[发明专利]一种火电厂利用沼气启、停助燃与稳燃装置

说明书

技术领域

本发明属于能源利用技术领域，特别涉及一种火电厂利用沼气启、停助燃与稳燃装置。

背景技术

随着我国电力工业的迅猛发展，全国火力发电装机总容量增长迅速，且单机容量越来越大，600MW机组日趋成为主力机组。大机组担负越来越多的调峰任务，负荷率偏低，启、停次数增多。机组启、停及深度调峰用油量大幅增加。助燃油一般为0^#轻柴油，价格比较昂贵，目前市场价格约为7000-8000元/吨，这增加了电厂运行成本。以某电厂600MW超临界机组为例，冷态启动燃用高挥发份烟煤耗油量约20吨，冷态启动燃用无烟煤时耗油量约50吨，每月无故障稳燃用油约10吨，停机耗油约3吨。以机组每年启、停两次为例，每年每台机组无故障运行燃油费用约为120～181万元。

对电站锅炉而言，锅炉各项热损失中最大的一项是排烟热损失，一般约为5~12%。通常锅炉排烟温度每降低10～15℃，锅炉效率可提高0.6~1.0%。以一台600MW机组为例，锅炉效率每提高0.6~1.0%，则每年可节约动力煤约1.1～1.7万吨，既能保护环境，又能给电厂带来巨大的经济效益。

沼气是各种有机物在隔绝空气，并有适宜的温度、湿度条件下，经过微生物的发酵作用而产生的一种可燃气体。沼气的主要成份是甲烷、二氧化碳和硫化氢，还有少量的氨、氮、氢、一氧化碳和悬浮颗粒。因为沼气中大量存在的二氧化碳对燃烧具有强烈的抑制作用，所以沼气在使用中火焰温度不高且燃烧不稳定，经过精处理后脱去沼气中的二氧化碳和悬浮颗粒，沼气中甲烷含量大幅增加。甲烷是一种热值非常高的可燃气体，以空气作为助燃气体其高位热值为39808KJ/m³，低位热值为38873KJ/m³，理论燃烧温度为2013℃。沼气的原料来源广泛，价格低廉，精处理后完全可以作为一种助燃气体替代助燃油，有利于保护环境和降低发电成本。

发明内容

为了有效利用电站锅炉排烟所带余热，减少火电机组启、停消耗的燃油，本发明提出了一种火电厂利用沼气启、停助燃与稳燃装置，所述的装置结构如下：

产气池2、精处理设备4、干燥机5、压缩机6、储气罐7、增压风机8、气枪控制阀9、沼气枪10通过管路依次连接；

所述的产气池2还有另外一条管路通向电厂附近居民用户3；

所述的储气罐7的底部设有疏水阀14，顶部设有紧急排气阀15，储气罐7配套有压力、温度和含氧量的参数监测设备；

所述的增压风机8设有旁路，所述的旁路上设有增压风机旁路电动门16和一个逆止阀；

在所述的压缩机6和储气罐7之间安装有第一个逆止阀12，在气体流出增压风机8之后和空气进行掺混之前的管路上安装有第二个逆止阀13，以防止气体回流；

在第二个逆止阀13和CH₄浓度监测仪11之间连接有供空气进入的支路；在所述的支路上，从靠近空气进入端起依次安装有空气支路电动门18和第三个逆止阀17；

在产气池2和精处理设备4、精处理设备4和干燥机5、干燥机5和压缩机6、储气罐7和增压风机8之间的管路上均安装有一个阀门，用来控制气体的流动；

在供空气进入的支路和气枪控制阀9之间的位置处安装有CH₄浓度监测仪11；

所述的沼气枪10的数目根据产气池2的产气率和储气罐7内的气体压力确定；

产气池2、精处理设备4、干燥机5、压缩机6、增压风机8、CH₄浓度监测仪11、气枪控制阀9和沼气枪10都以硬接线的方式接入电厂DCS系统，通过电厂DCS系统实现对设备的全程监视、自动控制和连锁保护；

所述的精处理设备4用来脱除沼气中的二氧化碳和悬浮颗粒；脱除二氧化碳时，二氧化碳的吸收采用固体吸收剂或醇胺法，所述的固体吸收剂为石灰石经煅烧后产生的氧化钙，氧化钙吸收二氧化碳后生成的碳酸钙再进行煅烧生成氧化钙，实现资源的循环利用；所述的醇胺法是利用单乙醇胺（Monoethanolamine, MEA）溶液吸收二氧化碳；

所述的CH₄浓度监测仪11测得的CH₄浓度参数传入电厂分布式控制系统（Distributed Control Systems; DCS），电厂DCS系统根据反馈信号控制空气支路电动门18的开度，使CH₄浓度稳定在设定值，保证燃烧的稳定；