[发明专利]一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备及方法

权利要求书

1.一种利用燃气和蒸汽联合发电的设备，其特征在于包括：空分装置(1)、气化装置(2)、热回收装置(3)、净化装置(4)、膨胀发电装置(5)和燃气/蒸汽联合发电装置(6)；

所述空分装置(1)配置为，产生氧气和氮气并且将产生的氧气和氮气输送至所述气化装置(2)；

所述气化装置(2)配置为包括：磨煤干燥单元(21)、加压输送单元(22)、气化炉单元(23)和水洗单元(24)；原煤在该磨煤干燥单元(21)中进行研磨并干燥之后被输送至所述加压输送单元(22)，该加压输送单元(22)将煤粉进行加压并输送至气化炉单元(23)；煤粉与来自空分装置的氧气在所述气化炉单元(23)中发生气化反应以产生高温混合气，该高温混合气与气化炉单元(23)中的高压锅炉水进行热交换之后经过所述水洗单元(24)进行水洗润湿，以形成粗煤气，并且将该粗煤气输送至所述热回收装置(3)；经过热交换的所述高压锅炉水被气化形成高压饱和蒸汽，该高压饱和蒸汽被输送至所述燃气/蒸汽联合发电装置(6)；

所述热回收装置(3)配置为，将粗煤气中的热量回收并且将粗煤气中的有机硫转化为无机硫，以及将来自所述净化装置(4)中的洁净煤气加热并且将加热的洁净煤气输送至所述膨胀发电装置(5)；

所述净化装置(4)配置为，去除粗煤气中的硫化物以形成洁净煤气，并且将洁净煤气输送至所述热回收装置(3)；

所述膨胀发电装置(5)配置为，将洁净煤气进行膨胀以进行发电，并且将满足燃气/蒸汽联合发电装置(6)的入口压力的洁净煤气输送至燃气/蒸汽联合发电装置(6)；

所述燃气/蒸汽联合发电装置(6)配置为包括：燃气轮机发电单元、余热锅炉单元和蒸汽轮机发电单元，所述燃气轮机发电单元将洁净煤气进行燃烧以进行发电，并且产生高温气体；所述余热锅炉单元回收该高温气体的热量以产生高压饱和蒸汽，并且将该高压饱和蒸汽与来自所述气化炉单元的高压饱和蒸汽一起产生为高压过热蒸汽；所述蒸汽轮机发电单元利用该高压过热蒸汽来进行发电。

2.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备，其特征在于，还包括：硫回收装置(7)，该硫回收装置(7)配置为，回收来自所述净化装置的酸性气体，并且将该酸性气体处理为硫磺制品。

3.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备，其特征在于：所述气化炉单元(23)包括：气化炉反应段、气化炉辐射换热段和气化炉对流换热段；

所述煤粉与来自空分装置的氧气在该气化炉反应段中发生气化反应；所述高温混合气依次经过气化炉辐射换热段和气化炉对流换热段进行热交换。

4.根据权利要求3所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备，其特征在于：在所述气化炉辐射换热段和气化炉对流换热段之间设有气固分离器，该气固分离器用于将混合气中的固体颗粒物进行脱除。

5.根据权利要求4所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备，其特征在于：所述气化炉反应段、气化炉辐射换热段、气固分离器和气化炉对流换热段的内壁上设有膜式水冷壁。

6.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备，其特征在于：所述余热锅炉单元中经由烟气管道与所述磨煤干燥单元(21)连通，以将部分脱硝烟气输送至该磨煤干燥单元(21)，从而为原煤进行加热并干燥。

7.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备，其特征在于：所述净化装置(4)包括合成气出口，以将一部分洁净煤气排出。

8.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备，其特征在于：所述热回收装置(3)中设有水解槽，以用于将所述粗煤气中的有机硫转化为无机硫。

9.根据权利要求1所述的利用燃气和蒸汽联合发电的设备，其特征在于：所述原煤为烟煤、无烟煤或者褐煤；所述气化炉单元(23)中的反应温度为：1200至1700℃，反应压力为：4至10MP。

10.一种利用燃气和蒸汽联合发电的方法，其特征在于包括以下步骤：

a)利用空分装置产生氧气和氮气，并且将产生的氧气和氮气输送至气化装置；

b)将原煤进行研磨、干燥和加压之后输送至气化装置；

c)将煤粉与氧气在气化装置中的气化炉单元中发生气化反应，以产生高温混合气；

d)将高温混合气与气化炉单元中的高压锅炉水进行热交换之后进行水洗润湿，以形成粗煤气；

e)将气化高压锅炉水而形成的高压饱和蒸汽输送至燃气/蒸汽联合发电装置；

f)利用热回收装置将粗煤气中的热量回收并且将粗煤气中的有机硫转化为无机硫，以及将来自净化装置中的洁净煤气加热并且将加热的洁净煤气输送至膨胀发电装置；

g)利用净化装置将粗煤气中的硫化物去除，以形成洁净煤气，并且将洁净煤气输送至热回收装置；

h)利用膨胀发电装置将洁净煤气进行膨胀以进行发电，并且将满足燃气/蒸汽联合发电装置的入口压力的洁净煤气输送至所述燃气/蒸汽联合发电装置；

i)利用燃气/蒸汽联合发电装置中的燃气轮机发电单元将洁净煤气进行燃烧以进行发电，并且产生高温气体；

j)利用燃气/蒸汽联合发电装置中的余热锅炉单元回收该高温气体的热量以产生高压饱和蒸汽，并且将该高压饱和蒸汽与来自所述气化炉单元的高压饱和蒸汽一起产生为高压过热蒸汽；

k)利用燃气/蒸汽联合发电装置中的蒸汽轮机发电单元，通过利用高压过热蒸汽来进行发电。