以控制熱力型NOx排放濃度。降低燃料氣熱值的方法多為摻混氮氣、水蒸氣、CO₂等惰性氣體，但獲取這些惰性氣體需要消耗較多的能量，不利于IGCC供電效率的提升。摻混水蒸氣的燃料氣燃燒形成的煙氣在余熱鍋爐回收余熱后，水蒸氣還是氣態便直接排入大氣，還存在水量損失的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用煙氣低溫余熱加濕燃料氣的IGCC發電系統及方法，解決了現有技術存在的上述不足。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明提供的一種利用煙氣低溫余熱加濕燃料氣的IGCC發電系統，包括氣化爐、煤氣冷卻器、除塵單元、回熱器、低溫余熱回收單元、脫硫與硫回收單元、燃料氣加濕器、燃料氣調制器、燃氣輪機燃燒室、燃氣透平、余熱鍋爐、汽輪機、凝汽器和直接接觸式冷凝式換熱器，其中，氣化爐上設置有粉煤入口、中壓蒸汽入口和純氧入口，所述氣化爐的粗煤氣出口連接煤氣冷卻器的入口，所述煤氣冷卻器的飽和蒸汽出口連接余熱鍋爐的入口；

所述煤氣冷卻器的粗煤氣出口連接除塵單元的入口；所述除塵單元的出口分為兩路，一路與煤氣冷卻器的粗煤氣入口和氣化爐的粗煤氣出口之間的連接管道連接；另一路和回熱器的入口連接；

所述回熱器的粗煤氣出口依次連接低溫余熱回收單元、脫硫與硫回收單元和燃料氣加濕器的入口，所述燃料氣加濕器的低溫潔凈煤氣出口連接回熱器的入口，回熱器的低溫潔凈出口連接燃料氣調制器；

所述燃料氣調制器上設置的污氮入口和中壓蒸汽入口；所述中壓蒸汽入口與余熱鍋爐上的中壓蒸汽出口連接；所述燃料氣調制器的燃料氣出口連接燃氣輪機燃燒室的入口；

所述燃氣輪機燃燒室上設置有高壓空氣入口；所述燃氣輪機燃燒室的高溫高壓的燃氣出口連接燃氣透平的入口，所述燃氣透平驅動連接發電機；

燃氣透平的煙氣出口連接余熱鍋爐的入口，余熱鍋爐的高溫高壓蒸汽出口連接汽輪機，所述汽輪機驅動連接發電機；

所述汽輪機的乏汽出口連接凝汽器的入口，所述凝汽器的冷凝水出口連接余熱鍋爐的入口；

所述余熱鍋爐的低溫濕煙氣出口連接直接接觸式冷凝式換熱器，所述直接接觸式冷凝式換熱器上設置有低溫干煙氣出口。