[实用新型]一种带补燃型余热锅炉的IGCC电站系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及整体煤气化联合循环发电系统的余热锅炉技术领域以及汽轮机驱动空分系统压缩单元的空分系统领域，具体涉及一种带补燃型余热锅炉的IGCC电站系统。

背景技术

整体煤气化联合循环发电技术(IGCC技术)因其高效、清洁的特点被认为是最具发展潜力的洁净煤技术之一。我国以燃煤发电为主的格局和未来社会对减少煤电污染排放的现实要求，使得IGCC发电系统将在我国中远期的燃煤发电中扮演重要的角色。

目前IGCC面临的发展困境主要有两方面，一是部分技术和工艺还需要进一步优化和完善；二是建设、运营成本高，发电成本一般为普通火电厂的2～3倍。IGCC电站主要有五个系统组成，空分系统、汽化炉与合成气净化系统，燃气轮机系统、余热锅炉系统、蒸汽轮机系统。其中在整个IGCC电站中，空分系统投资费用占整个电站投资费用的15％左右，而且空分系统是耗能最高的单元，空分系统用电占全厂厂用电的70％-85％。可见如果能降低空分系统的投资成本，而且减少空分系统的能耗，将有效的减少IGCC电站的投资成本并提高提高电站的供电效率。

在空分系统中，空气压缩机和空气增压机作为空分系统的空气压缩单元，是能耗最高的两个设备，约占整个空分系统功耗的90％。传统空分系统的空气压缩单元多用电动机驱动，虽然装置简单，工作可靠，占地面积小，但是缺点也是非常明显的。比如某250MW的IGCC电站，配备了型号为KDON-46000Nm³/h O²的空分系统。(1)空气压缩机和空气增压机需单独配备电动机，共需两台，每台功率约20MW，供电电压10KV，而且由于功率较高，需要增加变压变频器启动装置。从而投资费用较高。(2)空分的压缩机电机和增压机电机属于连续工作的电机，在正常工作时，电机的转速一般恒定不变，空分压缩单元的负荷调节是仅通过压缩机入口的导流片的角度进行调节的，其调节范围为75％～105％，调节范围较小，若继续调节只能通过空压机放空调节，这样是最不经济的调节方式。(3)由于IGCC电站的空分系统用电为外接厂用电，所以一旦出现供电事故，将造成整个IGCC电站的生产中断。

发明内容

本实用新型的目的在于克服以上传统IGCC电站采用电动机驱动空分系统压缩单元技术存在的问题，提供一种带补燃型余热锅炉的IGCC电站系统，最大限度的降低空分系统的投资成本并减少空分系统的能耗，而且利于电站的冷态启动。

为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种带补燃型余热锅炉的IGCC电站系统，包括整体煤气化联合循环系统中原有的空分系统、汽化炉4、燃气轮机系统、余热锅炉10和蒸汽轮机系统，还包括新增的安装在余热锅炉10的入口处的余热锅炉补燃装置9和代替原有驱动空分系统压缩单元的电动机的小汽轮机2，所述空分系统包括增压单元1和精馏单元3，所述燃气轮机系统包括燃气轮压气机5、燃气轮机系统燃烧室6、燃气轮机系统透平7和燃气轮机发电机8，所述蒸汽轮机系统包括蒸汽轮机11、蒸汽轮机发电机12、凝汽器13和给水泵14；所述小汽轮机2的转轴连接增压单元1的转轴，增压单元1的压缩空气输出口与精馏单元3的输入口连通，精馏单元3的氧气和氮气出口与汽化炉4的输入口连接，汽化炉4的产品合成煤气输出口与燃气轮压气机5输出口一同与燃气轮机系统燃烧室6输入口连通，燃气轮机系统燃烧室6的高温燃气出口连接至燃气轮机系统透平7的入口，燃气轮机系统透平7的废气输出口与余热锅炉系统10输入口连通，余热锅炉系统10的蒸汽输出口依次与蒸汽轮机11的输入口和小汽轮机2的输入口相连，蒸汽轮机11和小汽轮机2的乏气输出口通过凝汽器13依次与给水泵14与余热锅炉10相连，保证蒸汽轮机系统的动力循环。

在电站启动时，余热锅炉补燃装置9启动，使得余热锅炉10产生蒸汽驱动小汽轮机2运转，从而使得空分系统不依靠气化炉4和燃气轮机系统而启动运行。

通过调节小汽轮机2的进口蒸汽量改变其转速，从而调节空分系统的负荷，相对于电动机驱动方式，空分系统负荷调节范围更广且节约能耗。

本实用新型相对于空分压缩单元电动机驱动方式的IGCC电站系统有以下优点：

1)投资成本降低。应用本实用新型装置需要配备一台小型汽轮机，对余热锅炉增加补燃装置，相对于采用常规电动机驱动空分压缩单元方式除电动机外还需要同时配备启动变压器、变频器、启动锅炉等设备。空分系统投资成本将节省约15％。