低热值煤气富氧燃烧发电系统的制作方法

本实用新型属于煤气发电技术领域，具体涉及一种低热值煤气富氧燃烧发电系统。

背景技术：

钢厂冶炼过程中会排放大量低热值煤气，如高炉煤气等，高炉煤气主要成分为n2、co、co2等，其中co约为25vol.％，n2约为55vol.％，co2约为20％。高炉煤气热值低，着火温度约为550-650℃，理论燃烧温度为1300℃左右。由于高炉煤气热值低，存在燃烧困难的问题，同时由于热值低，导致燃烧后烟气量大，锅炉排烟损失大，目前锅炉效率最好约为90％左右，发电效率提升受到限制。

技术实现要素：

本实用新型实施例涉及一种低热值煤气富氧燃烧发电系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本实用新型实施例涉及一种低热值煤气富氧燃烧发电系统，包括煤气锅炉和汽轮机，所述煤气锅炉配置有汽水分离单元并且于所述煤气锅炉上布置有燃烧器单元，所述燃烧器单元连接有低热值煤气供应管路和助燃气供应管路，所述助燃气供应管路上旁接有用于供应纯氧或富氧气体的供氧管路。

作为实施例之一，所述汽轮机的废气出口通过冷凝管路与所述煤气锅炉的供水单元连接，沿介质流通方向于所述冷凝管路上依次布置有凝汽器、凝结水泵、除氧器和给水泵。

作为实施例之一，于所述凝汽器与所述除氧器之间设有低温加热单元，于所述除氧器与所述冷凝管路出口端之间设有高温加热单元。

作为实施例之一，所述低温加热单元包括沿冷凝水流通方向依次布置的蒸汽冷却器和四个低温加热器，所述高温加热单元包括沿除氧水流通方向依次布置的三个高温加热器。

作为实施例之一，所述供水单元包括布置于所述煤气锅炉内的省煤器，

所述汽水分离单元包括汽包，所述省煤器的水侧出口与所述汽包的进水口连通；或者，所述汽水分离单元包括汽水分离器，所述省煤器的水侧出口与所述煤气锅炉的水冷壁进口联箱连通。

作为实施例之一，所述煤气锅炉内布置有蒸汽过热装置和蒸汽再热装置，所述汽轮机包括高压缸和中低压缸，所述蒸汽过热装置分别与所述汽水分离单元的蒸汽出口以及所述高压缸的蒸汽入口连通，所述蒸汽再热装置分别与所述高压缸的乏汽出口以及所述中低压缸的蒸汽入口连通。

作为实施例之一，所述蒸汽过热装置包括低温过热器、前屏过热器、后屏过热器和高温过热器，所述蒸汽再热装置包括低温再热器和高温再热器，所述前屏过热器、所述后屏过热器、所述高温过热器及所述高温再热器沿烟气流通方向依次布置，所述低温过热器和所述低温再热器水平并排布置于所述煤气锅炉的竖直烟道内且位于所述高温再热器之后。

作为实施例之一，所述煤气锅炉的烟气出口管上布置有煤气加热器，所述煤气加热器的煤气介质出入口与所述低热值煤气供应管路连通。

作为实施例之一，所述供氧管路包括供氧干管和多个供氧支管，其中一所述供氧支管旁接点靠近送风机的送风口，其余所述供氧支管与所述燃烧器单元的燃烧器数量相同且一一对应地旁接至燃烧器送风管上，各所述供氧支管上均设有控制阀。

作为实施例之一，所述燃烧器单元包括自上而下依次布置的多个燃烧器层，每一所述燃烧器层包括布置于煤气锅炉燃烧室前墙的多个燃烧器或包括对冲布置于煤气锅炉燃烧室前墙和后墙的多个燃烧器。

本实用新型实施例至少具有如下有益效果：

本实用新型提供的低热值煤气富氧燃烧发电系统，通过设置供氧管路，向煤气锅炉燃烧系统中投入纯氧或富氧气体，提高炉内含氧量，可提高炉内燃烧强度，降低化学不完全燃烧，同时减少系统排烟量，从而有效地提高低热值煤气在煤气锅炉中的燃烧稳定性，降低煤气锅炉排烟损失，保证低热值煤气的发电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种低热值煤气富氧燃烧发电系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种低热值煤气富氧燃烧发电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2，本实用新型实施例提供一种低热值煤气富氧燃烧发电系统，包括煤气锅炉1和汽轮机4，所述煤气锅炉1配置有汽水分离单元并且于所述煤气锅炉1上布置有燃烧器单元，所述燃烧器单元连接有低热值煤气供应管路和助燃气供应管路。

