專利名稱：使用燃?xì)忮仩t的燃機(jī)－汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種使用燃?xì)忮仩t的燃機(jī)-汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置中的燃?xì)忮仩t使用鋼鐵企業(yè)煉鐵高爐產(chǎn)生的高爐煤氣作為燃料，可以提高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的效率，降低鋼鐵企業(yè)的成本。
在已有技術(shù)中，使用低熱值氣體燃料的燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置提高出力的方法是加大低熱值燃?xì)廨啓C(jī)的功率規(guī)格或增加輔助中壓鍋爐，其可選設(shè)備有限并且價(jià)格較高；由于中熱值燃料和低熱值燃料的使用方式不甚合理，致使已有技術(shù)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的凈供電效率不太高，為此，需要提出一種使用燃?xì)忮仩t的燃機(jī)-汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種使用燃?xì)忮仩t的燃機(jī)-汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，該裝置的燃機(jī)使用焦?fàn)t煤氣作為燃料，燃?xì)忮仩t使用鋼鐵企業(yè)煉鐵高爐產(chǎn)生的高爐煤氣作為燃料，采用負(fù)壓燃燒方式產(chǎn)生高壓過熱蒸汽，使用燃?xì)廨啓C(jī)排氣作助燃風(fēng)，使用高壓參數(shù)汽輪機(jī)，可以提高聯(lián)合循環(huán)的凈供電效率，適用于鋼鐵企業(yè)低品級可燃?xì)怏w的能源轉(zhuǎn)化，降低鋼鐵企業(yè)的成本。
本實(shí)用新型的目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種使用燃?xì)忮仩t的燃機(jī)-汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，有燃?xì)忮仩t、燃?xì)廨啓C(jī)裝置、蒸汽輪機(jī)裝置、發(fā)電機(jī)裝置，所述燃?xì)忮仩t下部的助燃風(fēng)進(jìn)口通過一個(gè)熱風(fēng)道與所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的渦輪排氣口連通，所述燃?xì)忮仩t的過熱蒸汽出口與所述蒸汽輪機(jī)進(jìn)氣裝置連通；所述燃?xì)忮仩t以高爐煤氣為主要燃料，所述燃?xì)忮仩t的爐體內(nèi)設(shè)置有負(fù)壓燃燒爐膛、水冷壁裝置、過熱爐排、燃燒裝置，所述燃?xì)忮仩t上部設(shè)有汽包。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于本實(shí)用新型可以使用較小功率的燃?xì)廨啓C(jī)，燃料氣增壓耗功較小，負(fù)壓燃燒式燃?xì)忮仩t可以燃燒大量低壓頭的低熱值燃料，可以使大量低品級可燃?xì)怏w有效、合理地轉(zhuǎn)換成高品級的機(jī)械能。經(jīng)濟(jì)性較高。
2、由于本實(shí)用新型中使用燃?xì)廨啓C(jī)排氣作為助燃?xì)怏w，有利于高爐煤氣等低熱值氣體在較低的余氣系數(shù)下穩(wěn)定燃燒，可燃物燃盡度高。
3、由于本實(shí)用新型中的燃?xì)忮仩t燃燒生成熱還要繼續(xù)加熱由燃?xì)廨啓C(jī)排氣中所含的那一部份無氧煙氣，至使燃?xì)忮仩t爐膛燃燒溫度在1450℃以下，氮氧化合物生成量較低，有利于環(huán)保。
4、本實(shí)用新型具有聯(lián)合循環(huán)、燃?xì)廨啓C(jī)單循環(huán)、蒸汽輪機(jī)單循環(huán)運(yùn)行的能力。
5、在以高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣為燃料的相同出力、相同凈供電效率的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目中，使用本實(shí)用新型配置的設(shè)備總投資最低，高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣的耗用比最大。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2、本實(shí)用新型的俯視圖圖3、本實(shí)用新型的熱風(fēng)道結(jié)構(gòu)示意圖圖4、本實(shí)用新型的燃?xì)忮仩t結(jié)構(gòu)示意圖圖5、本實(shí)用新型的燃燒裝置結(jié)構(gòu)示意(圖4的A-A剖視圖)具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見
