一种超临界低热值煤气发电系统及方法技术方案

本发明专利技术属于节能环保技术领域，具体提供了一种超临界低热值煤气发电系统及方法，低热值煤气燃烧将水冷壁中的水加热，热水经过汽水分离器后得到蒸汽并再通过屏式过热器及高温过热器后产生超临界态的高温蒸汽进入到高压缸进行做功，做功后的乏汽经过再热器加热后进入到中低压缸中再做功，从中低压缸中排出的气体进入到凝汽器进行冷凝得到凝结水，凝结水经过回热装置加热后进入到水冷壁中循环利用。该系统在低热值煤气发电领域通过提升煤气发电参数至超临界，可进一步提升低热值煤气发电效率，较现有发电技术可进一步提升发电效率约10％，100MW发电效率可达42％‑43％，充分利用冶金行业余热余能资源，为节能减排做贡献。

A Supercritical Low Calorific Value Gas Power Generation System and Method

【技术实现步骤摘要】
一种超临界低热值煤气发电系统及方法
本专利技术属于节能环保
，具体涉及一种超临界低热值煤气发电系统及方法。
技术介绍
钢厂冶炼过程中会排放大量低热值煤气，如高炉煤气等，高炉煤气主要成分为N2、CO、CO2等，其中CO约为25vol.％，N2约为55vol.％，CO2约为20％。高炉煤气热值低，着火温度约为550-650℃，理论燃烧温度为1300℃左右。由于高炉煤气热值低，在企业中往往被直接放散，造成余热资源的大量浪费。近年来钢厂运营成本与环境压力的增加，煤气发电技术在我国得到了快速发展应用。由于钢铁工业面临节能减排任务更加艰巨，法律法规要求更加严格，钢铁生产的环保成本将进一步加大，钢铁生产低碳化趋势不可逆转。如何挖掘节能潜力、降低能耗和产品成本、取得较好的经济效益，已成为各钢铁企业的当务之急。提高煤气发电锅炉蒸汽参数有利于提高锅炉发电效率，降低钢铁企业成本，减少污染物排放，提高经济效益，符合国家的节能减排政策要求。然而，目前低热值煤气发电技术最高参数已经做到亚临界参数，煤气发电效率100MW约41％，面对日益严峻的能源环保压力，需要进一步提升低热值煤气发电效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中低热值煤气发电效率低的问题。为此，本专利技术提供了一种超临界低热值煤气发电系统，包括省煤器、用于燃烧煤气的煤气锅炉及位于所述煤气锅炉内的水冷壁，还包括汽水分离器、屏式过热器、高温过热器、凝气器、高压缸、中低压缸、再热器及回热装置，所述水冷壁的高温汽水出口与所述汽水分离器的入口连接，所述汽水分离器的蒸汽出口与所述屏式过热器的入口连接，所述屏式过热器的出口与所述高温过热器的入口连接，用于产生超临界状态高温蒸汽的所述高温过热器的出口与所述高压缸连接，所述高压缸的排汽口与所述再热器连接，所述再热器的排汽口与所述中低压缸连接，所述中低压缸的排汽口与所述凝气器连接，所述凝气器的出水口与所述回热装置连接，所述回热装置的出水口与所述省煤器连接，所述省煤器的出水口与所述水冷壁连通。优选地，所述回热装置包括低温回热装置、高温回热装置、蒸汽冷凝器、除氧器及给水泵，所述凝气器的出水口与所述蒸汽冷凝器连接，所述蒸汽冷凝器的出水口与所述低温回热装置连接，所述低温回热装置的出水口与所述除氧器连接，所述除氧器的出口与所述给水泵连接，所述给水泵的出口与所述高温回热装置连接，所高温回热装置与所述省煤器连接。优选地，所述低温回热装置包括依次连接的第四低温加热器、第三低温加热器、第二低温加热器及第一低温加热器，所述高温回热装置包括依次连接的第三高温加热器、第二高温加热器及第一高温加热器；所述第一低温加热器与所述蒸汽冷凝器连接，所述第四低温加热器与所述除氧器连接，所述第一高温加热器与所述给水泵连接，所述第三高温加热器与所述省煤器连接。优选地，所述系统还包括引风机及烟囱，所述引风机一端与所述煤气锅炉排汽口连接，所述引风机另一端与所述烟囱连接。优选地，所述高压缸与所述中低压缸之间通过联轴器或减速器连接。优选地，所述系统还包括送风机及空气预热器，所述煤气锅炉内壁设有燃烧器，所述送风机一端与外界空气接通，另一端与所述空气预热器连接，所述空气预热器的出口与所述燃烧器连接。优选地，所述燃烧器为低氮燃烧器。优选地，所述再热器包括低温再热器及高温再热器，所述高压缸的排汽口与所述低温再热器连接，所述低温再热器的出口与所述高温再热器连接，所述高温再热器的出口与所述中低压缸连接。本专利技术还提供了一种超临界低热值煤气发电方法，包括：低热值煤气与空气混合后在煤气锅炉内燃烧以加热水冷壁内的水；加热后的水经过汽水分离器得到蒸汽，所述蒸汽经过依次经过屏式过热器、高温过热器后进入到高压缸做功；从高压缸做功后排出的乏汽进入到再热器加热后进入到中低压缸做功；从中低压缸做功后排出的气体进入到凝汽器进行冷凝；冷凝后的凝结水经过回热装置加热后进入到省煤器，最后进入到水冷壁内循环利用。优选地，所述高温过热器出口产生的蒸汽参数达到超临界，蒸汽压强大于22.115MPa，蒸汽温度不小于566℃。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的这种超临界低热值煤气发电系统及方法，低热值煤气燃烧将水冷壁中的水加热，热水经过汽水分离器后得到蒸汽并再通过屏式过热器及高温过热器后产生超临界态的高温蒸汽进入到高压缸进行做功，做功后的乏汽经过再热器加热后进入到中低压缸中再做功，从中低压缸中排出的气体进入到凝汽器进行冷凝得到凝结水，凝结水经过回热装置加热后进入到水冷壁中循环利用。该系统在低热值煤气发电领域通过提升煤气发电参数至超临界，可进一步提升低热值煤气发电效率，较现有发电技术可进一步提升发电效率约10％，100MW发电效率可达42％-43％，充分利用冶金行业余热余能资源，为节能减排做贡献。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术超临界低热值煤气发电系统的原理示意图；图2是本专利技术超临界低热值煤气发电系统的回热装置原理示意图。附图标记说明：冷水预处理装置10，煤气锅炉100，水冷壁101，水冷壁进口联箱102，煤气燃烧器103，低温过热器104，低温再热器105，空气预热器106，汽水分离器107，前屏过热器108，后屏过热器109，高温过热器110，高温再热器111，省煤器112，煤气加热器113，送风机114，煤气入口115，第三高温加热器200，第二高温加热器201，第一高温加热器202，给水泵203，除氧器204，第四低温加热器205，第三低温加热器206，第二低温加热器207，第一低温加热器208，蒸汽冷凝器209，凝结水泵210，凝汽器211，高压缸212，联轴器及减速器模块213，中低压缸214，发电机215，引风机300，烟囱301。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。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本专利技术提供了一种超临界低热值煤气发电系统，包括省煤器112、用于燃烧煤气的煤气锅炉100及包裹在所述煤气锅炉100外面的水冷壁101，还包括汽水分离器107、屏式过热器、高温过热器110、凝气器211、高压缸212、中低压缸214、再热器及回热装置10，所述水冷壁101的高温汽水出口与所述汽水分离器107的入口连接，所述汽水分离器107的蒸汽出口与所述屏式过热器的入口连接，所述屏式过热器的出口与所述高压缸212本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界低热值煤气发电系统，包括省煤器(112)、用于燃烧煤气的煤气锅炉(100)及位于所述煤气锅炉(100)内的水冷壁(101)，其特征在于：还包括汽水分离器(107)、屏式过热器、高温过热器(110)、凝气器(211)、高压缸(212)、中低压缸(214)、再热器及回热装置(10)，所述水冷壁(101)的高温汽水出口与所述汽水分离器(107)的入口连接，所述汽水分离器(107)的蒸汽出口与所述屏式过热器的入口连接，所述屏式过热器的出口与所述高温过热器(110)的入口连接，用于产生超临界状态高温蒸汽的所述高温过热器(110)的出口与所述高压缸(212)连接，所述高压缸(212)的排汽口与所述再热器连接，所述再热器的排汽口与所述中低压缸(214)连接，所述中低压缸(214)的排汽口与所述凝气器(211)连接，所述凝气器(211)的出水口与所述回热装置(10)连接，所述回热装置(10)的出水口与所述省煤器(112)连接，所述省煤器(112)的出水口与所述水冷壁(101)连通。

