联合循环热电联产设备及工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种联合循环热电联产设备及工艺，该设备设有多个包括燃气轮机和余热锅炉的分支系统，所述余热锅炉利用对应的燃气轮机排出的高温烟气为换热热源，以向蒸汽轮机和热用户提供所需蒸汽，其中，所述分支系统中至少有一个为可调分支系统，以对其中的余热锅炉进入蒸汽轮机、供热管网的流量进行调节分配，以使产出的热、电与实际热、电需求相协调。本发明专利技术以焦炉煤气作为燃料，不仅与化工等生产过程实现了良好的热能匹配，而且能级匹配更为合理，整体效率高，热电负荷调节灵活。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以煤炭焦化为基础的热电联产节能
，尤其涉及一种以焦炉煤气为燃料的联合循环热电联产设备及工艺。
技术介绍
目前，与本专利技术相关的技术主要包括联合循环技术和热电联产技术(CHP)。其各自技术的发展状况和系统特征如下联合循环就是将燃气轮机的布雷顿循环(Brayton Cycle)与蒸汽轮机的朗肯循环 (Rankine Cycle)相结合，组成的新型热力循环，形成能源梯级利用的总能系统，达到较高的热效率。联合循环作为一种近代发展起来的热力循环，具有很多种布置方式(1)注蒸汽 (STIG)循环该循环利用燃气轮机的高温排气产生蒸汽，注到燃烧室，生成高温燃气-蒸汽混合工质，然后进入透平膨胀做功；(2)湿空气透平(HAT)循环HAT循环利用系统内的余热和废热产生热水，再用热水温化手段增加透平工质流量，相对地降低了工质压缩耗功，且采用回热的形式回收透平排热；C3)增压流化床联合循环(PFBC) :PFBC与常规燃煤系统的差别是以PFBC的锅炉岛取代常炉，由于采用锅炉增压，炉体容积较小，故其燃烧效率较高；整体煤气化联合循环(IGCC):IGCC由煤气化炉、净化装置(除尘、脱硫)、燃气轮机发电机组、余热锅炉和蒸汽轮机发电机组等系统组成，是供热、供电、供煤气和供化工产品的多联供系统。联合循环从20世纪50年代开始应用于工业发电，目前，联合循环已经成为火电及相关用电工业的主要发展方向。常规联合循环，由于采用结构单一的模式(一台燃气轮机、一台余热锅炉、一台蒸汽轮机)，通常采用优质天然气为燃料，可达到较高的发电效率， 然而，在供热方面，达不到灵活调整的需求。热电联产(CHP)既产电又供热，是世界各国公认的节能技术。20世纪初以来，各国相继发展，特别是在原苏联、丹麦、瑞典、荷兰、美国、日本等发达国家发展得较快。热电联产技术具有多种布置方式，燃料的选择和应用也具有较大的灵活性，常规热电联产技术的主要优点体现在(1)蒸汽不在降压或经减温减压后供热，而是先发电，然后用抽汽或排汽满足供热、制冷的需要，可提高能源利用率；( 增大背压机组负荷率，增加机组发电，减少冷凝损失，降低煤耗；C3)按照热能的品位供能，较好地实现了热能的梯级利用。通常的热电联产以蒸汽轮机为主体，采用抽凝式或背压式，其可利用的温差范围有限，使其用能效率不高，并且效率提高的潜力也不大，同时供电与供热的灵活性也受到制约。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种以焦炉煤气为燃料的联合循环热电联产设备及工艺，以改善或克服现有技术的一项或多项缺陷。