一种高热电比的IGCC热电联产系统及方法与流程

一种高热电比的igcc热电联产系统及方法
技术领域
1.本发明属于煤气化联合循环系统领域，涉及一种高热电比的igcc热电联产系统及方法。


背景技术：

2.煤炭是我国重要的基础能源，也是我国co2排放的主要来源。整体煤气化联合循环系统(igcc)是将清洁的煤气化技术与高效的燃气
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蒸汽联合循环发电技术有机集成的高效发电技术。我国于2012年建成投产了首套25万千瓦规模的igcc示范电站，其设计净效率为41％，电站实际运行的环保性能可达甚至优于天然气联合循环电站，在igcc的基础上实施燃烧前co2捕集，可实现低成本捕集co2。
3.igcc发电技术的热功转化设备为燃气轮机与汽轮机，燃气轮机发电容量一般大约是汽轮机发电容量的2倍左右。集中供热、供冷过程主要是采用蒸汽驱动制热设备和制冷设备，这部分驱动蒸汽需要从汽轮机中抽取，以符合能量梯级利用的原则。对于igcc发电技术，可从汽轮机中抽取的蒸汽量非常有限，热电比相对较低，限制了igcc发电技术承担集中供热、供冷功能的潜力。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高热电比的igcc热电联产系统及方法，热网回水采用“余热回收单元 尖峰加热器”梯级加热的方式，热网回水加热过程的损失更小，用能更合理。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种高热电比的igcc热电联产系统，包括依次连接的气化炉、余热回收单元、脱硫单元、合成气调制单元、燃烧室、透平、余热锅炉、汽轮机和尖峰加热器；
7.气化炉内注入有水蒸气、煤和纯氧；余热回收单元输入端连接有热网回水，余热回收单元输出端与尖峰加热器输入端连接，尖峰加热器输出端连通有热网供水。
8.优选的，气化炉和余热回收单元之间设置有激冷单元。
9.进一步，激冷单元连接有灰水处理单元。
10.优选的，气化炉和余热回收单元之间设置有除尘单元。
11.进一步，除尘单元输出端与气化炉连接。
12.优选的，脱硫单元连接有硫回收单元。
13.优选的，燃烧室连接有压气机出气口，压气机进气口连通大气。
14.优选的，纯氧采用深冷空分系统生成。
15.一种基于上述任意一项所述系统的高热电比的igcc热电联产方法，包括以下过程：
16.煤经过预处理后成为送入气化炉，水作为气化反应的原料同时送入气化炉，煤在气化炉中与水和纯氧发生气化反应，生成粗合成气，气化过程产生的灰渣从气化炉排出；粗
合成气经过送入余热回收单元进行冷却，冷却的合成气再送入脱硫单元，脱硫单元产生的洁净合成气在合成气调制单元稀释后，再送入燃烧室，在燃烧室内燃烧后生成高温烟气送入透平发电；透平出口的烟气送入余热锅炉，余热锅炉产生的蒸汽送入汽轮机发电；
17.热网回水送入余热回收单元升温后，再送往尖峰加热器，在尖峰加热器内由汽轮机抽汽进一步加热后，达到指定温度，成为热网供水供入热网。
18.优选的，气化炉生成的粗合成气在激冷单元中被水激冷并冷却，同时产生灰水，送入灰水处理单元。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20.本发明将余热回收单元输入端连接热网回水，余热回收单元输出端与尖峰加热器输入端连接，温度较低的热网回水送入余热回收单元，余热回收单元另一侧是温度较高的饱和合成气，水蒸气潜热量大，且热量品位较高。升温后的热网水随后再送往尖峰加热器，这里由汽轮机的抽汽进一步加热，达到指定温度后，成为热网供水，送入城市热网。热网回水采用“余热回收单元 尖峰加热器”梯级加热的方式，热网回水加热过程的损失更小，用能更合理。
21.进一步，激冷过程将粗合成气的高温显热全部转化为中低温潜热，避免了粗合成气高温显热在废热锅炉内回收并产生蒸汽送至汽轮机的过程，能够有效提高热电比，大幅度提高供热量。并且激冷过程将粗合成气的高温显热全部转化为中低温潜热，能够将单相换热转化为相变换热，有利于余热回收单元内换热器的设计，减小余热回收单元内换热器的体积，降低造价。激冷过程相比于废热锅炉工艺，结构与制造工艺简单，造价低，可有效降低供热成本。
22.进一步，灰水处理单元能够将灰水处理，避免直接排放造成的环境污染。
23.进一步，除尘单元输出端与气化炉连接，能够将除尘单元产生的飞灰再循环至气化炉中，避免排入大气中污染环境。
24.进一步，硫回收单元能够将脱硫单元产生的酸性气体生成硫磺，避免排入大气中污染环境。
25.进一步，压气机能够从大气中吸入空气，产生的高压空气送入燃烧室，与合成气燃烧后生成高温烟气送入透平发电，提高燃烧效果。
附图说明
26.图1为本发明的高热电比的igcc热电联产系统示意图。
27.其中：1
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气化炉；2
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深冷空分系统；3
