[发明专利]燃机岛工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭联产和整体煤气化联合循环(IGCC)技术领域，是一种燃机岛工艺方法，主要包括合成气燃气轮机与系统的匹配方案，用于煤炭联产和IGCC中的动力生产。

背景技术

随着我国经济的快速发展，能源和环境压力日益紧迫。石油和天然气储量的相对有限和煤炭资源的相对充足决定了我国以煤为主的能源结构，但煤在传统的发电利用过程中容易产生大量的污染物，是我国环境污染的主要来源。煤炭联产和IGCC为煤的清洁利用开辟新的途径，首先将煤气化为合成气，合成气净化以后通入燃气轮机燃烧室燃烧后，推动透平做功发电。合成气采用传统的燃烧方式存在污染物排放高和燃烧安全性的问题，现在国内外普遍采用的燃烧方式为稀释扩散燃烧，但是联产和IGCC系统较为复杂，合成气应该如何稀释，用什么稀释剂进行稀释，稀释到什么程度，燃气轮机如何实现通流匹配等问题还没有解决。因此燃气轮机必须与联产和IGCC系统中的能流/物流进行优化匹配，才能提高系统效率和稳定性、改善经济性、降低污染物排放。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃机岛工艺方法，用于煤炭联产和IGCC中的动力生产，使合成气燃机在联产和IGCC系统中实现稳定、高效、低污染运行，通过燃机与系统的优化匹配，达到系统的性能指标，保证系统的经济性。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种燃机岛工艺方法，用于煤炭联产和IGCC中的动力生产，是一种合成气燃气轮机与系统之间的匹配方法；其合成气燃气轮机的燃烧室采用稀释扩散燃烧方式进行燃烧；

对合成气燃气轮机供应的合成气，以空分系统的氮气或用系统余热加热的热水进行稀释；合成气燃气轮机压缩机抽取空气供应空分，以解决合成气燃气轮机通流匹配。

所述的燃机岛工艺方法，其所述合成气燃气轮机压缩机抽取空气供应空分，是抽取压缩机总空气量的5％-30％的空气供应空分系统构成部分整体空分，即抽取压缩机总空气量的5％-30％恰为空分系统所需空气量的30％-100％。

所述的燃机岛工艺方法，其所述用合成气燃气轮机压缩机抽取空气供应空分，是抽取的空气经换热器进行余热回收后供应空分系统。

所述的燃机岛工艺方法，其所述用合成气燃气轮机压缩机抽取5％-30％的空气，其压缩机抽取部分空气的量是根据合成气的热值，计算出透平的通流增加量，以保证透平正常通流为依据来确定的。

所述的燃机岛工艺方法，其所述以空分系统的氮气或用系统余热加热的热水对合成气进行稀释，是单独用氮气稀释，或单独用湿化器湿化，或是两者的组合。

所述的燃机岛工艺方法，其所述合成气的稀释，利用了系统中本来没用的氮气和250℃以下的低品位热水。

所述的燃机岛工艺方法，其包括步骤：

a)空分来的氧气和煤在气化炉中产生合成气；

b)合成气在湿化器中与余热进行逆流换热，形成水蒸气稀释的合成气，其中，水蒸气的体积比为0-60％；

c)由b)步形成的稀释的合成气，经过热器过热为≥50℃后进入燃烧室进行燃烧；

d)燃烧室中的空气与合成气燃烧后的燃气进入透平膨胀做功，带动发电机发电，透平排出的烟气通往余热锅炉产生蒸汽供蒸汽轮机发电。

所述的燃机岛工艺方法，适用于空分的操作压力和压缩机的压力相匹配的系统；其包括步骤：

a)空分来的氧气和煤在气化炉中产生合成气；

b)由a)步形成的合成气与空分来的氮气在掺混器中进行掺混，产生的氮气稀释合成气进入燃烧室燃烧；

c)同时，合成气燃气轮机的压缩机抽取压缩空气进入冷却器进行换热后供应空分；

d)燃烧室中的空气与氮气稀释合成气燃烧后的燃气进入透平膨胀做功，带动发电机发电，透平排出的烟气通往余热锅炉产生蒸汽供蒸汽轮机发电。

本发明的效果是实现联产和IGCC系统中燃机岛工艺方法，在全工况范围内实现低NOx排放、燃气轮机压缩机和透平的通流匹配，降低空分的耗功，系统效率提高，系统简单、调控灵活。

附图说明

图1本发明燃机岛工艺方法流程图；

图2本发明燃机岛工艺方法的一种实施特例；

图3本发明燃机岛工艺方法的另一种实施特例。

具体实施方式

参见附图1，为本发明燃机岛工艺方法的流程简图，其中包括合成气燃气轮机(由压缩机8、燃烧室7和透平9组成)，合成气稀释供应方案(气化炉1、掺混器4、湿化器5、过热器6及换热器10)，燃气轮机压缩机抽气利用方案(空分2、冷却器3)。

本发明燃机岛工艺方法流程，阐述如下：