[发明专利]一种利用空分系统储能的IGCC电站调峰装置及方法

权利要求书

1.一种利用空分系统储能的IGCC电站调峰装置，包括气化炉(2)、合成气净化单元(3)、燃气轮机发电系统、余热锅炉系统和蒸汽轮机发电系统，其特征在于，所述的气化炉(2)所需氧气由空分系统提供；所述的空分系统包括向精馏塔(22)提供冷却空气的可变频调节的空气冷却压缩系统，在精馏塔(22)内空气被分成氮气和氧气，分别存入液氮储罐(21)和液氧储罐(20)，液氧储罐(20)经液氧泵(18)、冷箱(17)与氧气加热器(12)相连接，从氧气加热器(12)出来的高压氧气送去气化炉(2)；

所述的空气冷却压缩系统包括空冷塔(27)，自空冷塔(27)出来的空气送往分子筛干燥器(28)进行干燥，从分子筛干燥器(28)出来的空气再经过增压机(29)压缩后送膨胀压缩机(14)，经过循环水冷却器(16)冷却后进入冷箱(17)进一步冷却，从冷箱(17)出来的冷却空气再进入膨胀机(15)膨胀降温后送入精馏塔(22)；

当电网不需要IGCC电站调峰时，空分系统处于正常工作状态，空压机(26)的进气量与空分系统提供的氧气和氮气量相平衡，此时利用冷箱(17)的换热即可满足氮气和氧气的加热，氮气加热器(13)和氧气加热器(12)不需要工作；

当IGCC电站因调峰需要提升负荷的时，减少空分系统的进气量，逐步降低空压机(26)和增压机(29)的出力直至停机，空分系统依赖液氧储罐(20)存储的液氧和液氮储罐(21)存储的液氮持续向气化炉(2)提供氧气和高压氮气系统提供氮气；随着冷箱(17)空气流量的减少，液氧和液氮在冷箱(17)内不能获得充分加热，根据负荷需要启动氧气加热器(12)和氮气加热器(13)，调节对其供热的低压蒸汽流量，保证从氧气加热器(12)和氮气加热器(13)中流出的氧气和氮气的温度。

2.如权利要求1所述的利用空分系统储能的IGCC电站调峰装置，其特征在于，所述的空分系统采用独立的空压机(26)将空气加压后送空冷塔(27)进行冷却；

或者，空分系统从燃气轮机压气机抽取高压空气送往空冷塔内进行冷却。

3.如权利要求1所述的利用空分系统储能的IGCC电站调峰装置，其特征在于，从精馏塔(22)出来的液氧送入液氧储罐(20)，液氧泵(18)从液氧储罐(20)抽取液氧加压后送去冷箱(17)与空气换热，然后送去氧气加热器(12)，从氧气加热器(12)出来的高压氧气送去气化炉(2)；

从精馏塔(22)出来的液氮存入液氮储罐(21)，液氮泵(19)从液氮储罐(21)抽取液氮加压后送去冷箱(17)与空气换热，然后送去氮气加热器(13)加热后得到高压氮气，送去高压氮气系统；从精馏塔(22)顶部分离的氮气送去低压氮气系统；

氧气加热器(12)和氮气加热器(13)均采用低压蒸汽作为加热源。

4.如权利要求1所述的利用空分系统储能的IGCC电站调峰装置，其特征在于，在氧气进入气化炉(2)的同时投入煤粉，气化炉(2)内发生气化反应生成合成气，合成气从气化炉(2)出来后送合成气净化单元(3)，经过净化的合成气送燃气轮机(4)发电；燃气轮机(4)的排烟送去余热锅炉(6)回收排烟的余热，并产生蒸汽送去蒸汽轮机(9)发电。

5.如权利要求1所述的利用空分系统储能的IGCC电站调峰装置，其特征在于，当IGCC电站因调峰需要降低负荷时，增加空压机进气量，使空分系统进气量大于氧气和氮气的输出量，以补充高负荷调峰时液氧储罐和液氮储罐的液氧储量和液氮储量，以备电网下一次升负荷调峰的需求；由于空压机和增压机的负荷增加，随着冷箱空气侧流量加大，对液氧和液氮的加热作用加大，调整氧气加热器(12)和氮气加热器(13)的加热蒸汽负荷直至切除加热蒸汽。