常规地，煤气锅炉1通过蒸汽管路与汽轮机4连接，向汽轮机4供应蒸汽做功发电；汽轮机4的废气出口通过冷凝管路与煤气锅炉1的供水单元连接。在其中一个实施例中，如图2，上述汽水分离单元包括汽包22；在另外的优选实施例中，如图1，上述汽水分离单元包括汽水分离器21，在启动阶段或者低负荷阶段该汽水分离器21起到汽水分离作用，正常运行状态下其起到中间点作用。

上述燃烧器单元一般包括多个燃烧器110，各燃烧器110的燃气管分别与上述低热值煤气供应管路连通，各燃烧器110的送风管分别与上述助燃气供应管路连通；作为优选，如图1和图2，该燃烧器单元包括自上而下依次布置的多个燃烧器层，每一所述燃烧器层包括布置于煤气锅炉1燃烧室前墙的多个燃烧器110或包括对冲布置于煤气锅炉1燃烧室前墙和后墙的多个燃烧器110。上述燃烧器110优选为采用低氮燃烧器110。

上述低热值煤气供应管路用于供应低热值煤气，例如高炉煤气等。

进一步优选地，如图1和图2，所述助燃气供应管路上旁接有用于供应纯氧或富氧气体的供氧管路3。上述助燃气供应管路供应的助燃空气含氧量一般在21％左右或略高于21％，若上述供氧管路3供应的是富氧气体，该富氧气体的含氧量显然应高于助燃空气含氧量。本实施例中，该供氧管路3以供应纯氧为佳，纯氧氧气浓度在95％以上。

本实施例提供的低热值煤气富氧燃烧发电系统，通过设置供氧管路3，向煤气锅炉1燃烧系统中投入纯氧或富氧气体，提高炉内含氧量，可提高炉内燃烧强度，降低化学不完全燃烧，同时减少系统排烟量，从而有效地提高低热值煤气在煤气锅炉1中的燃烧稳定性，降低煤气锅炉1排烟损失，保证低热值煤气的发电效率。

在其中一个实施例中，通过上述供氧管路3向助燃气中供氧，将助燃气中的含氧量控制在28％左右；当然，并不限于该参数，能达到提高炉内燃烧强度同时减少系统排烟量的目的即可。

纯氧或富氧气体可从送风机6送风口侧送入，也可以在燃烧器110送风管前加入，作为优选，如图1和图2，供氧管路3包括供氧干管31和多个供氧支管32，其中一供氧支管32旁接点靠近送风机6的送风口，其余供氧支管32与燃烧器单元的燃烧器110数量相同且一一对应地旁接至燃烧器110送风管上，各供氧支管32上均设有控制阀。通过各控制阀的启闭及通量控制，可以控制在送风机6送风口和/或燃烧器110送风管加入纯氧或富氧气体，以及纯氧或富氧气体的混入量控制，实现燃烧气的精准控制。

在实际运行中，可以通过计算送入的纯氧或富氧气体量，而计算出相应的送风减少量；以及，根据煤气锅炉1尾部烟道co排放浓度调整送风量，以减少烟气排放量。

接续上述低热值煤气富氧燃烧发电系统的结构，煤气锅炉1内的受热面布置可以根据实际运行工况要求等进行选择及调整，本实施例中，作为低热值煤气富氧燃烧发电系统，产生的蒸汽参数需达到亚临界以上，汽轮机4进口蒸汽参数优选为蒸汽压力大于16.7mpa、蒸汽温度大于540℃。在其中一个实施例中，上述煤气锅炉1内布置有蒸汽过热装置和蒸汽再热装置，汽轮机4包括高压缸41和中低压缸42，蒸汽过热装置分别与汽水分离单元的蒸汽出口以及高压缸41的蒸汽入口连通，蒸汽再热装置分别与高压缸41的乏汽出口以及中低压缸42的蒸汽入口连通；即，该汽轮机4采用双缸单排气设置，两缸间通过联轴器或变速箱连接。其中，如图1和图2，上述蒸汽过热装置包括低温过热器106、前屏过热器102、后屏过热器103和高温过热器104，低温过热器106、前屏过热器102、后屏过热器103和高温过热器104依次连通，蒸汽再热装置包括低温再热器107和高温再热器105，前屏过热器102、后屏过热器103、高温过热器104及高温再热器105沿烟气流通方向依次布置，低温过热器106和低温再热器107水平并排布置于煤气锅炉1的竖直烟道内且位于高温再热器105之后；该煤气锅炉1还包括水平烟道，前屏过热器102、后屏过热器103、高温过热器104及高温再热器105均优选布置在水平烟道内。

