[发明专利]一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置和方法

说明书

本发明公开了一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置和方法，通过在透平出口与压气机进口之间连接一根废气回注管道，将透平出口处的部分废气引入到燃机压气机进口处，与进口空气混合，该在冬季环境温度较低时，不仅能够提高燃机进气温度，而且能够将燃机进气空气流量降低至合格水平，从而能够有效的解决由于冬季环境温度降低造成的燃烧不稳定，燃烧室蜂鸣的报警频繁的问题。

技术领域

本发明属于IGCC电站技术领域，具体涉及一种利用燃机的部分废气回注压气机来提高燃机冬季运行稳定性的装置和方法。

背景技术

整体煤气化联合循环发电系统(IGCC电站)，是将煤气化技术和燃气-蒸汽联合循环相结合的先进发电系统，既有较高的发电效率，又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在IGCC电站中，气化炉产生的合成气燃料送入燃机做功，燃机排出的废气加热余热锅炉而产生蒸汽，蒸汽驱动汽轮机进一步做功。燃机在IGCC站中起到了承上启下的作用，其运行的稳定性、可靠性，是整个电站稳定、安全运行的保证。

某IGCC电站的燃机系统在冬季环境温度低于15℃时，燃烧室内火焰燃烧不稳定，主要表现为燃烧室内路蜂鸣监视系统检测出压力波动大于80mbar的持续时间大于0.4s的报警信号频繁出现。而且环境温度与蜂鸣信号具有一致的相关性，环境温度越高，蜂鸣消失；环境温度越低，蜂鸣越频繁。频繁的蜂鸣报警，不仅能导致过燃料切换回燃油工况或跳机事件，也有可能造成燃烧室隔热瓦裂纹等事故。

通过理论计算分析，影响燃机燃烧室燃烧稳定性运行的主要原因有两点，一方面为冬季环境温度降低导致空气的密度提高，在压气机的进口导叶角度不变的情况下，燃烧室进口空气质量流量增加；另一方面为冬季环境温度降低，也导致了燃烧室进口空气温度降低。

发明内容

针对上面所述背景，本发明目的是提出一种利用燃机的部分废气回注来提高燃烧室进气口温度、同时降低压气机进气空气质量，进而提高冬季运行稳定性的装置和方法。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的装置，包括压气机进口与透平出口，所述压气机进口处的空气经压气机压缩后与合成气燃料一并进入燃烧室，燃烧室中燃烧后产生的高温燃气进入透平做功，透平的动力输出端连接有发电机，所述透平用于驱动燃机发电机发电；所述透平连接有用于排出废气的透平出口；所述压气机进口与透平出口之间还设置有废气回注管道，所述废气回注管道上设置有流量调节阀。

进一步的，由于压气机的抽吸作用，所述压气机进口处的空气压力为-0.1KPa～-0.5KPa，所述透平出口的相对压力为1Kpa～4KPa。

进一步的，所述流量调节阀用于控制透平出口到压气机进口的废气回注量。

进一步的，所述流量调节阀用于控制废气回注量占压气机进口进入空气总量为0.1％～10％。

进一步的，所述废气回注管道上还设置有备用调节阀。

进一步的，还包括控制系统，所述控制系统包括温度传感器和处理器；

所述温度传感器设置在压气机进口，用于采集压气机进口内的混合气的温度传送给处理器，处理器将接收到的混合气的温度值与预设温度值进行比较，并根据比较结果输出控制信号控制流量调节阀的开度调整。

本发明还公开了一种提高IGCC电站燃机冬季运行稳定性的方法，当压气机进口处的空气温度值低于设定值时，打开流量调节阀，透平出口的废气通过废气回注管道进入压气机进口与空气进行混合，提升混合气的温度。

进一步的，通过控制流量调节阀的开度来调节废气回注量，根据环境温度的变化，当环境温度越低，阀门开度越大；环境温度提高，适度地减小阀门开度。