[实用新型]煤炭地下气化联合循环发电系统中的煤气热值调配装置

说明书

技术领域

本实用新型属于煤炭地下气化煤气利用领域，涉及的是一种煤炭地下气化联合循环发电中煤气热值调配装置。

背景技术

煤炭地下气化（简称UCG，为英文Underground Coal Gasification的缩写）是就地把地下煤炭转变成可燃气体的技术，变传统的物理采煤为化学采煤，具有安全性高，环境友好等特点。但是，煤炭地下气化过程的稳定性较差，煤气产量波动大，热值不稳定，并且煤气热值低，当利用空气作为气化剂时，较稳定的煤气热值范围是600～1000kcal/Nm³。因此，产量波动大、热值低且不稳定的地下气化煤气利用是个难题。

低热值煤气燃气—蒸汽联合循环发电装置（简称CCPP，为英文Combined Cycle Power Plant的缩写），可利用低热值煤气发电、供热，热电转换效率在40～46％，世界上最高的CCPP热电转换效率达58％以上，具有显著的高效节能和环保效果，以50MW规模机组为例，CCPP发电效率可达40～46％，而同规模锅炉蒸汽发电效率为23～30％左右，CCPP的热效率高出80％以上。在我国，钢铁厂利用低热值高炉煤气（热值约750～850kcal/Nm³）进行燃气—蒸汽联合循环发电取得了很好的效果。

另外，低热值煤气燃气—蒸汽联合循环发电装置中的燃气轮机对低热值煤气流量波动的适应非常强，其负荷调节范围可达30～100％，而锅炉对低热值煤气波动变化的适应能力较慢，常规蒸汽发电厂负荷调节范围70～100％。

此外，高炉煤气除热值低外，另一特点是含H₂含量特别低，一般只有0.2%左右，这使高炉煤气的CCPP系统燃烧不稳定，容易熄火。但是煤炭地下气化生产的煤气尽管热值低，但其中的H₂含量较高，一般在10%以上。

可以看出，低热值煤气燃气—蒸汽联合循环发电装置（简称CCPP，为英文Combined Cycle Power Plant的缩写）能很好地适应煤炭地下气化（简称UCG，为英文Underground Coal Gasification的缩写）的生产特点，两者相结合将是地下气化煤气的最佳利用途径。

UCG和CCPP相结合的系统，我们称之为煤炭地下气化联合循环发电系统，英文为Underground Gasified Combined Cycle Power Plant System，简称UGCC系统。

但是，CCPP系统中燃气轮机对燃气的热值稳定性要求很高，以太原钢铁厂引进的日本三菱CCPP为例，其设计点的热值为754 kcal/Nm³，高炉煤气热值高时加N₂调节，热值低时加焦炉煤气进行调整；当高炉煤气的热值为815 kcal/Nm³时，需加N₂的量为10000Nm³/h,当高炉煤气的热值为896 kcal/Nm³时，需加N2量22400Nm³/h，当高炉煤气的热值为730 kcal/Nm³时，需加焦炉煤气1400 Nm³/h。

煤炭地下气化项目与钢铁厂不同，没有类似焦炉煤气的高热值燃气，同时，N₂也难以获得；因而，要保证UGCC系统稳定可靠运行，必须解决地下气化煤气热值的稳定性问题。

煤炭地下气化过程的特点决定了所生产的煤气热值波动大，因而，通过改变地下气化工艺使煤气的热值满足CCPP燃气轮机的要求，在现在的技术条件下难以实现。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种煤炭地下气化联合循环发电系统中的煤气热值调配装置技术方案，该方案采用设置监测点，将仓储和控制阀门结合，使得煤气热值很不稳定并且热值很低的煤炭地下气化过程与高效率的CCPP系统稳定可靠地结合在一起，解决了地下气化煤气的应用难题。