一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法及系统，双耦合发电方法包括燃气‑蒸汽耦合和燃气‑燃煤耦合，燃气‑蒸汽耦合利用汽轮机的高压缸排气和/或高压缸抽汽对气化反应器产生的高温燃气进行冷却并得到降温后的燃气和升温后的蒸汽，燃气‑燃煤耦合将降温后的燃气通过布置在煤粉锅炉的燃烧区和/或还原区中的燃气燃烧器送入炉膛进行耦合发电；双耦合发电系统包括燃气输送单元、燃气‑蒸汽耦合单元和燃气‑燃煤耦合单元。本发明专利技术使用燃煤机组汽轮机的排汽和/或抽汽冷却高温燃气，避免了系统的复杂化，提高了系统可靠性的同时也提高了换热效率；并且，通过优化燃气输入位置提高锅炉机组的低负荷稳燃能力和/或降低高负荷NOx的排放水平。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法及系统
本专利技术涉及气化与燃煤耦合发电的
，更具体地讲，涉及一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法及系统。
技术介绍
生物质能源是一种可再生能源，我国生物质资源十分丰富(我国农作物种植面积超过100万平方公里)；同时我国又是个人口大国，每天都会产生大量的垃圾及污泥等资源。因此，将生物质、垃圾及污泥等原料气化后与燃煤耦合发电是一种高效的资源利用方法，其主要过程为气化原料于气化反应器中在欠氧条件下气化生成高温可燃合成气(简称燃气)，其温度约为650～900℃，经冷却将温度降低至300～550℃后送入锅炉燃烧发电。高温可燃合成气耦合燃煤发电有两个技术难点，其一为如何将高温可燃气冷却的同时将这部分显热利用起来，其二为在利用可燃气发电的同时如何将可燃气易燃、具有还原性等特点充分利用。然而，现有的气化与燃煤耦合技术并没有充分利用燃煤机组的优势，有的方案提出了生物质气化与燃煤机组的多重耦合方法，却忽略了生物质气体本身的强还原性，可以降低燃煤锅炉的NOx排放的优势；有的方案指出了燃气的还原性并可降低锅炉的NOx排放，然而却没有明确燃气送入锅炉炉膛的具体位置及运行方式；有的指出高温燃气可以通过导热油冷却降温，但导热油无法与汽机耦合，只能作为中间换热介质等等。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供可燃合成气与燃煤发电机组的双耦合(燃气-蒸汽耦合及燃气-燃煤耦合)发电方法和系统，以充分利用燃煤机组的优势，使得气化与燃煤耦合发电更为高效。本专利技术的一方面提供了燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法，所述双耦合发电方法包括燃气-蒸汽耦合和燃气-燃煤耦合，所述燃气-蒸汽耦合利用汽轮机的高压缸排气和/或高压缸抽汽对气化反应器产生的高温燃气进行冷却并得到降温后的燃气和升温后的蒸汽，所述燃气-燃煤耦合将所述降温后的燃气通过布置在煤粉锅炉的燃烧区和/或还原区中的燃气燃烧器送入炉膛进行耦合发电。根据本专利技术燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法的一个实施例，所述高温燃气为生物质、垃圾和污泥中的至少一种经气化反应器气化后产生的高温可燃合成气，所述高温燃气的温度为650～900℃。根据本专利技术燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法的一个实施例，所述高压缸排气和/或高压缸抽汽的蒸汽温度为300～350℃，所述降温后的燃气的温度为300～550℃，所述升温后的蒸汽温度为400～600℃。根据本专利技术燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法的一个实施例，所述升温后的蒸汽送至汽轮机继续发电或者送至工业蒸汽用户。本专利技术的另一方面提供了一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电系统，所述双耦合发电系统包括燃气输送单元、燃气-蒸汽耦合单元和燃气-燃煤耦合单元；所述燃气输送单元包括与气化反应器相连的燃气烟道以及与燃气烟道和煤粉锅炉相连的燃气输送管道；所述燃气-蒸汽耦合单元包括抽汽管道、冷却器进口集箱、燃气-蒸汽冷却器、冷却器出口集箱和蒸汽管道，抽汽管道通过冷却器进口集箱与燃气-蒸汽冷却器相连，燃气-蒸汽冷却器通过冷却器出口集箱与蒸汽管道相连，所述燃气-蒸汽冷却器设置在燃气烟道中，所述燃气-蒸汽耦合单元的入口蒸汽引自汽轮机的高压缸；所述燃气-燃煤耦合单元包括布置在煤粉锅炉的燃烧区和/或还原区中的燃气燃烧器。根据本专利技术燃气与燃煤发电机组双耦合发电系统的一个实施例，所述双耦合发电系统还包括设置在燃气烟道上的除尘子单元和设置在燃气输送管道上的控制阀、温度测量子单元、燃气成分测量子单元、放散子单元和流量测量子单元，其中，所述除尘子单元设置在燃气-蒸汽冷却器与气化反应器之间。根据本专利技术燃气与燃煤发电机组双耦合发电系统的一个实施例，所述燃气-蒸汽耦合单元还包括设置在抽汽管道上的蒸汽调节阀组和设置在蒸汽管道上的电动开关阀，其中，所述燃气-蒸汽冷却器为蛇形换热管结构。根据本专利技术燃气与燃煤发电机组双耦合发电系统的一个实施例，所述抽汽管道直接与汽轮机的高压缸相连，所述蒸汽冷却系统的入口蒸汽为高压缸抽汽、高压缸排汽或者高压缸抽汽与高压缸排汽的混合蒸汽。根据本专利技术燃气与燃煤发电机组双耦合发电系统的一个实施例，所述燃气-蒸汽耦合单元的蒸汽管道直接与汽轮机的中压缸相连并将出口蒸汽送至汽轮机的中压缸继续膨胀做功发电。