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激冷单元；4
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灰水处理单元；5
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除尘单元；6
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余热回收单元；7
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脱硫单元；8
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硫回收单元；9
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合成气调制单元；10
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燃烧室；11
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压气机；12
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透平；13
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余热锅炉；14
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汽轮机；15
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尖峰加热器。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
29.如图1所示，本技术所述高热电比的igcc热电联产系统，包括依次连接的气化炉1、激冷单元3、除尘单元5、余热回收单元6、脱硫单元7、合成气调制单元9、燃烧室10、透平12、余热锅炉13、汽轮机14和尖峰加热器15。
30.气化炉1连通有水蒸汽和煤，气化炉1连接有深冷空分系统2，深冷空分系统2用于向气化炉1输入纯氧。
31.激冷单元3连接有灰水处理单元4，粗合成气在激冷单元3中被水激冷并冷却，同时产生灰水，送入灰水处理单元4，将灰水处理，避免直接排放造成的环境污染。
32.除尘单元5输出端与气化炉1连接，能够将除尘单元5产生的飞灰再循环至气化炉1中，避免排入大气中污染环境。
33.脱硫单元7连接有硫回收单元8，硫回收单元8能够将脱硫单元7产生的酸性气体生成硫磺，避免排入大气中污染环境。
34.燃烧室10连接有压气机11出气口，压气机11进气口连通大气，压气机11能够从大气中吸入空气，产生的高压空气送入燃烧室11，与合成气燃烧后生成高温烟气送入透平12发电，提高燃烧效果。
35.余热回收单元6输入端连接有热网回水，余热回收单元6输出端与尖峰加热器15输入端连接，尖峰加热器15输出端连通有热网供水；热网回水送入余热回收单元6升温后，再送往尖峰加热器15，在尖峰加热器15内由汽轮机14抽汽进一步加热后，达到指定温度，成为热网供水供入热网。
36.本技术所述高热电比的igcc热电联产系统的工作过程为：
37.煤经过预处理后成为送入气化炉1，一股水作为气化反应的原料同时送入气化炉1，煤在气化炉1中与水、以及深冷空分系统2产生的工业纯氧发生气化反应，生成粗合成气，气化过程产生的灰渣从气化炉1排出。粗合成气在激冷单元3中被水激冷并冷却，同时产生灰水，送入灰水处理单元4。
38.激冷过程将粗合成气的高温显热全部转化为中低温潜热，避免了粗合成气高温显热在废热锅炉内回收并产生蒸汽送至汽轮机14的过程，能够有效提高热电比，大幅度提高供热量。并且激冷过程将粗合成气的高温显热全部转化为中低温潜热，能够将单相换热转化为相变换热，有利于余热回收单元6内换热器的设计，减小余热回收单元6内换热器的体积，降低造价。激冷过程相比于废热锅炉工艺，结构与制造工艺简单，造价低，可有效降低供热成本。
39.粗合成气经过除尘单元5后，送入余热回收单元6进行冷却，除尘单元5产生的飞灰再循环至气化炉1中。冷却的合成气再送入脱硫单元7，脱硫单元7产生的酸性气体送入硫回收单元8生成硫磺，脱硫单元7产生的洁净合成气在合成气调制单元9稀释后，再送入燃气轮机的燃烧室10。燃气轮机的压气机11从大气中吸入空气，产生的高压空气送入燃气轮机的燃烧室10，与合成气燃烧后生成高温烟气送入燃气轮机的透平12发电。燃气轮机的透平12出口较高温度的烟气送入余热锅炉13，余热锅炉13产生的蒸汽送入汽轮机14发电。
40.热网回水送入余热回收单元14升温后，再送往尖峰加热器15，在尖峰加热器15内由汽轮机14抽汽进一步加热后，达到指定温度，成为热网供水供入热网。
41.热网回水采用“余热回收单元 尖峰加热器”梯级加热的方式，热网回水加热过程的损失更小，用能更合理。
42.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。