[发明专利]一种燃机-煤机耦合发电系统及其运行方法

说明书

本发明公开了一种燃机‑煤机耦合发电系统及其运行方法。目前，燃煤机组的负荷响应速率低于燃机，特别是遇到特高压故障冲击时，其快速调频能力明显不足。本发明采用的技术方案为：煤机锅炉设有主燃烧器区二次风风箱、燃尽风风箱、炉膛烟气风箱和尾部烟道烟气风箱；所述燃机的烟气母管通过烟道分别与所述的主燃烧器区二次风风箱入口、燃尽风风箱入口、炉膛烟气风箱入口和尾部烟道烟气风箱入口连接。本发明将燃机排出的高温烟气直接送入煤机锅炉作为助燃空气，提高了燃机余热的发电效率；给煤机锅炉输入额外热源，降低了煤机的燃煤消耗量；在最大程度降低燃气/燃油消耗的同时，仍然使机组具备对电网的即时负荷快速响应能力。

技术领域

本发明涉及发电机组，具体地说是一种燃机-煤机耦合发电系统及其运行方法。

背景技术

当前，由于环境保护的需求，需要控制燃煤消耗总量，国家亦严格限制了新建燃煤发电机组的规模，特别是沿海地区，某些省份甚至禁止了新建燃煤发电机组。然而，随着社会经济水平的发展，社会用电量必然趋于增长。可再生的风能、太阳能等新兴清洁能源发电虽然装机量大幅增长，但由于其发电利用小时数低，负荷可控性差，难以适应社会用电量的持续稳定增长及用电负荷随时间的动态变化过程。另外，特高压电网的高速发展给受端电网的安全运行带来了不安定因素，需要受端电网具备灵活、快速的负荷响应能力。

燃机(燃气或燃油)发电具备启停灵活、负荷响应快的特点，但受制于当前相对昂贵的燃气/燃油价格，其年利用小时数相对偏低，并且机组启停频繁，进一步降低了燃机发电的经济性及使用寿命。现有燃煤发电虽然受到了新兴清洁能源发电的冲击，但由于我国煤炭资源相对丰富、燃煤发电成本相对较低，仍是我国当前乃至今后相当长时间内最主要的发电方式。然而，燃煤机组的负荷响应速率低于燃机，对电网调频响应的能力相对较弱，特别是遇到特高压故障冲击时，其快速调频能力明显不足。因此，有必要综合燃机与燃煤发电各自的优点，开发一种负荷响应速率快、经济性较好的燃机-煤机耦合发电系统。

常规燃机发电为了提高发电效率，通常均为联合循环发电方式，燃机排出的烟气通过余热锅炉加热给水至合格的蒸汽参数后再推动蒸汽轮机发电。但燃机排出的烟气温度，通常为600℃左右，当需要将给水加热至550℃左右的蒸汽时，其所需换热面积巨大，因此，余热锅炉占地大、造价高。另外，联合循环发电还需一整套额外的蒸汽轮机发电系统，包括汽轮机主机以及加热器、除氧器、凝汽器等辅机，这进一步增加了联合循环系统的投资成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种综合燃机和煤机发电各自优点的燃机-煤机耦合发电系统，燃机排出的高温烟气直接送入煤机锅炉作为助燃空气，以提高燃机余热的发电效率；给煤机锅炉输入额外热源，以降低煤机的燃煤消耗量；在最大程度降低燃气/燃油消耗的同时，仍然可使机组具备对电网的即时负荷快速响应能力。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种燃机-煤机耦合发电系统，包括燃机和煤机锅炉，所述的煤机锅炉设有主燃烧器区二次风风箱、燃尽风风箱、炉膛烟气风箱和尾部烟道烟气风箱；

所述燃机的烟气母管通过烟道分别与所述的主燃烧器区二次风风箱入口、燃尽风风箱入口、炉膛烟气风箱入口和尾部烟道烟气风箱入口连接；

用于将燃机高温烟气送入煤机锅炉内的主燃烧器区二次风风箱、燃尽风风箱、炉膛烟气风箱以及尾部烟道烟气风箱为并联布置。

本发明将燃机排出的高温烟气直接送入煤机锅炉作为助燃空气，提高了燃机余热的发电效率；给煤机锅炉输入额外热源，降低了煤机的燃煤消耗量；在最大程度降低燃气/燃油消耗的同时，仍然使机组具备对电网的即时负荷快速响应能力。

进一步地，所述的主燃烧器区二次风风箱入口处设有二次热风量第一调节挡板，通过二次热风量第一调节挡板调节进入主燃烧器区二次风风箱中的二次热风量。

进一步地，所述的主燃烧器区二次风风箱入口处设有烟气量第一调节挡板，通过烟气量第一调节挡板调节进入主燃烧器区二次风风箱中的烟气量。