[发明专利]联合循环热电联产设备及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及以煤炭焦化为基础的热电联产节能技术领域，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。

背景技术

目前，与本发明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；(3)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；(4)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；(2)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；(3)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。

发明内容

本发明解决的技术问题是：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。

本发明的技术解决方案是：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。

本发明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。