[发明专利]一种IGCC电站耦合液化空分设备系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种IGCC电站耦合液化空分设备系统及其工作方法，包括依次连接的气化炉、废热锅炉、除尘脱硫净化单元、燃气轮机和余热锅炉，所述气化炉的氧气入口连接有液化空分装置，所述液化空分装置通过电网供能，所述液化空分装置的液氧出口连接液氧储罐，所述液氧储罐的出口连接液氧蒸发膨胀机组，所述液氧蒸发膨胀机组用于蒸发液氧产生氧气和膨胀做功，所述液氧蒸发膨胀机组的氧气出口连接在气化炉的氧气入口。本发明通过液氧储罐和液氧蒸发膨胀机组能够快速灵活改变供电功率和负荷的特性，满足电网对IGCC电站的调峰调频负荷要求。

技术领域

本发明属于IGCC发电技术领域，具体属于一种IGCC电站耦合液化空分设备系统及其工作方法。

背景技术

全球气候问题越来越引起人们的高度关注，以低能耗、低排放、低污染为特征的“低碳经济”成为全球政治经济博弈的热点。很多地区的电力供应主要以煤电为主，为降低煤烟型污染，大力发展燃煤技术是提高煤炭使用效率、减少污染、经济可行的研究方向。IGCC发电技术既具有联合循环的高效率，又解决了燃煤发电带来的环境污染问题。

IGCC是把煤气化和燃气蒸汽联合循环系统有机集成的一种洁净煤发电技术。在IGCC系统中，煤炭经过气化变成中低热值煤气，经净化处理后，通过除掉煤气所含有的硫化物、氮化物、粉尘等杂质，变成干净的气体燃料，送入燃气轮机中，在燃烧室里进行燃烧，煤气燃烧后驱动燃气透平做功发电，利用高温排气在余热锅炉中产生的蒸汽驱动汽轮机做功发电。

IGCC发电机组在变负荷运行工况下，系统将会受到气化装置、空分装置等设备安全稳定运行能力的限制，特别是现有的空分装置的变负荷能力非常有限，造成IGCC发电机组无法响应电网的调峰调频辅助服务的要求，调峰的深度和响应速率满足不了电网要求，调频的响应速率和调频深度都十分有限，因此，急需找到一个能够增加IGCC发电厂及机组变负荷适应性的技术。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种IGCC电站耦合液化空分设备系统及其工作方法，解决目前IGCC发电厂的空分装置机组变负荷能力有限，调频调峰满足不了电网要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括液化空分装置和依次连接的气化炉、废热锅炉、除尘脱硫净化单元、燃气轮机和余热锅炉，所述液化空分装置的氧气出口连接气化炉，所述液化空分装置通过电网供能，所述液化空分装置的液氧出口连接液氧储罐，所述液氧储罐的出口连接液氧蒸发膨胀机组，所述液氧蒸发膨胀机组用于蒸发液氧产生氧气和膨胀做功，所述液氧蒸发膨胀机组的氧气出口连接在气化炉的氧气入口。

进一步的，所述液氧蒸发膨胀机组连接液氧发电机，所述液氧发电机用于对液氧蒸发膨胀机组做功的机械能转换为电能，所述液氧发电机的电能输出端连接至电网。

进一步的，还包括调峰调频控制模块，所述调峰调频控制模块和液化空分装置电性连接，所述调峰调频控制模块用于调节输入液化空分装置的电负荷功率；所述调峰调频控制模块还连接在液化空分装置的氧气出口和气化炉之间的管道上，所述调峰调频控制模块还用于控制液化空分装置输出至汽化炉的氧气流量；

所述调峰调频控制模块还连接在液化空分装置和液氧储罐之间的管道上，所述调峰调频控制模块还用于调节输入液氧储罐的流量；

所述调峰调频控制模块还连接有液氧储罐和液氧蒸发膨胀机组之间的管道上，所述调峰调频控制模块还用于调节输入液氧蒸发膨胀机组的液氧流量；所述调峰调频控制模块还连接在液氧蒸发膨胀机组的氧气出口和气化炉之间的管道上，所述调峰调频控制模块还用于调节液氧蒸发膨胀机组的氧气输出流量；

所述调峰调频控制模块还和液氧发电机电性连接，所述调峰调频控制模块用于调节液氧发电机的发电功率。

进一步的，所述液氧发电机的电能输出端还连接在调峰调频控制模块的电能输入端，所述气化炉的电能输出端还和调峰调频控制模块的电能输入端连接。