低热值煤气发电系统技术方案

本发明专利技术涉及煤气发电，提供一种低热值煤气发电系统，包括煤气锅炉以及发电机组，发电机组包括汽轮机以及发电机，煤气锅炉包括炉体以及锅筒，炉体包括水平烟道以及竖直烟道，炉体上设置有水冷壁，水冷壁连通锅筒的液体出口与汽体入口，于炉体内还设置有过热机组以及省煤器机组，过热机组连通锅筒的汽体出口以及汽轮机的高压缸入口，省煤器机组连通汽轮机的乏汽出口与锅筒的液体入口。本发明专利技术的发电系统中，通过燃烧器稳定燃烧低热值煤气，先将水冷壁内的液态水加热为汽态，然后采用过热机组将蒸汽加热为过热蒸汽，采用过热蒸汽做功发电，可以稳定汽水参数，既可以保证安全性，还能够提高低热值煤气的发电效率，热量利用率比较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤气发电，尤其涉及一种低热值煤气发电系统。
技术介绍
我国钢铁工业迅猛发展，已连续多年位居世界第一生产大国。钢铁企业在冶炼过程中产生了大量的副产煤气，如高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气。焦炉煤气和转炉煤气由于发热值高，可以在生产和生活中有效利用。而高炉煤气具有产量最大、热值最低、难于稳定燃烧、发电效率低等特点。高炉煤气是一种无色无味、无臭的混合气体，主要成分为CO、CO2、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25％；H2、CH4的含量很少，对总发热量影响不大；惰性气体CO2、N2的含量分别占15％、55％(均以体积分数计)，所占比例高，既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量；火焰较长；着火点温度约为700℃；火焰传播速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好；热值一般为3100kJ/Nm3-4200kJ/Nm3，烟气量大。因此，高炉煤气的有效转换和利用是钢铁企业清洁生产和节能的重要环节。基于高炉煤气燃料及燃烧特性，高炉煤气与其它高热值的固体或者气体燃料有显著的区别，煤气锅炉的传热特性有很大的变化，其受热面布置与燃煤煤气锅炉有显著不同。虽然专利《一种全烧高炉煤气锅炉烟气余热回收利用系统》(申请号：201320444475.0)及《一种全烧高炉煤气锅炉烟气余热深度回收利用系统》(申请号：201320446384.0)公布了相关高炉煤气锅炉烟气余热回收利用系统，但是，其仅着重提高烟气侧余热的回收利用，而未考虑因高炉煤气的热值低、难于稳定燃烧等特点带来的煤气锅炉传热和受热面布置等核心重要问题，也未考虑如何通过汽水侧工艺优化提高低热值煤气发电效率。同时，目前很多高炉煤气锅炉在高负荷时存在减温水使用量远远超过设计值，特别是在煤气锅炉负荷拉升或在高负荷煤气锅炉负荷波动情况下，存在减温水跟不上，煤气锅炉过热器受热面易超温的问题。为此，需要对高炉煤气锅炉的各类受热面进行合理布置，包括受热面布置形式、受热面布置比例等，从而解决煤气锅炉过热器受热面易超温的问题，稳定汽水参数，提高低热值煤气发电装置的整体热效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低热值煤气发电系统，旨在用于解决现有的低热值煤气的热效率较低的问题。本专利技术是这样实现的：本专利技术实施例提供一种低热值煤气发电系统，包括煤气锅炉以及发电机组，所述发电机组包括与所述煤气锅炉管道连接的汽轮机以及由所述汽轮机驱使旋转的发电机，所述煤气锅炉包括内置燃烧室的炉体以及可汽水分离的锅筒，所述炉体包括位于所述燃烧室上方的水平烟道以及与所述水平烟道连通的竖直烟道，所述炉体上设置有水冷壁，所述水冷壁至少一个端口与所述锅筒的液体出口连通，至少一个端口与所述锅筒的汽体入口连通，于所述水平烟道以及所述竖直烟道内分别设置有过热机组以及省煤器机组，所述过热机组连通所述锅筒的汽体出口以及所述汽轮机的高压缸入口，所述省煤器机组连通所述汽轮机的乏汽出口与所述锅筒的液体入口，且于所述省煤器机组与所述汽轮机之间的管路上设置有冷凝器。进一步地，于所述炉体内还设置有再热器机组，所述再热器机组连通所述汽轮机的低压缸入口以及所述汽轮机的高压缸出口。进一步地，所述再热器机组包括安设于所述竖直烟道内的低温再热器，所述汽轮机的高压缸出口连通至所述低温再热器。进一步地，所述再热器机组还包括安设于所述水平烟道内的高温再热器，所述高温再热器连通所述低温再热器与所述汽轮机的低压缸进口。进一步地，所述省煤器机组包括安设于所述竖直烟道底部的主省煤器以及位于所述主省煤器上方且与所述主省煤器连通的旁路省煤器，所述冷凝器出口连通至所述主省煤器，所述旁路省煤器还连通至所述锅筒的液体入口，且所述旁路省煤器与所述低温再热器并排设置，两者之间通过过热器隔墙分隔。进一步地，所述竖直烟道包括上部空间与下部空间，所述主省煤器位于所述下部空间内，所述旁路省煤器与所述低温再热器位于所述上部空间内，且所述上部空间与所述下部空间之间通过膨胀节连通。进一步地，所述过热机组包括屏式过热器组件、对流式的低温过热器以及对流式的高温过热器，三者依次连通，且所述锅筒的汽体出口连通所述屏式过热器组件，所述高温过热器连通所述汽轮机的高压缸入口。进一步地，所述屏式过热器组件包括与所述锅筒的汽体出口连通的前屏过热器以及连通所述前屏过热器与所述低温过热器的后屏过热器，且于所述前屏过热器与所述后屏过热器的流路上设置有一级喷水结构。进一步地，所述高温过热器包括两个冷段与一个热段，所述热段位于两个所述冷段之间，且于前一所述冷段与所述热段之间的流路上设置有二级喷水结构。进一步地，所述炉体于所述燃烧室的出口处向所述水平烟道内弯折延伸形成折焰角，所述折焰角包括沿向上的方向向所述水平烟道内倾斜延伸的第一倾斜段以及由所述第一倾斜段沿向所述竖直烟道的方向向上倾斜的第二倾斜段。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的发电系统中，低热值煤气先进入炉体的燃烧室内，且在燃烧器的作用下使其燃烧放出热量，锅筒内的液态水由其液体出口导至炉体的水冷壁内，低热值煤气燃烧放出的热量加热水冷壁内的液态水，进而使得部分液态水吸热相变为气态，将水冷壁内的水汽混合物重新导入锅筒内进行水汽分离，其中分离后的液体经液体出口进入水冷壁内重新加热，而蒸汽则进入过热机组内加热为过热蒸汽，可以将过热蒸汽导入汽轮机内进行做功发电，做功后的乏汽经冷凝器凝结为液态水后进入省煤器机组内加热升温，且升温后的液态水导入锅筒内循环利用。在上述过程中，通过燃烧器稳定燃烧低热值煤气，先将水冷壁内的液态水加热为气态，然后采用过热机组将蒸汽加热为过热蒸汽，采用过热蒸汽做功发电，可以稳定汽水参数，既可以保证安全性，还能够提高低热值煤气的发电效率，发电效率可达37％以上，热量利用率比较高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的低热值煤气发电系统的结构示意图；图2为图1的低热值煤气发电系统的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1以及图2，本专利技术实施例提供一种低热值煤气发电系统，包括煤气锅炉1以及发电机组2，低热值煤气可以导入煤气锅炉1内进行燃烧，然后利用低热值煤气燃烧产生的热量通过发电机组2进行发电，发电机组2包括汽轮机21与发电机22，汽轮机21包括高压缸211，低热值煤气在煤气锅炉1内燃烧产生的热量可以加热液态水为蒸汽，进而可以将蒸汽导入高压缸211内驱使汽轮机21做功，然后由汽轮机21带动发电机22旋转发电，而蒸汽做功成为乏汽由乏汽出口并导出重复利用。细化煤气锅炉1的结构，其包括内置燃烧室111的炉体11以及可汽水分离的锅筒12，在燃烧室111内设置有燃烧器112，低热值煤气导入燃烧室111内由燃烧器112点燃放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低热值煤气发电系统，包括煤气锅炉以及发电机组，所述发电机组包括与所述煤气锅炉管道连接的汽轮机以及由所述汽轮机驱使旋转的发电机，其特征在于：所述煤气锅炉包括内置燃烧室的炉体以及可汽水分离的锅筒，所述炉体包括位于所述燃烧室上方的水平烟道以及与所述水平烟道连通的竖直烟道，所述炉体上设置有水冷壁，所述水冷壁至少一个端口与所述锅筒的液体出口连通，至少一个端口与所述锅筒的汽体入口连通，于所述水平烟道以及所述竖直烟道内分别设置有过热机组以及省煤器机组，所述过热机组连通所述锅筒的汽体出口以及所述汽轮机的高压缸入口，所述省煤器机组连通所述汽轮机的乏汽出口与所述锅筒的液体入口，且于所述省煤器机组与所述汽轮机之间的管路上设置有冷凝器。

