[发明专利]一种带参烧气注入和热值调节功能的燃气轮机燃料气进气调节系统及方法

说明书

本发明提供的一种带参烧气注入和热值调节功能的燃气轮机燃料气进气调节系统及方法，包括天然气注入管路、主合成气主管路和蒸汽注入管路，其中，主合成气主管路上自其上游至下游依次设置有天然气注入管路、合成气加热器、主合成气逆流阀、拉法尔喷管、合成气放散管路、主合成气调节阀和烧嘴；所述蒸汽注入管路的出口分为两支路，一支路与合成气加热器的蒸汽入口连接；另一支路与拉法尔喷管的蒸汽入口连接；同时，天然气注入管路、合成气放散管路和蒸汽注入管路均设置有用于实现流量控制的流量控制装置；本发明解决了传统IGCC由于气化炉产气量的调节速率较慢，电厂整体发电负荷变动速率很难达到灵活性调峰的要求，导致风电等不稳定的可再生能源的大规模并网时，传统的IGCC不能满足其工艺要求的缺陷。

技术领域

本发明涉及整体煤气化联合循环发电技术领域，特别涉及一种带参烧气注入和热值调节功能的燃气轮机燃料气进气调节系统及方法。

背景技术

整体煤气化联合循环(IGCC)发电是一种清洁高效的煤基发电技术，首先利用气化炉将煤转化成合成气，将合成气进行脱硫等的净化以后，作为燃气轮机的燃料，进行燃气-蒸汽联合循环发电。与常规的燃用天然气的燃气-蒸汽联合循环发电不同，整体煤气化联合循环发电采用的是一种能适应低热值的含氢量较高的合成气的燃气轮机。这是因为IGCC系统中的气化炉产生的合成气成分和燃烧特点与天然气有很大不同。合成气中的主要有效成分是CO和H₂，还含有少量的CH₄、C₂H₆等，以及N₂、CO₂等不燃烧气体组分，其热值比天然气低，并且由于氢气含量较高，所以是一种富氢气体。相比于主要成分为CH₄的天然气，合成气的燃烧火焰传播速度更快，为了防止回火的发生，其燃气轮机的烧嘴设计不能采用能够减少NO_x生成的预混燃烧方式，而是采用非预混燃烧设计。非预混燃烧方式为了防止由于燃烧混合不均匀产生的局部过高温，对于燃料气的热值要做出限制。气化炉产生的合成气的热值通常高于烧嘴的要求，因而，在将合成气送入燃气轮机烧嘴之前，需要通过热值调节系统进行调节，将合成气热值调整到要求范围。

近年来，由于风电等不稳定的可再生能源的大规模并网，电网对于火电等的传统电源的灵活性调峰的要求越来越高，传统IGCC由于气化炉产气量的调节速率较慢，电厂整体发电负荷变动速率很难达到灵活性调峰的要求，尤其是需要快速提升负荷的时候，由于气化炉产气量提升跟不上，负荷爬坡速率较慢。向合成气中注入一定的天然气，提升发电负荷灵活性，是改善IGCC调峰能力的重要手段。本发明提供了一种带热值调节功能的合成气燃气轮机燃料气进气系统及热值调节方法，可将天然气作为快速负荷调节的补充注入合成气，并精准控制进入燃气轮机的合成气的热值，并提高联合循环发电的灵活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带参烧气注入和热值调节功能的燃气轮机燃料气进气调节系统及方法，解决了传统IGCC由于气化炉产气量的调节速率较慢，电厂整体发电负荷变动速率很难达到灵活性调峰的要求，导致风电等不稳定的可再生能源的大规模并网时，传统的IGCC不能满足其工艺要求的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种带参烧气注入和热值调节功能的燃气轮机燃料气进气调节系统，包括天然气注入管路、主合成气主管路和蒸汽注入管路，其中，主合成气主管路上自其上游至下游依次设置有天然气注入管路、合成气加热器、主合成气逆流阀、拉法尔喷管、合成气放散管路、主合成气调节阀和烧嘴；

所述蒸汽注入管路的出口分为两支路，一支路与合成气加热器的蒸汽入口连接；另一支路与拉法尔喷管的蒸汽入口连接；

同时，天然气注入管路、合成气放散管路和蒸汽注入管路均设置有用于实现流量控制的流量控制装置。

优选地，天然气注入管路的上游至下游依次设置有天然气逆流阀、天然气截止阀和天然气调节阀。