[发明专利]一种IGCC电站燃气轮机合成气燃料的混合加热系统及方法

说明书

本发明公开一种IGCC电站燃气轮机合成气燃料的混合加热系统及方法，包括：合成气管道、水蒸气主管道、第一水蒸气副管道、第二水蒸气副管道、换热器和混合器；合成气管道的出口连接换热器的低温入口，换热器的低温出口连接合成气水蒸气混合器的合成气入口；水蒸气主管道的出口分为两路：第一水蒸气副管道、第二水蒸气副管道；第一水蒸气副管道连接合成气水蒸气混合器的水蒸气入口；第二水蒸气副管道连接换热器的高温入口；合成气水蒸气混合器的出口连接燃烧室的入口。本发明在冬季环境温度较低的情况下运行时，可以调节燃烧器进口的合成气燃料的华白值，提高燃烧的稳定性，而且能够保证燃烧室出口燃气温度不变。

技术领域

本发明属于IGCC电站燃气轮机领域，特别涉及一种IGCC电站燃气轮机合成气燃料的混合加热系统及方法。

背景技术

IGCC电站是一种将煤炭等固体燃料气化产生的合成气用于燃气–蒸汽循环的发电技术。作为IGCC的燃料，煤在气化炉中发生化学反应生成的合成气，其成分主要包括H₂和CO。由于含有较多H₂，化学反应速度快，为了避免富氢燃烧时的回火现象，因此，实际操作中，会使用惰性气体如水蒸汽等将合成气进一步稀释。经稀释后的合成气虽然燃烧速度降低，不会发生回火现象，但是稀释后的合成气在燃烧时，可能出现燃烧振荡，火焰面周期性的剧烈变化以及高幅值的压力脉动等燃烧不稳定现象，从而对燃气轮机的正常运行产生严重影响。

某IGCC电站的燃机系统在夏季环境温度较高时，燃烧较为稳定，能够稳定的运行。而冬季环境温度低于0℃时，燃烧室内火焰燃烧不稳定，主要表现为燃烧室内路蜂鸣监视系统检测出压力波动大于80mbar的持续时间大于0.4s的报警信号频繁出现。而且环境温度与蜂鸣信号具有一致的相关性，环境温度越高，蜂鸣消失；环境温度越低，蜂鸣越频繁。频繁的蜂鸣报警，不仅能导致过燃料切换回燃油工况或跳机事件，也有可能造成燃烧室隔热瓦裂纹等事故。

根据运行经验可知，在冬季环境温度较低，提高合成气燃料的华白值，可以显著的降低燃机蜂鸣报警信号出现的频率。但是在合成气燃料流量不变的情况下，单纯提高其华白值，会使得燃烧室出口燃气超温，有烧损透平叶片的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种IGCC电站燃气轮机合成气燃料的混合加热系统及方法，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种IGCC电站燃气轮机合成气燃料的混合加热系统，包括：合成气管道、水蒸气主管道、第一水蒸气副管道、第二水蒸气副管道、换热器和混合器；

合成气管道的出口连接换热器的低温入口，换热器的低温出口连接合成气水蒸气混合器的合成气入口；

水蒸气主管道的出口分为两路：第一水蒸气副管道、第二水蒸气副管道；第一水蒸气副管道连接合成气水蒸气混合器的水蒸气入口；第二水蒸气副管道连接换热器的高温入口；

合成气水蒸气混合器的出口连接燃烧室的入口。

进一步的，还包括旁路水蒸气管道；旁路水蒸气管道入口连接第一水蒸气副管道，出口连接燃烧室的入口；水蒸气管道上设有第一调节阀。

进一步的，第一水蒸气副管道上设有第二调节阀。

进一步的，第二水蒸气副管道上设有第三调节阀。

进一步的，上游气化炉产生的经过除尘、净化后的合成气进入合成气管道内，首先与第二水蒸气副管道在换热器内进行加热，然后进入混合器中与第二水蒸气副管道的水蒸气进行混合，最后送入燃烧室的燃烧器内参入燃烧。

一种IGCC电站燃气轮机合成气燃料的混合加热方法，包括：

水蒸气主管道2中的水蒸气为中压蒸汽，压力约4.85Mpa，温度为260℃。合成气管道1中的合成气为上游气化炉产生的经过除尘、净化后的合成气，其