根据本专利技术燃气与燃煤发电机组双耦合发电系统的一个实施例，所述燃气-蒸汽耦合单元的出口蒸汽送至工业蒸汽用户作为工业用汽或进行供热。与现有技术相比，本专利技术使用燃煤机组汽轮机的排汽和/或抽汽冷却高温燃气，避免了直接输送高温燃气产生的系统可靠性低、管道直径大、投资大等问题；使用蒸汽冷却而不是导热油等其他非最终受热介质，避免了系统的复杂化，提高了系统可靠性的同时也提高了换热效率，同时蒸汽的温度适中，能避免燃气中焦油析出，粘污管道等问题；并且，本专利技术将气化可燃气掺烧与锅炉灵活性改造及锅炉节能减排相结合，能提高锅炉机组的低负荷稳燃能力和/或降低高负荷NOx的排放水平。附图说明图1示出了根据本专利技术示例性实施例的燃气与燃煤发电机组双耦合发电系统的结构示意图。图2示出了图1所示系统在低负荷条件下的燃气燃烧器布置图。图3示出了图1所示系统在高负荷条件下的燃气燃烧器布置图。附图标记说明：1-气化反应器、2-燃气烟道、3-燃气-蒸汽冷却器、4-燃气输送管道、5-冷却器进口集箱、6-冷却器出口集箱、7-蒸汽管道、8-汽轮机的高压缸、9-汽轮机的中压缸、10-煤粉锅炉侧墙水冷壁中心线、11-煤粉锅炉前后墙水冷壁中心线、12-燃烧区、13-燃尽风供给单元、14-煤粉燃烧器、15-还原区、16-煤粉锅炉、17-抽汽管道、18-除尘子单元、19-燃气燃烧器。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本专利技术针对生物质、垃圾、污泥等气化与燃煤机组耦合时高温燃气不便输送以及无法充分利用燃气易燃、具有还原性等特点的问题，提出了一种合理、高效的解决方法——燃气与燃煤发电机组双耦合方法及系统(燃气-蒸汽耦合、燃气-燃煤耦合)。根据本专利技术的示例性实施例，所述双耦合发电方法包括燃气-蒸汽耦合和燃气-燃煤耦合，燃气-蒸汽耦合利用汽轮机的高压缸排气和/或高压缸抽汽对气化反应器产生的高温燃气进行冷却并得到降温后的燃气和升温后的蒸汽，燃气-燃煤耦合将降温后的燃气通过布置在煤粉锅炉的燃烧区和/或还原区中的燃气燃烧器送入炉膛进行耦合发电。由此，降温后的燃气便于输送，而升温后的蒸汽能够返回到汽轮机的中压缸做功或输送到工业蒸汽用户。同时，将降温后的燃气输送到锅炉侧并在锅炉的特定位置送入炉膛，除了能够燃烧放热完成发电外，还可以充分利用燃气的温度高(300～550℃)、易燃(主要成分H2、CO、CH4等)、还原性强等特点，提高锅炉机组的低负荷稳燃能力和/或降低锅炉NOx排放量。其中，高温燃气为生物质、垃圾和污泥中的至少一种经气化反应器气化后产生的高温可燃合成气，高温燃气的温度为650～900℃。所使用的气化反应器可以是常压流化床气化炉也可以是正压富氧流化床气化炉或其他气化炉。优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法，其特征在于，所述双耦合发电方法包括燃气‑蒸汽耦合和燃气‑燃煤耦合，所述燃气‑蒸汽耦合利用汽轮机的高压缸排气和/或高压缸抽汽对气化反应器产生的高温燃气进行冷却并得到降温后的燃气和升温后的蒸汽，所述燃气‑燃煤耦合将所述降温后的燃气通过布置在煤粉锅炉的燃烧区和/或还原区中的燃气燃烧器送入炉膛进行耦合发电。

【技术特征摘要】
1.一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法，其特征在于，所述双耦合发电方法包括燃气-蒸汽耦合和燃气-燃煤耦合，所述燃气-蒸汽耦合利用汽轮机的高压缸排气和/或高压缸抽汽对气化反应器产生的高温燃气进行冷却并得到降温后的燃气和升温后的蒸汽，所述燃气-燃煤耦合将所述降温后的燃气通过布置在煤粉锅炉的燃烧区和/或还原区中的燃气燃烧器送入炉膛进行耦合发电。2.根据权利要求1所述燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法，其特征在于，所述高温燃气为生物质、垃圾和污泥中的至少一种经气化反应器气化后产生的高温可燃合成气，所述高温燃气的温度为650～900℃。3.根据权利要求1所述燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法，其特征在于，所述高压缸排气和/或高压缸抽汽的蒸汽温度为300～350℃，所述降温后的燃气的温度为300～550℃，所述升温后的蒸汽温度为400～600℃。4.根据权利要求1所述燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法，其特征在于，所述升温后的蒸汽送至汽轮机继续发电或者送至工业蒸汽用户。5.一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电系统，其特征在于，所述双耦合发电系统包括燃气输送单元、燃气-蒸汽耦合单元和燃气-燃煤耦合单元；所述燃气输送单元包括与气化反应器相连的燃气烟道以及与燃气烟道和煤粉锅炉相连的燃气输送管道；所述燃气-蒸汽耦合单元包括抽汽管道、冷却器进口集箱、燃气-蒸汽冷却器、冷却器出口集箱和蒸汽管道，抽汽管道通过冷却器进口集箱与燃气-蒸汽冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐勇，霍锁善，董康，巩李明，刘川川，任燕丽，曹蕾，张强，张利，许钞俊，苏虎，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51