[发明专利]一种利用IGCC低品位余热发电的装置与方法

说明书

一种利用IGCC低品位余热发电的装置与方法，利用饱和合成气作为热源将加压后有机工质从液态加热为过热蒸汽状态，在膨胀机内膨胀做功发电，然后进入冷凝器成为液态，液态的有机工质经泵升压，如此形成一个有机工质朗肯循环；本发明用于减小气化岛冷却塔内的散热损失，利用气化岛中低温余热提高系统发电效率。

技术领域

本发明属于先进能源技术领域，具体涉及一种利用IGCC低品位余热发电的装置与方法。

背景技术

整体煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC)是将清洁的煤气化技术和高效的燃气-蒸汽联合循环相结合的先进发电系统，具有较高的发电效率和优良的环保性能，IGCC实施CO₂捕集后能耗损失低于常规燃煤发电技术。IGCC由两大部分组成，即煤气化部分和燃气-蒸汽联合循环部分。煤气化部分主要设备有气化炉、空分系统、煤气净化设备、CO₂捕集装置等；燃气-蒸汽联合循环部分的主要设备有燃气轮机、余热锅炉、汽轮机等。IGCC的工作过程简要描述为煤在气化炉中与工业级纯氧和水经过气化反应成为中低热值煤气(主要是CO+H₂)，经过回收回热、净化与CO₂捕集后，除去粗煤气中的硫化物、氨、氮化物、粉尘等污染物以及绝大部分的CO₂，使之变为清洁低碳的气体燃料，进入燃气轮机的燃烧室燃烧，然后高温气体工质驱动燃气透平作功，燃气轮机排气则进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。

工业可行的脱硫与脱碳工艺为吸收法，该工艺需要将合成气温度降至常温或者更低温度。气化炉出口的合成气温度在1300～1400℃，对于废锅流程，合成气经过废热锅炉回收显热后合成气温度仍高于300℃，再经过除尘、湿法洗涤出去粉尘、NH3、HCN、Cl等污染物，合成气成为140～150℃的饱和合成气；对于激冷流程，气化炉出口的合成气直接被水激冷至180℃左右饱和合成气。这些饱和合成气中含有大量的水蒸气，潜热量巨大。通常这些热量用于预热燃气轮机入口燃料气或预热蒸汽底循环的凝结水，但是由于IGCC中低品位热量较多，低品位热量难以用尽。这些低品位热量由冷却水带走，由冷却塔释放到环境中，从而造成能量大量浪费。因此研究利用IGCC低品位余热发电有着十分巨大的经济意义。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用IGCC低品位余热发电的装置与方法，用于减小气化岛冷却塔内的散热损失，提高系统发电效率。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用IGCC低品位余热发电的装置，包括气化炉2，所述气化炉2的煤粉入口连通煤处理设备1，气化炉2的氧化剂入口连通空分系统3，气化炉2还包括水蒸气入口，气化炉2的合成气出口依次连通废热锅炉4、气-气换热器5、洗涤除尘设备6、水汽变换单元7、余热回收单元8、脱硫脱碳单元9和硫回收单元10；所述余热回收单元8的有机工质侧出口连通膨胀机15的有机工质入口，膨胀机15的有机工质出口连通冷凝器16的有机工质入口，冷凝器16的有机工质出口连通储罐17的入口，储罐17的出口连通有机工质泵18的入口，有机工质泵18的出口连通余热回收单元8的入口；冷凝器16的冷却水出口连通冷却塔14的入口，冷却塔14的出口连通冷凝器16的冷却水入口；所述脱硫脱碳单元9的燃料气出口连通入气-气换热器5的燃料气入口，气-气换热器5的燃料气出口连通燃气轮机11的入口，燃气轮机11的尾气出口连通余热锅炉12的入口，余热锅炉12的高温高压蒸汽出口连通汽轮机13的入口；所述废热锅炉4的高压蒸汽出口连通余热锅炉12的入口。