本专利技术的技术解决方案是一种联合循环热电联产设备，其设有多个包括燃气轮机和余热锅炉的分支系统，所述余热锅炉利用对应的燃气轮机排出的高温烟气为换热热源，以向蒸汽轮机和热用户提供所需蒸汽，其中，所述分支系统中至少有一个为可调分支系统，以对其中的余热锅炉进入蒸汽轮机、供热管网的流量进行调节分配，以使产出的热、电与实际热、电需求相协调。本专利技术还提出一种联合循环热电联产工艺，其包括多个利用燃气轮机和余热锅炉的分支流程，所述余热锅炉利用对应的燃气轮机排出的高温烟气为换热热源，以向蒸汽轮机和热用户提供所需蒸汽，其中，所述分支流程中至少有一个为可调分支流程，以对其中的余热锅炉进入蒸汽轮机、供热管网的流量进行调节分配，以使产出的热、电与实际热、电需求相协调。较佳地，所述的燃气轮机包括空气压气机、焦炉煤气与压缩后空气的燃烧室以及燃烧后烟气进行做功的燃气透平，燃气透平的主轴与发电器主轴连接实现机械能与电能的转换，输出电能，同时燃气透平出口的高温烟气进入余热锅炉，各余热锅炉中产生的高温蒸汽选择用于推动蒸汽轮机做功或供给热用户用热，蒸汽透平与发电机相连输出电能，同时蒸汽透平出口的蒸汽输送给热用户用热。较佳地，所述可调分支系统的余热锅炉为双压余热锅炉，该双压余热锅炉的高压汽供给蒸汽轮机，低压汽直接供给热用户。本专利技术的特点和优点是本专利技术提供了一种以焦炉煤气为燃料的联合循环热电联产系统，该系统包括采用煤焦化产品之一——焦炉煤气，经过净化处理后作为燃气轮机的燃料；较高温度燃气轮机的排气进入余热锅炉，将余热加热给水，提供生产用蒸汽；在余热锅炉后布置功率适当的蒸汽轮机系统；在余热锅炉中产生的蒸汽，一部分为化工等生产工艺供热，另一部分为蒸汽轮机提供做功蒸汽；在蒸汽轮机中做功后的蒸汽继续为生产工艺供热。本专利技术的以焦炉煤气作为燃料的联合循环热电联产系统，不仅与化工等生产过程实现了良好的热能匹配，而且所采用的热电联产系统与传统的联合循环及热电联产系统相比，能级匹配更为合理，整体效率高，热电负荷调节灵活。该联合循环热电联产系统在焦化厂的应用，能满足化工工艺生产用电用热的大量需求，操作灵活、生产安全易于控制，节能效益显著，具有广泛的推广价值。附图说明图1为本专利技术一实施例的以焦炉煤气为燃料的联合循环热电联产工艺及设备的能质流动的示意图。图2为本专利技术一实施例的以焦炉煤气为燃料的联合循环热电联产工艺及设备的一应用实施例的流程及结构示意图。具体实施例方式针对我国以煤炭为主要能源方式的实际国情，考虑到相关煤化工产业的产物-焦炉煤气的产量大、取用方便的特点，结合热力学、传热学、化学动力学，以及流体科学的相关理论与技术，本专利技术人采用联合循环与热电联产技术相结合的热力循环方式，提出本专利技术的联合循环热电联产工艺及设备。本专利技术的联合循环热电联产工艺包括多个利用燃气轮机和余热锅炉的分支流程， 所述余热锅炉利用对应的燃气轮机排出的高温烟气为换热热源，以向蒸汽轮机和热用户提供所需蒸汽，其中，所述分支流程中至少有一个为可调分支流程，以对其中的余热锅炉进入蒸汽轮机、供热管网的流量进行调节分配，以使产出的热、电与实际热、电需求相协调。与该工艺相对应，本专利技术的联合循环热电联产设备设有多个包括燃气轮机和余热锅炉的分支系统，所述余热锅炉利用对应的燃气轮机排出的高温烟气为换热热源，以向蒸汽轮机和热用户提供所需蒸汽，其中，所述分支系统中至少有一个为可调分支系统，以对其中的余热锅炉进入蒸汽轮机、供热管网的流量进行调节分配，以使产出的热、电与实际热、电需求相协调。