【技术特征摘要】
1.一种超临界低热值煤气发电系统，包括省煤器(112)、用于燃烧煤气的煤气锅炉(100)及位于所述煤气锅炉(100)内的水冷壁(101)，其特征在于：还包括汽水分离器(107)、屏式过热器、高温过热器(110)、凝气器(211)、高压缸(212)、中低压缸(214)、再热器及回热装置(10)，所述水冷壁(101)的高温汽水出口与所述汽水分离器(107)的入口连接，所述汽水分离器(107)的蒸汽出口与所述屏式过热器的入口连接，所述屏式过热器的出口与所述高温过热器(110)的入口连接，用于产生超临界状态高温蒸汽的所述高温过热器(110)的出口与所述高压缸(212)连接，所述高压缸(212)的排汽口与所述再热器连接，所述再热器的排汽口与所述中低压缸(214)连接，所述中低压缸(214)的排汽口与所述凝气器(211)连接，所述凝气器(211)的出水口与所述回热装置(10)连接，所述回热装置(10)的出水口与所述省煤器(112)连接，所述省煤器(112)的出水口与所述水冷壁(101)连通。2.根据权利要求1所述的超临界低热值煤气发电系统，其特征在于：所述回热装置(10)包括低温回热装置、高温回热装置、蒸汽冷凝器(209)、除氧器(204)及给水泵(203)，所述凝气器(211)的出水口与所述蒸汽冷凝器(209)连接，所述蒸汽冷凝器(209)的出水口与所述低温回热装置连接，所述低温回热装置的出水口与所述除氧器(204)连接，所述除氧器(204)的出口与所述给水泵(203)连接，所述给水泵(203)的出口与所述高温回热装置连接，所高温回热装置与所述省煤器(112)连接。3.根据权利要求2所述的超临界低热值煤气发电系统，其特征在于：所述低温回热装置包括依次连接的第四低温加热器(205)、第三低温加热器(206)、第二低温加热器(207)及第一低温加热器(208)，所述高温回热装置包括依次连接的第三高温加热器(200)、第二高温加热器(201)及第一高温加热器(202)；所述第一低温加热器(208)与所述蒸汽冷凝器(209)连接，所述第四低温加热器(205...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子豪，熊敬超，朱能闯，唐美琼，廖申丁，韩汉平，邵雁，宋自新，康梅强，刘颖，
申请(专利权)人：中冶南方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