一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统技术方案

本实用新型专利技术提供的一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统，主合成气主管路上自其上游至下游依次设置有天然气注入管路、合成气加热器、主合成气逆流阀、拉法尔喷管、合成气放散管路、主合成气调节阀和烧嘴；所述蒸汽注入管路的出口分为两支路，一支路与合成气加热器的蒸汽入口连接；另一支路与拉法尔喷管的蒸汽入口连接；同时，天然气注入管路、合成气放散管路和蒸汽注入管路均设置有用于实现流量控制的流量控制装置；本实用新型专利技术解决了传统IGCC由于气化炉产气量的调节速率较慢，电厂整体发电负荷变动速率很难达到灵活性调峰的要求，导致风电等不稳定的可再生能源的大规模并网时，传统的IGCC不能满足其工艺要求的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统
本技术涉及整体煤气化联合循环发电
，特别涉及一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统。
技术介绍
整体煤气化联合循环(IGCC)发电是一种清洁高效的煤基发电技术，首先利用气化炉将煤转化成合成气，将合成气进行脱硫等的净化以后，作为燃气轮机的燃料，进行燃气-蒸汽联合循环发电。与常规的燃用天然气的燃气-蒸汽联合循环发电不同，整体煤气化联合循环发电采用的是一种能适应低热值的含氢量较高的合成气的燃气轮机。这是因为IGCC系统中的气化炉产生的合成气成分和燃烧特点与天然气有很大不同。合成气中的主要有效成分是CO和H2，还含有少量的CH4、C2H6等，以及N2、CO2等不燃烧气体组分，其热值比天然气低，并且由于氢气含量较高，所以是一种富氢气体。相比于主要成分为CH4的天然气，合成气的燃烧火焰传播速度更快，为了防止回火的发生，其燃气轮机的烧嘴设计不能采用能够减少NOx生成的预混燃烧方式，而是采用非预混燃烧设计。非预混燃烧方式为了防止由于燃烧混合不均匀产生的局部过高温，对于燃料气的热值要做出限制。气化炉产生的合成气的热值通常高于烧嘴的要求，因而，在将合成气送入燃气轮机烧嘴之前，需要通过热值调节系统进行调节，将合成气热值调整到要求范围。近年来，由于风电等不稳定的可再生能源的大规模并网，电网对于火电等的传统电源的灵活性调峰的要求越来越高，传统IGCC由于气化炉产气量的调节速率较慢，电厂整体发电负荷变动速率很难达到灵活性调峰的要求，尤其是需要快速提升负荷的时候，由于气化炉产气量提升跟不上，负荷爬坡速率较慢。向合成气中注入一定的天然气，提升发电负荷灵活性，是改善IGCC调峰能力的重要手段。本技术提供了一种带热值调节功能的合成气燃气轮机燃料气进气系统及热值调节方法，可将天然气作为快速负荷调节的补充注入合成气，并精准控制进入燃气轮机的合成气的热值，并提高联合循环发电的灵活性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统，解决了传统IGCC由于气化炉产气量的调节速率较慢，电厂整体发电负荷变动速率很难达到灵活性调峰的要求，导致风电等不稳定的可再生能源的大规模并网时，传统的IGCC不能满足其工艺要求的缺陷。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是：本技术提供的一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统，包括天然气注入管路、主合成气主管路和蒸汽注入管路，其中，主合成气主管路上自其上游至下游依次设置有天然气注入管路、合成气加热器、主合成气逆流阀、拉法尔喷管、合成气放散管路、主合成气调节阀和烧嘴；所述蒸汽注入管路的出口分为两支路，一支路与合成气加热器的蒸汽入口连接；另一支路与拉法尔喷管的蒸汽入口连接；同时，天然气注入管路、合成气放散管路和蒸汽注入管路均设置有用于实现流量控制的流量控制装置。优选地，天然气注入管路的上游至下游依次设置有天然气逆流阀、天然气截止阀和天然气调节阀。优选地，天然气注入管路上的天然气流量控制装置包括天然气调节阀、天然气注入调节控制器和合成气压力测点，其中，合成气压力测点布置在主合成气主管路上，且置于主合成气调节阀的上游，所述合成气压力测点用于采集注入燃气轮机喷嘴的合成气压力，并将采集的压力传输到天然气注入调节控制器，天然气注入调节控制器用于根据将接收到的压力与预设阈值进行对比，并根据比对结果控制天然气调节阀的开度。优选地，蒸汽注入管路的一支路与合成气加热器的蒸汽入口之间的连接管道上设置有加热蒸汽流量控制装置，所述加热蒸汽流量控制装置包括加热蒸汽调节阀、加热蒸汽控制器和布置在主合成气主管路上的温度测点，所述温度测点置于合成气加热器的下游，用于采集合成气加热器的合成气出口的温度值，并将采集到的温度值传输到加热蒸汽控制器，加热蒸汽控制器用于根据接收到的温度值与预设阈值进行比对，进而控制加热蒸汽调节阀的开度。优选地，蒸汽注入管路的另一支路与拉法尔喷管的蒸汽入口之间的连接管道上设置有蒸汽流量控制装置，所述蒸汽流量控制装置包括蒸汽调节阀、流量调节阀、热值调节控制器、合成气的流量测点、合成气组分测点和可燃气体组分测点，其中，合成气的流量测点、合成气组分测点和可燃气体组分测点均布置在主合成气主管路上；合成气的流量测点和合成气组分测点均布置在合成气加热器的入口，用于采集可燃气的流量和气体组分的体积分数，并将采集到的数据传输到热值调节控制器；可燃气体组分测点布置在拉法尔喷管的出口，用于采集注入蒸汽之后的合成气中的可燃气体组分的体积分数，并将采集到的数据传输到热值调节控制器；热值调节控制器用于根据接收到的数据计算得到注入蒸汽的流量目标值，并将该流量目标值传送给流量调节阀；流量调节阀用于采集蒸汽调节阀出口处的蒸汽流量，并将采集到的蒸汽流量与接收到的流量目标值进行比对，进而控制蒸汽调节阀的开度。优选地，所述主合成气主管路上还设有污氮气注入管路，所述污氮气注入管路的上游至下游依次设置有污氮气逆流阀、污氮气截止阀和污氮气调节阀。优选地，合成气放散管路由两支并列的管路组成，两支管路均与去火炬连接；所述合成气放散管路上的流量控制装置包括泻放控制器、第一泻放管路调节阀、第二泻放管路调节阀和置于主合成气调节阀入口处的合成气压力测点，其中，第一泻放管路调节阀和第二泻放管路调节阀分别布置在两支管路上；所述合成气压力测点用于采集注入燃气轮机喷嘴的合成气压力，并将采集的压力传输到泻放控制器，泻放控制器用于根据接收到的压力值与预设阈值进行比对，进而控制第一泻放管路调节阀和第二泻放管路调节阀的开度。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术提供的一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统，燃气轮机烧嘴前主合成气管道压力调节灵活，当压力偏高时可以通过泻放管道进行泻放降压，当压力偏低时，可以通过加大主合成气供给和加大天然气注入提升压力，确保燃气轮机烧嘴前主合成气管道压力稳定在安全范围；利用天然气注入管路实现天然气燃料的快捷灵活的注入，解决了发电负荷快速上升时气化炉合成气产量提升慢燃气轮机缺气的问题，使IGCC发电厂的灵活性大大提升，适应电网快速负荷调动的要求；利用蒸汽注入降低合成气的热值，并且确保不管燃料气成分怎么变化，都使进入燃气轮机的燃料气的热值稳定在一个相对固定的范围，确保了燃气轮机工况平稳；本技术解决了传统IGCC由于气化炉产气量的调节速率较慢，电厂整体发电负荷变动速率很难达到灵活性调峰的要求，导致风电等不稳定的可再生能源的大规模并网时，传统的IGCC不能满足其工艺要求的缺陷。进一步的，能够实现IGCC电厂高压污氮气的回收，注入燃气轮机用于发电，提高全厂整体的发电效率。附图说明图1是本技术涉及的进气调节系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本技术进一步详细说明。如图1所示，本技术提供的一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统，包括天然气注入管路1、主合成气主管路2、污氮气注入管路3、蒸汽注入管路4、天然气逆流阀5、天然气截止阀6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统，其特征在于，包括天然气注入管路(1)、主合成气主管路(2)和蒸汽注入管路(4)，其中，主合成气主管路(2)上自其上游至下游依次设置有天然气注入管路(1)、合成气加热器(15)、主合成气逆流阀(21)、拉法尔喷管(22)、合成气放散管路(26)、主合成气调节阀(24)和烧嘴(25)；/n所述蒸汽注入管路(4)的出口分为两支路，一支路与合成气加热器(15)的蒸汽入口连接；另一支路与拉法尔喷管(22)的蒸汽入口连接；/n同时，天然气注入管路(1)、合成气放散管路(26)和蒸汽注入管路(4)均设置有用于实现流量控制的流量控制装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统，其特征在于，包括天然气注入管路(1)、主合成气主管路(2)和蒸汽注入管路(4)，其中，主合成气主管路(2)上自其上游至下游依次设置有天然气注入管路(1)、合成气加热器(15)、主合成气逆流阀(21)、拉法尔喷管(22)、合成气放散管路(26)、主合成气调节阀(24)和烧嘴(25)；
所述蒸汽注入管路(4)的出口分为两支路，一支路与合成气加热器(15)的蒸汽入口连接；另一支路与拉法尔喷管(22)的蒸汽入口连接；
同时，天然气注入管路(1)、合成气放散管路(26)和蒸汽注入管路(4)均设置有用于实现流量控制的流量控制装置。