圖1，本實(shí)用新型的燃機(jī)-汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，有燃?xì)忮仩t、燃?xì)廨啓C(jī)裝置、蒸汽輪機(jī)裝置、發(fā)電機(jī)裝置，所述燃?xì)忮仩t300下部的助燃風(fēng)進(jìn)口3083通過一個(gè)熱風(fēng)道200與所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置100的渦輪排氣口101連通，燃?xì)廨啓C(jī)裝置的渦輪排氣作為助燃風(fēng)直接進(jìn)入燃?xì)忮仩t的負(fù)壓燃燒爐膛參與燃燒，所述燃?xì)忮仩t的過熱蒸汽出口301與所述蒸汽輪機(jī)400的蒸汽進(jìn)汽裝置410連通，燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的過熱蒸汽在蒸汽輪機(jī)裝置中轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；所述燃?xì)忮仩t以高爐煤氣為主要燃料，所述燃?xì)忮仩t的爐體內(nèi)設(shè)置有負(fù)壓燃燒爐膛309、水冷壁裝置310、過熱爐排302、燃燒裝置308，所述燃?xì)忮仩t上部設(shè)有汽包312。
在本實(shí)用新型的一個(gè)具體的實(shí)施例中，燃?xì)廨啓C(jī)裝置帶有一個(gè)發(fā)電機(jī)裝置110，其發(fā)電功率為11.01MW；燃?xì)廨啓C(jī)裝置使用焦?fàn)t煤氣，焦?fàn)t煤氣壓縮功率為1650KW，焦?fàn)t煤氣消耗量為7276NM3/h(焦?fàn)t煤氣的熱值為17260KJ/NM3)；渦輪的排氣流量為46.03kg/s，排氣溫度為484℃；渦輪排氣中的含氧量15.0％。渦輪排氣直接進(jìn)入一個(gè)熱風(fēng)道200。
參見圖3，在本實(shí)施例中，熱風(fēng)道前部是一個(gè)擴(kuò)壓段201，該擴(kuò)壓段的一端呈圓形與渦輪排氣口連接，該擴(kuò)壓段的另一端呈矩形通過一個(gè)彎頭202與雙位擋板閥室203連接。雙位擋板閥室是一個(gè)三通型部件，設(shè)有上下兩個(gè)接口和一個(gè)水平出口，其上接口通過一個(gè)膨脹節(jié)204與一個(gè)旁通煙囪205連通，其水平出口經(jīng)過渡段206與一個(gè)主風(fēng)道207連通，該主風(fēng)道兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)分流風(fēng)道209及多個(gè)熱風(fēng)道出口管210，該熱風(fēng)道出口管通過法蘭與燃?xì)忮仩t下部相對應(yīng)的多個(gè)助燃風(fēng)進(jìn)口3083連接，分流風(fēng)道與主風(fēng)道之間各有一個(gè)膨脹節(jié)208，兩個(gè)分流風(fēng)道各有一個(gè)放風(fēng)調(diào)節(jié)閥門211及放風(fēng)管道212，放風(fēng)管道與鍋爐的省煤器煙道相通，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入燃?xì)忮仩t爐膛的助燃風(fēng)量。分流風(fēng)道的單循環(huán)接口213與蒸汽輪機(jī)裝置單循環(huán)用的鼓風(fēng)裝置相接，用于蒸汽輪機(jī)裝置單循環(huán)時(shí)提供助燃風(fēng)。過渡段206上設(shè)置有補(bǔ)風(fēng)道接口214，用于必要時(shí)的補(bǔ)風(fēng)。渦輪排氣在熱風(fēng)道中的最大流為速20.2m/s，熱風(fēng)道的阻力為2000Pa，熱風(fēng)道的散熱損失為10℃；出口風(fēng)壓1500Pa。