进一步地，如图1和图2，该煤气锅炉1内还布置有省煤器108，该省煤器108作为上述煤气锅炉1的供水单元的组成部分，可接收来自冷凝管路的冷凝水，在利用锅炉烟气余热的同时，加热冷凝水，可以降低系统运行能耗；当上述汽水分离单元包括汽包22时，该省煤器108的水侧出口与汽包22的进水口连通；当上述汽水分离单元包括汽水分离器21时，该省煤器108的水侧出口与煤气锅炉1的水冷壁进口联箱111连通。该省煤器108可布置于上述低温过热器106和低温再热器107的下方。

进一步地，如图1和图2，该煤气锅炉1内还布置有空气预热器109，送风机6送入的助燃空气可经该空气预热器109预热，在利用锅炉烟气余热的同时，提高助燃空气的温度，可以进一步改善煤气锅炉1内的燃烧效率。该空气预热器109优选布置于省煤器108下方，可布置于煤气锅炉1竖直烟道的底部。

低热值煤气和助燃气在煤气锅炉1炉膛中燃烧并加热锅炉水冷壁101，然后依次在水平烟道内加热前屏过热器102、后屏过热器103、高温过热器104和高温再热器105，在竖直烟道内加热低温过热器106和低温再热器107后，再依次加热省煤器108和空气预热器109，随后排出煤气锅炉1。进一步地，如图1和图2，所述煤气锅炉1的烟气出口管上布置有煤气加热器7，所述煤气加热器7的煤气介质出入口与所述低热值煤气供应管路连通，进一步利用烟气余热，提高低热值煤气的温度，可以进一步改善煤气锅炉1内的燃烧效率。该烟气出口管可连接至烟囱8，烟气可经引风机送入烟囱8排空。

汽轮机4排出的废气经冷凝管路冷凝后，冷凝水进入省煤器108，省煤器108出水进入水冷壁进口联箱111(或先进入汽包22再进入水冷壁进口联箱111)，在水冷壁101中加热得到的汽水混合物进入汽水分离单元中，汽水分离单元中获得的蒸汽进入低温过热器106(或先经锅炉包墙加热器后再进入低温过热器106)，然后蒸汽依次经过前屏过热器102、后屏过热器103、高温过热器104加热，高温过热器104出口蒸汽随后进入汽轮机4高压缸41做功，高压缸41做功后的乏汽经管道进入低温再热器107和高温再热器105加热后，再热蒸汽进入中低压缸42做功，中低压缸42排出的废气进入冷凝管路中，进行循环。

进一步优化上述低热值煤气富氧燃烧发电系统的结构，如图1和图2，所述汽轮机4的废气出口通过冷凝管路与所述煤气锅炉1的供水单元连接，沿介质流通方向于所述冷凝管路上依次布置有凝汽器51、凝结水泵、除氧器54和给水泵。进一步地，如图1和图2，于所述凝汽器51与所述除氧器54之间设有低温加热单元，于所述除氧器54与所述冷凝管路出口端之间设有高温加热单元；作为优选，所述低温加热单元包括沿冷凝水流通方向依次布置的蒸汽冷却器52和四个低温加热器53，所述高温加热单元包括沿除氧水流通方向依次布置的三个高温加热器55；当然，低温加热单元和高温加热单元的加热器数量并不限于上述方式。本实施例中，采用三个高温加热器55+一个除氧器54+四个低温加热器53+一个蒸汽冷却器52的冷凝水处理流程，保证循环进入煤气锅炉1内的回水质量，便于将蒸汽参数提升至超临界状态，能提高发电效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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