[发明专利]一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法及系统

说明书

本发明公开了一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法及系统，双耦合发电方法包括燃气‑蒸汽耦合和燃气‑燃煤耦合，燃气‑蒸汽耦合利用汽轮机的高压缸排气和/或高压缸抽汽对气化反应器产生的高温燃气进行冷却并得到降温后的燃气和升温后的蒸汽，燃气‑燃煤耦合将降温后的燃气通过布置在煤粉锅炉的燃烧区和/或还原区中的燃气燃烧器送入炉膛进行耦合发电；双耦合发电系统包括燃气输送单元、燃气‑蒸汽耦合单元和燃气‑燃煤耦合单元。本发明使用燃煤机组汽轮机的排汽和/或抽汽冷却高温燃气，避免了系统的复杂化，提高了系统可靠性的同时也提高了换热效率；并且，通过优化燃气输入位置提高锅炉机组的低负荷稳燃能力和/或降低高负荷NOx的排放水平。

技术领域

本发明涉及气化与燃煤耦合发电的技术领域，更具体地讲，涉及一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法及系统。

背景技术

生物质能源是一种可再生能源，我国生物质资源十分丰富(我国农作物种植面积超过100万平方公里)；同时我国又是个人口大国，每天都会产生大量的垃圾及污泥等资源。因此，将生物质、垃圾及污泥等原料气化后与燃煤耦合发电是一种高效的资源利用方法，其主要过程为气化原料于气化反应器中在欠氧条件下气化生成高温可燃合成气(简称燃气)，其温度约为650～900℃，经冷却将温度降低至300～550℃后送入锅炉燃烧发电。

高温可燃合成气耦合燃煤发电有两个技术难点，其一为如何将高温可燃气冷却的同时将这部分显热利用起来，其二为在利用可燃气发电的同时如何将可燃气易燃、具有还原性等特点充分利用。然而，现有的气化与燃煤耦合技术并没有充分利用燃煤机组的优势，有的方案提出了生物质气化与燃煤机组的多重耦合方法，却忽略了生物质气体本身的强还原性，可以降低燃煤锅炉的NOx排放的优势；有的方案指出了燃气的还原性并可降低锅炉的NOx排放，然而却没有明确燃气送入锅炉炉膛的具体位置及运行方式；有的指出高温燃气可以通过导热油冷却降温，但导热油无法与汽机耦合，只能作为中间换热介质等等。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供可燃合成气与燃煤发电机组的双耦合(燃气-蒸汽耦合及燃气-燃煤耦合)发电方法和系统，以充分利用燃煤机组的优势，使得气化与燃煤耦合发电更为高效。

本发明的一方面提供了燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法，所述双耦合发电方法包括燃气-蒸汽耦合和燃气-燃煤耦合，所述燃气-蒸汽耦合利用汽轮机的高压缸排气和/或高压缸抽汽对气化反应器产生的高温燃气进行冷却并得到降温后的燃气和升温后的蒸汽，所述燃气-燃煤耦合将所述降温后的燃气通过布置在煤粉锅炉的燃烧区和/或还原区中的燃气燃烧器送入炉膛进行耦合发电。

根据本发明燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法的一个实施例，所述高温燃气为生物质、垃圾和污泥中的至少一种经气化反应器气化后产生的高温可燃合成气，所述高温燃气的温度为650～900℃。

根据本发明燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法的一个实施例，所述高压缸排气和/或高压缸抽汽的蒸汽温度为300～350℃，所述降温后的燃气的温度为300～550℃，所述升温后的蒸汽温度为400～600℃。

根据本发明燃气与燃煤发电机组双耦合发电方法的一个实施例，所述升温后的蒸汽送至汽轮机继续发电或者送至工业蒸汽用户。

本发明的另一方面提供了一种燃气与燃煤发电机组双耦合发电系统，所述双耦合发电系统包括燃气输送单元、燃气-蒸汽耦合单元和燃气-燃煤耦合单元；

所述燃气输送单元包括与气化反应器相连的燃气烟道以及与燃气烟道和煤粉锅炉相连的燃气输送管道；

所述燃气-蒸汽耦合单元包括抽汽管道、冷却器进口集箱、燃气-蒸汽冷却器、冷却器出口集箱和蒸汽管道，抽汽管道通过冷却器进口集箱与燃气-蒸汽冷却器相连，燃气-蒸汽冷却器通过冷却器出口集箱与蒸汽管道相连，所述燃气-蒸汽冷却器设置在燃气烟道中，所述燃气-蒸汽耦合单元的入口蒸汽引自汽轮机的高压缸；