參見圖4、圖5，本實(shí)施例中所用的燃?xì)忮仩t是以高爐煤氣為主要燃料的負(fù)壓燃燒式鍋爐，該鍋爐屬于市場上公開出售和使用的產(chǎn)品，該燃?xì)忮仩t由爐墻311、負(fù)壓燃燒爐膛309、水冷壁裝置310、過熱爐排302、燃燒裝置308、省煤器305、省煤器煙道303、過熱蒸汽出口301、排煙道307、蒸汽包312構(gòu)成，省煤器設(shè)有給水進(jìn)口306及出水口304。燃燒裝置由運(yùn)行燃料管3081、點(diǎn)火燃料管3082、助燃風(fēng)進(jìn)口3083構(gòu)成。該鍋爐的爐膛壓力為-150Pa，該鍋爐的出口蒸汽壓力為9.87MPa，出口蒸汽溫度為540℃，蒸發(fā)量為166t/h，給水溫度為220℃。該鍋爐主要使用高爐煤氣，高爐煤氣壓力為2700Pa，高爐煤氣消耗量為141200NM3/h(高爐煤氣熱值為3247KJ/NM3)。
在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，所述燃?xì)忮仩t的過熱蒸汽出口的新蒸汽參數(shù)可以是蒸汽壓力3.5Mpa～14MPa，蒸汽溫度400℃～540℃。
由于本實(shí)用新型的燃?xì)忮仩t是一種負(fù)壓燃燒式鍋爐，燃料氣壓力參數(shù)低，尤其以大量低熱值氣體為燃料時(shí)可以節(jié)省可觀的燃料氣壓縮功。
參見圖2，本實(shí)施例中的蒸汽輪機(jī)裝置帶有一個(gè)發(fā)電機(jī)裝置420，發(fā)電功率為48.95MW，蒸汽輪機(jī)的進(jìn)汽壓力為8.83MPa，進(jìn)汽溫度為535℃。
本實(shí)施例的聯(lián)合循環(huán)總出力59.96MW；總效率37.0％；外供電功率54.16MW；凈效率33.40％。
本實(shí)用新型的工作原理如下燃?xì)廨啓C(jī)裝置中的燃料供給裝置向燃?xì)廨啓C(jī)提供燃料，燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪排氣通過熱風(fēng)道接入燃?xì)忮仩t下部的燃燒裝置，通過該裝置進(jìn)入負(fù)壓燃燒爐膛參與燃燒，在本實(shí)用新型的聯(lián)合循環(huán)中，渦輪排氣是主要的助燃風(fēng)。燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的過熱蒸汽通過熱蒸汽出口和蒸汽輪機(jī)裝置上的蒸汽進(jìn)汽裝置進(jìn)入蒸汽輪機(jī)，燃?xì)忮仩t由燃料裝置提供氣體燃料，燃燒后的煙氣通過煙囪430排放。
本實(shí)施例可以進(jìn)行高效率的聯(lián)合循環(huán)，還可以實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)裝置單循環(huán)、蒸汽輪機(jī)裝置單循環(huán)。當(dāng)需要燃?xì)廨啓C(jī)裝置單循環(huán)時(shí)，操縱雙位擋板閥室的擋板使下接口與水平出口的通道關(guān)閉，使下接口與上接口之間連通，渦輪排氣直接進(jìn)入旁通煙囪。當(dāng)需要蒸汽輪機(jī)裝置單循環(huán)時(shí)，不再使用燃?xì)廨啓C(jī)裝置的渦輪排氣作助燃風(fēng)，而是另行啟動(dòng)一個(gè)鼓風(fēng)裝置，將新鮮空氣通過單循環(huán)接口213送入分流風(fēng)道，并通過助燃風(fēng)進(jìn)口3083進(jìn)入燃?xì)忮仩t燃燒裝置。這種運(yùn)行方式上的靈活性有利于達(dá)到高的可靠性和可用性。對于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，可以有效減少完全不能供電的幾率；降低可燃?xì)獗黄确趴盏膸茁屎头趴樟浚贿@對工藝流程為長年連續(xù)運(yùn)行方式的鋼鐵、石化、化工企業(yè)具有重要的價(jià)值。
在本實(shí)施例中，由于燃機(jī)是一臺較小的設(shè)備，燃料氣增壓耗功較小，渦輪排氣含氧15％左右、溫度500℃上下，燃機(jī)排氣流量中含氧量足夠燒盡鍋爐所需要的低熱值燃料量，用渦輪排氣作助燃風(fēng)一方面有利于高爐煤氣等低熱值氣體在較低的余氣系數(shù)下穩(wěn)定燃燒，可燃物燃盡度高，另一方面鍋爐燃燒生成熱還要繼續(xù)加熱助燃風(fēng)中所含的那一部份無氧煙氣，至使燃燒溫度在1400℃-1450℃以下，氮氧化合物生成量較低。
由于燃?xì)廨啓C(jī)裝置本體和其備件的價(jià)格及維修費(fèi)用相對較高，由于本方法所使用的燃?xì)廨啓C(jī)裝置規(guī)格小，可以有效地降低聯(lián)合循環(huán)工程投資、維修和運(yùn)行成本。
