专利名称：一种火电厂利用沼气启、停助燃与稳燃装置的制作方法
技术领域：
本发明属于能源利用技术领域，特别涉及一种火电厂利用沼气启、停助燃与稳燃
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背景技术：
随着我国电力工业的迅猛发展，全国火力发电装机总容量增长迅速，且单机容量越来越大，600MW机组日趋成为主力机组。大机组担负越来越多的调峰任务，负荷率偏低，启、停次数增多。机组启、停及深度调峰用油量大幅增加。助燃油一般为0#轻柴油，价格比较昂贵，目前市场价格约为7000-8000元/吨，这增加了电厂运行成本。以某电厂600MW超 临界机组为例，冷态启动燃用高挥发份烟煤耗油量约20吨，冷态启动燃用无烟煤时耗油量约50吨，每月无故障稳燃用油约10吨，停机耗油约3吨。以机组每年启、停两次为例，每年每台机组无故障运行燃油费用约为120 181万元。对电站锅炉而言，锅炉各项热损失中最大的一项是排烟热损失，一般约为5 12%。通常锅炉排烟温度每降低10 15°c，锅炉效率可提高O. 6^1. 0%。以一台600MW机组为例，锅炉效率每提高O. 6^1. 0%,则每年可节约动力煤约I. I I. 7万吨，既能保护环境，又能给电厂带来巨大的经济效益。沼气是各种有机物在隔绝空气，并有适宜的温度、湿度条件下，经过微生物的发酵作用而产生的一种可燃气体。沼气的主要成份是甲烷、二氧化碳和硫化氢，还有少量的氨、氮、氢、一氧化碳和悬浮颗粒。因为沼气中大量存在的二氧化碳对燃烧具有强烈的抑制作用，所以沼气在使用中火焰温度不高且燃烧不稳定，经过精处理后脱去沼气中的二氧化碳和悬浮颗粒，沼气中甲烷含量大幅增加。甲烷是一种热值非常高的可燃气体，以空气作为助燃气体其高位热值为39808KJ/m3，低位热值为38873KJ/m3，理论燃烧温度为2013°C。沼气的原料来源广泛，价格低廉，精处理后完全可以作为一种助燃气体替代助燃油，有利于保护环境和降低发电成本。
发明内容
为了有效利用电站锅炉排烟所带余热，减少火电机组启、停消耗的燃油，本发明提出了一种火电厂利用沼气启、停助燃与稳燃装置，所述的装置结构如下产气池2、精处理设备4、干燥机5、压缩机6、储气罐7、增压风机8、气枪控制阀9、沼气枪10通过管路依次连接；所述的产气池2还有另外一条管路通向电厂附近居民用户3 ；所述的储气罐7的底部设有疏水阀14，顶部设有紧急排气阀15，储气罐7配套有压力、温度和含氧量的参数监测设备；所述的增压风机8设有旁路，所述的旁路上设有增压风机旁路电动门16和一个逆止阀；在所述的压缩机6和储气罐7之间安装有第一个逆止阀12，在气体流出增压风机8之后和空气进行掺混之前的管路上安装有第二个逆止阀13，以防止气体回流；在第二个逆止阀13和CH4浓度监测仪11之间连接有供空气进入的支路；在所述的支路上，从靠近空气进入端起依次安装有空气支路电动门18和第三个逆止阀17 ；在产气池2和精处理设备4、精处理设备4和干燥机5、干燥机5和压缩机6、储气罐7和增压风机8之间的管路上均安装有一个阀门，用来控制气体的流动；在供空气进入的支路和气枪控制阀9之间的位置处安装有CH4浓度监测仪11 ；所述的沼气枪10的数目根据产气池2的产气率和储气罐7内的气体压力确定；产气池2、精处理设备4、干燥机5、压缩机6、增压风机8、CH4浓度监测仪11、气枪控制阀9和沼气枪10都以硬接线的方式接入电厂DCS系统，通过电厂DCS系统实现对设备的全程监视、自动控制和连锁保护；