【技术特征摘要】
1.一种低热值煤气发电系统，包括煤气锅炉以及发电机组，所述发电机组包括与所述煤气锅炉管道连接的汽轮机以及由所述汽轮机驱使旋转的发电机，其特征在于：所述煤气锅炉包括内置燃烧室的炉体以及可汽水分离的锅筒，所述炉体包括位于所述燃烧室上方的水平烟道以及与所述水平烟道连通的竖直烟道，所述炉体上设置有水冷壁，所述水冷壁至少一个端口与所述锅筒的液体出口连通，至少一个端口与所述锅筒的汽体入口连通，于所述水平烟道以及所述竖直烟道内分别设置有过热机组以及省煤器机组，所述过热机组连通所述锅筒的汽体出口以及所述汽轮机的高压缸入口，所述省煤器机组连通所述汽轮机的乏汽出口与所述锅筒的液体入口，且于所述省煤器机组与所述汽轮机之间的管路上设置有冷凝器。2.如权利要求1所述的低热值煤气发电系统，其特征在于：于所述炉体内还设置有再热器机组，所述再热器机组连通所述汽轮机的低压缸入口以及所述汽轮机的高压缸出口。3.如权利要求2所述的低热值煤气发电系统，其特征在于：所述再热器机组包括安设于所述竖直烟道内的低温再热器，所述汽轮机的高压缸出口连通至所述低温再热器。4.如权利要求3所述的低热值煤气发电系统，其特征在于：所述再热器机组还包括安设于所述水平烟道内的高温再热器，所述高温再热器连通所述低温再热器与所述汽轮机的低压缸进口。5.如权利要求3所述的低热值煤气发电系统，其特征在于：所述省煤器机组包括安设于所述竖直烟道底部的主省煤器以及位于所述主省煤器上方且与所述主省煤器连通的旁路...

【专利技术属性】
技术研发人员：李社锋，杨学海，王小龙，宋自新，陶玲，邵雁，陈堃，徐秀英，
申请(专利权)人：武汉都市环保工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42