在本實(shí)用新型中，被燃?xì)廨啓C(jī)裝置吸入的空氣在燃?xì)廨啓C(jī)裝置的燃燒室內(nèi)和負(fù)壓燃燒的鍋爐爐膛中經(jīng)過了兩次助燃；燃?xì)廨啓C(jī)裝置的渦輪排氣的低壓頭動(dòng)能、氧氣組份及相當(dāng)于燃?xì)廨啓C(jī)裝置功率兩倍左右的熱能在中壓或高壓(至超高壓)參數(shù)的鍋爐內(nèi)參與產(chǎn)生中壓參數(shù)以上的蒸汽，以中壓或高壓參數(shù)蒸汽輪機(jī)裝置的效率轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。
在本實(shí)施例中，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置配有補(bǔ)風(fēng)裝置，在大氣溫度升高和燃?xì)廨啓C(jī)裝置工況降低時(shí)渦輪排氣的含氧量降低，此時(shí)需要由補(bǔ)風(fēng)裝置提供所需的補(bǔ)充空氣量。補(bǔ)風(fēng)裝置中的補(bǔ)風(fēng)機(jī)將來自燃?xì)廨啓C(jī)的箱體通風(fēng)氣通過補(bǔ)風(fēng)道接口214送入熱風(fēng)道，箱體通風(fēng)氣的溫度為40℃～60℃。
實(shí)施例二一種使用燃?xì)忮仩t的燃機(jī)-汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，有燃?xì)忮仩t、燃?xì)廨啓C(jī)裝置、蒸汽輪機(jī)裝置，所述燃?xì)忮仩t下部的助燃風(fēng)進(jìn)口通過一個(gè)熱風(fēng)道與所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的渦輪排氣口連通，所述燃?xì)忮仩t的過熱蒸汽出口與所述蒸汽輪機(jī)進(jìn)氣裝置連通；所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置以熱值為5000～36000KJ/NM3的可燃?xì)怏w為燃料；所述燃?xì)忮仩t以天然氣、高爐-轉(zhuǎn)爐混合氣、地下氣化煤氣、煤制氣、煤層氣、化工尾氣、生物氣中的一種為燃料，所述燃?xì)忮仩t的爐體內(nèi)設(shè)置有負(fù)壓燃燒爐膛、水冷壁裝置、過熱爐排、燃燒裝置，所述燃?xì)忮仩t上部設(shè)有汽包。
在本實(shí)施例中，使用的燃?xì)忮仩t、燃?xì)廨啓C(jī)裝置、蒸汽輪機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一基本相同，不同點(diǎn)是燃?xì)忮仩t是以地下氣化煤氣為主要燃料。蒸汽輪機(jī)裝置采用中壓蒸汽參數(shù)。燃?xì)廨啓C(jī)裝置以熱值為5000～36000KJ/NM3的可燃?xì)怏w為燃料。
在本實(shí)施例中，燃?xì)廨啓C(jī)裝置帶有一個(gè)發(fā)電機(jī)裝置，其發(fā)電功率為2.0MW，渦輪排氣流量10.76kg/s，排氣溫度525℃，含氧量15.8％。燃?xì)廨啓C(jī)裝置使用焦?fàn)t煤氣，焦?fàn)t煤氣壓力1.6MPa，焦?fàn)t煤氣耗量1630NM3/h(焦?fàn)t煤氣熱值17670KJ/NM3)，焦?fàn)t煤氣壓縮功率250KW，渦輪排氣直接進(jìn)入一個(gè)熱風(fēng)道。
渦輪排氣經(jīng)過熱風(fēng)道時(shí)的最大流速20m/s，流量10.76kg/s，出口溫度521℃，出口壓力1500Pa。
補(bǔ)風(fēng)裝置的最大補(bǔ)風(fēng)量4000NM3/h，補(bǔ)風(fēng)溫度40℃，壓力2000Pa。
在本實(shí)施例中，燃?xì)忮仩t是負(fù)壓燃燒式過熱蒸汽鍋爐，該燃?xì)忮仩t使用地下氣化煤氣。地下氣化煤氣耗量15527NM3/h(地下氣化煤氣熱值6338KJ/NM3)，供氣壓力2700Pa。燃?xì)忮仩t蒸汽出口壓力3.82MPa，蒸汽出口溫度450℃，蒸發(fā)量42t/h；給水溫度150℃。
在本實(shí)施例中，蒸汽輪機(jī)裝置帶有一個(gè)發(fā)電機(jī)裝置，發(fā)電功率為10MW，蒸汽輪機(jī)的進(jìn)汽壓力為3.43MPa，進(jìn)汽溫度為435℃，進(jìn)汽量42t/h。
本實(shí)施例的聯(lián)合循環(huán)總發(fā)電功率12MW，總發(fā)電效率33.6％，凈供電功率11.5MW，凈供電效率32.2％。