本专利技术利用焦炉煤气进行燃气-蒸汽联合循环热电联产，是将工业炼焦炉中产生的焦炉煤气进行有效的利用，先对其进行脱硫、洗涤、除杂等必要的净化，使其转化成燃气轮机可利用的燃料，燃烧后推动燃气透平做功发电，再将燃烧后具有一定温度的烟气送入余热锅炉，利用烟气的余热与水进行换热，最后利用高温高压的蒸汽推动蒸汽轮机做功发电。本专利技术具体的能质流动如图1所示。本专利技术的联合循环热电联产工艺可以根据工业实际情况灵活配置多台不同负荷的燃气轮机、余热锅炉以及汽轮机；同时，根据不同生产工艺的用热、用电需要可将余热锅炉产出的热蒸汽按不同比例分别满足工业热用户或蒸汽轮机，实现不同工况和不同季节的生产及运行要求。进一步地，利用本专利技术的联合循环热电联产工艺，可以根据能量的品位高低进行灵活的配置，进而使整个动力系统对热能的利用更为合理，提高整体系统的效率。较佳地，可调分支流程(系统)采用双压余热锅炉，该双压余热锅炉的高压汽供给蒸汽轮机，低压汽直接供给热用户。进一步地，分支流程(系统)中还包括至少一分支流程 (系统)的余热锅炉的产汽全部用于供热，至少一分支流程(系统)的余热锅炉产汽全部供本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种联合循环热电联产设备，其设有多个包括燃气轮机和余热锅炉的分支系统，所述余热锅炉利用对应的燃气轮机排出的高温烟气为换热热源，以向蒸汽轮机和热用户提供所需蒸汽，其特征在于，所述分支系统中至少有一个为可调分支系统，以对其中的余热锅炉进入蒸汽轮机、供热管网的流量进行调节分配，以使产出的热、电与实际热、电需求相协调。

【技术特征摘要】
1.一种联合循环热电联产设备，其设有多个包括燃气轮机和余热锅炉的分支系统，所述余热锅炉利用对应的燃气轮机排出的高温烟气为换热热源，以向蒸汽轮机和热用户提供所需蒸汽，其特征在于，所述分支系统中至少有一个为可调分支系统，以对其中的余热锅炉进入蒸汽轮机、供热管网的流量进行调节分配，以使产出的热、电与实际热、电需求相协调。2.如权利要求1所述的联合循环热电联产设备，其特征在于，所述的燃气轮机包括空气压气机、焦炉煤气与压缩后空气的燃烧室以及燃烧后烟气进行做功的燃气透平，燃气透平的主轴与发电器主轴连接实现机械能与电能的转换，输出电能，同时燃气透平出口的高温烟气进入余热锅炉，各余热锅炉中产生的高温蒸汽选择用于推动蒸汽轮机做功或供给热用户用热，蒸汽透平与发电机相连输出电能，同时蒸汽透平出口的蒸汽输送给热用户用热。3.如权利要求2所述的联合循环热电联产设备，其特征在于，所述可调分支系统的余热锅炉为双压余热锅炉，该双压余热锅炉的高压汽供给蒸汽轮机，低压汽直接供给热用户。4.如权利要求1所述的联合循环热电联产设备，其特征在于，所述分支系统中，至少一分支系统的余热锅炉的产汽全部用于供热，至少另一分支系统的余热锅炉产汽全部供应蒸汽轮机。5.如权利要求1所述的联合循环热电联产设备，其特征在于，所述各燃气轮机的燃料是采用净化处理后的焦炉煤气，在进入燃气轮机燃烧室前利用燃气压缩机进行增压处理， 以与进入的空气压力进行匹配。6.如权利要求3所述的联合循环热电联产设备，其特征在于，所述设备中，所述可调分支系统中与所述双压锅炉连接的燃气轮机采用T130型，其它分支系统的燃气轮机采用T60 型。7.如权利要求1至6任一项所述的联合循环热电联产设备，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪滨，秦庆平，赵爱民，张耀东，刘畅，
申请(专利权)人：金能科技有限责任公司，中国石油大学北京，山东瑞普生化有限公司，
类型：发明
国别省市：37