2.根据权利要求1所述的一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统，其特征在于，天然气注入管路(1)的上游至下游依次设置有天然气逆流阀(5)、天然气截止阀(6)和天然气调节阀(7)。


3.根据权利要求1所述的一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统，其特征在于，天然气注入管路(1)上的天然气流量控制装置包括天然气调节阀(7)、天然气注入调节控制器(8)和合成气压力测点，其中，合成气压力测点布置在主合成气主管路(2)上，且置于主合成气调节阀(24)的上游，所述合成气压力测点用于采集注入燃气轮机烧嘴(25)的合成气压力，并将采集的压力传输到天然气注入调节控制器(8)，天然气注入调节控制器(8)用于将接收到的压力与预设阈值进行对比，并根据比对结果控制天然气调节阀(7)的开度。


4.根据权利要求1所述的一种用于燃气轮机燃料气进气的调节系统，其特征在于，蒸汽注入管路(4)的一支路与合成气加热器(15)的蒸汽入口之间的连接管道上设置有加热蒸汽流量控制装置，所述加热蒸汽流量控制装置包括加热蒸汽调节阀(13)、加热蒸汽控制器(14)和布置在主合成气主管路(2)上的温度测点，所述温度测点置于合成气加热器(15)的下游，用于采集合成气加热器(15)的合成气出口的温度值，并将采集到的温度值传输到加热蒸汽控制器(14)，加热蒸汽控制器(14)用于根据接收到的温度值与预设阈值进行比对，进而控制加热蒸汽调节阀(13)的开度。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新明，张波，史绍平，闫姝，穆延非，郭雨桐，曾崇济，
申请(专利权)人：中国华能集团有限公司，中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11