由于地下煤氣化的工藝特點(diǎn)，地下氣化煤氣的適時(shí)組份和熱值不太穩(wěn)定，產(chǎn)氣量與熱值呈反比關(guān)系，尤其是隨投產(chǎn)時(shí)間的延長，煤氣品質(zhì)降低幅度較大，根據(jù)我國某煤礦的數(shù)據(jù)至少要能適應(yīng)5400-7120KJ/NM3的變化，因此本實(shí)用新型中補(bǔ)風(fēng)裝置及熱風(fēng)道對鍋爐助燃風(fēng)含氧量的增、減調(diào)節(jié)作用，更加適應(yīng)地下氣化煤氣的特點(diǎn)，本實(shí)用新型聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置為我國地下氣化煤氣的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用提供了實(shí)用的設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種使用燃?xì)忮仩t的燃機(jī)-汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，有燃?xì)忮仩t、燃?xì)廨啓C(jī)裝置、蒸汽輪機(jī)裝置、發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于所述燃?xì)忮仩t(300)下部的助燃風(fēng)進(jìn)口(3083)通過一個(gè)熱風(fēng)道(200)與所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置(100)的渦輪排氣口連通，所述燃?xì)忮仩t的過熱蒸汽出口(301)與所述蒸汽輪機(jī)(400)的進(jìn)氣裝置連通；所述燃?xì)忮仩t以高爐煤氣為主要燃料，所述燃?xì)忮仩t的爐體內(nèi)設(shè)置有負(fù)壓燃燒爐膛(309)、水冷壁裝置(310)、過熱爐排(302)、燃燒裝置(308)，所述燃?xì)忮仩t上部設(shè)有汽包。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，其特征在于熱風(fēng)道前部是一個(gè)擴(kuò)壓段(201)，該擴(kuò)壓段與雙位擋板閥室連接；該雙位擋板閥室設(shè)有上下兩個(gè)接口和一個(gè)水平出口，其上接口與一個(gè)旁通煙囪(205)連通，其水平出口與一個(gè)主風(fēng)道(207)連通，該主風(fēng)道兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)分流風(fēng)道(209)及多個(gè)熱風(fēng)道出口管(210)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，其特征在于所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置以熱值為5000～36000KJ/NM3的可燃?xì)怏w為燃料；所述燃?xì)忮仩t以天然氣、高爐-轉(zhuǎn)爐混合氣、地下氣化煤氣、煤制氣、煤層氣、化工尾氣、生物氣中的一種為燃料。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種使用燃?xì)忮仩t的燃機(jī)－汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，有燃?xì)忮仩t、燃?xì)廨啓C(jī)裝置、蒸汽輪機(jī)裝置、發(fā)電機(jī)裝置，所述燃?xì)忮仩t下部的助燃風(fēng)進(jìn)口通過一個(gè)熱風(fēng)道與所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置的渦輪排氣口連通，所述燃?xì)忮仩t的過熱蒸汽出口與所述蒸汽輪機(jī)進(jìn)氣裝置連通；所述燃?xì)忮仩t以高爐煤氣為主要燃料，所述燃?xì)忮仩t的爐體內(nèi)設(shè)置有負(fù)壓燃燒爐膛、水冷壁裝置、過熱爐排、燃燒裝置，所述燃?xì)忮仩t上部設(shè)有汽包。本實(shí)用新型可以提高聯(lián)合循環(huán)的凈供電效率，適用于鋼鐵企業(yè)低品級可燃?xì)怏w的能源轉(zhuǎn)化，降低鋼鐵企業(yè)的成本。
文檔編號F23R3/00GK2861755SQ20052014495
公開日2007年1月24日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者陳智鵬, 蘇大為 申請人:中航世新燃?xì)廨啓C(jī)股份有限公司