所述的精处理设备4用来脱除沼气中的二氧化碳和悬浮颗粒；脱除二氧化碳时，二氧化碳的吸收采用固体吸收剂或醇胺法，所述的固体吸收剂为石灰石经煅烧后产生的氧化钙，氧化钙吸收二氧化碳后生成的碳酸钙再进行煅烧生成氧化钙，实现资源的循环利用；所述的醇胺法是利用单乙醇胺(Monoethanolamine, MEA)溶液吸收二氧化碳；所述的CH4浓度监测仪11测得的CH4浓度参数传入电厂分布式控制系统(Distributed Control Systems; DCS),电厂DCS系统根据反馈信号控制空气支路电动门18的开度,使CH4浓度稳定在设定值,保证燃烧的稳定；火电机组启、停时根据产气池2的产气率和储气罐7内的气体压力确定投入沼气枪10的数目，气体量不足时投入油枪稳燃，沼气枪10启动前先开启空气支路电动门18对沼气枪10进行吹扫。所述的产气池2可以采用节能生物质沼气池,所述的节能生物质沼气池的结构如下沼气池22埋入地下，在其前后两侧各有一面承重墙21用于支撑沼气池22 ;所述的承重墙21将烟气通道23分隔为左右两侧，锅炉排烟由一侧流入，另外一侧流出；或者不用承重墙，而是将沼气池22整体悬挂布置；所述沼气池22的外围布置有烟气通道23，烟气通道23的左右两侧顶端各布置有一支吹灰枪24，吹灰枪24能够360度自由旋转，用来吹扫烟气通道壁面和沼气池壁面上的积灰；烟气通道23底部布置有除灰口 27，用来排出吹灰枪24从烟气通道23和沼气池壁面上清扫下来的积灰，同时除灰口 27还用作烟气通道23的检修入口 ；在所述的沼气池22的中轴处安装有搅拌机28，所述的搅拌机28用来对沼气池中的物料进行搅拌；在烟气通道23的入口处布置有烟气通道入口调节阀29 ;在烟气通道23的出口处布置有烟气通道出口调节阀20和锅炉烟 26 ;通过控制所述的烟气通道入口调节阀29和烟气通道出口调节阀20的开度来控制引入烟气通道23内的锅炉排烟的烟气量，使沼气池22内的温度稳定在5(T65°C的生产温度；所述的烟气通道23用水泥混沙子建造，表面粗糙，从而有利于除尘；在烟气通道23的尾部布置有引风机25，为锅炉排烟流动提供牵引动力。本发明的有益效果为
本发明利用电站锅炉排烟余热加热沼气池，有效利用了电厂锅炉排烟的废热，降低了锅炉的排烟温度，提高了锅炉的效率，减少了锅炉烟囱排入大气的粉尘，有利于保护环境；引入锅炉排烟加热沼气池，降低了锅炉排烟的温度，提高了电厂生产效率；同时产生的沼气分两路流通，一路通向电厂附近居民用户，另一路通向锅炉，实现了工业与民用两用的结合；因电厂机组启、停和低负荷运行时间段基本安排在凌晨，与居民白天用气时间错开，不会产生用气冲突；利用精处理过的沼气替代大型火电厂启、停和低负荷下的稳燃用油，用可再生能源替代了不可再生能源；本发明的装置结构简单、维护方便，其运行纳入电厂DCS系统统一管理，实现了对设备的全程监视、自动控制和连锁保护。
图I是本发明的装置结构示意图；图2是节能生物质沼气池的结构示意图；图3是节能生物质沼气池的侧视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明实施例I :如图I所示，本发明所述的装置结构如下根据电厂火电机组参数、沼气池原料收集半径、产气率等条件计算出产气池2的容积、储气罐7的容积和工作压力、沼气枪10的类型和替代油枪的数目等参数；产气池2产生的沼气分两路流通，一路通向电厂附近居民用户3，另一路经精处理设备4脱除二氧化碳和悬浮颗粒、再经过干燥机5脱水后转换成高热值洁净沼气；所述的高热值洁净沼气经压缩机6压缩后进入储气罐7储存；在所述的压缩机6和储气罐7之间设有第一个逆止阀12，用来防止储气罐7内的气体回流；所述的储气罐7的底部设有疏水阀14，用于日常工作疏水；顶部设有紧急排气阀15，当储气罐7内的气压超过警戒值时紧急排气；储气罐7配套有压力、温度和含氧量的参数监测设备；在第二个逆止阀13和CH4浓度监测仪11之间连接有供空气进入的支路；在所述的支路上，从靠近空气进入端起依次安装有空气支路电动门18和第三个逆止阀17 ；在产气池2和精处理设备4、精处理设备4和干燥机5、干燥机5和压缩机6、储气罐7和增压风机8之间的管路上均安装有一个阀门，用来控制气体的流动；当火电机组需要使用燃料启、停助燃与稳燃时，打开储气罐7的阀门，储气罐7内储存的高热值洁净沼气流经增压风机8并经增压风机8增压后与空气掺配，然后经气枪控制阀9控制气速后进入沼气枪10燃烧；所述的增压风机8设有旁路，当储气罐内的气体压力高于设定值时，增压风机旁路电动门16打开，增压风机8关闭；当储气罐压力降低到设定值以下时，关闭增压风机旁路电动门16，同时开启增压风机8增压；储气罐7内储存的高热值洁净沼气经旁路流出后与空气掺配，然后经气枪控制阀9控制气速后进入沼气枪10燃烧；气体流出增压风机8之后和空气进行混合之前的管路上安装有第二个逆止阀13，在供与流经增压风机8的高热值洁净沼气掺配的空气通过的管路上安装有第三个逆止阀17，用来防止气体回流；在位于高热值洁净沼气与空气掺配混合后、气枪控制阀9之间的位置处安装有CH4浓度监测仪11，CH4浓度监测仪11测得的CH4浓度参数传入电厂DCS系统，电厂DCS系统根据反馈信号控制空气支路电动门18的开度，使CH4浓度稳定在设定值，保证燃烧的稳定。沼气枪10投入运行前，确认燃气母管压力正常，沼气枪已成功吹扫，(还没有投入无法判断它状况)火检运行状况良好。
精处理设备4脱除二氧化碳时，二氧化碳的吸收采用固体吸收剂或醇胺法，采用的固体吸收剂为廉价的石灰石经煅烧后产生的氧化钙，氧化钙吸收二氧化碳后生成的碳酸钙再进行煅烧生成氧化钙，实现资源的循环利用；所述的醇胺法利用MEA溶液吸收二氧化碳;机组启、停时根据产气池2产气率和储气罐7内的气体压力确定投入沼气枪10的数目，气体量不足时投入油枪稳燃，沼气枪10启动前先开启空气支路电动门18对沼气枪10进行吹扫。如图2和图3所示，根据设计要求确定沼气池22的容积、烟气通道23的尺寸和引风机25的容量；将沼气池22全部埋入地下，在其前后两侧各布置一面承重墙21，所述的承重墙21将烟气通道23分隔为左右两侧，锅炉排烟由一侧流入，另外一侧流出；或者将生物质沼气池22整体悬挂布置，不设置承重墙21 ；在沼气池22的中轴处安装电动式搅拌机28，对沼气池22中的物料进行搅拌，避免物料的受热不均；锅炉排烟经烟气通道入口调节阀29引入烟气通道23，所述的烟气通道23用水泥混沙子建造，表面粗糙，从而有利于除尘；所述的烟气通道23的左右两侧顶端各设置一支吹灰枪24，所述的吹灰枪24能够360度自由旋转；烟气通道23的底部设置有除灰口 27 ;利用所述的吹灰枪24定期对烟气通道23的壁面和沼气池22的壁面上的积灰进行吹灰，吹下来的积灰从所述的除灰口 27清理出来，清理出来的灰可做为制造水泥、砖等建筑材料的原料；在烟气通道23的尾部布置有引风机25，为锅炉排烟流动提供牵引动力，锅炉排烟经过引风机25后进入锅炉烟 26排入大气；在烟气通道23的入口处布置有烟气通道入口调节阀29，在烟气通道23的出口处布置有烟气通道出口调节阀20，通过控制所述的烟气通道入口调节阀29和烟气通道出口调节阀20的开度来控制引入烟气通道的锅炉排烟的烟气量，使沼气池内的温度稳定在50 65°C的生产温度。
权利要求
1.一种火电厂利用沼气启、停助燃与稳燃装置，其特征在于，所述的装置结构如下 产气池(2)、精处理设备(4)、干燥机(5)、压缩机(6)、储气罐(7)、增压风机(8)、气枪控制阀(9)、沼气枪(10)通过管路依次连接； 所述的储气罐(7)的底部设有疏水 阀(14)，顶部设有紧急排气阀(15)，储气罐(7)配套有压力、温度和含氧量等参数监测设备； 所述的增压风机(8)设有旁路，所述的旁路上设有增压风机旁路电动门(16)和一个逆止阀； 在所述的压缩机(6)和储气罐(7)之间安装有第一个逆止阀(12)，在气体流出增压风机(8 )之后和空气进行掺混之前的管路上安装有第二个逆止阀(13 ); 在第二个逆止阀(13)和CH4浓度监测仪(11)之间连接有供空气进入的旁路；在所述的旁路上，从靠近空气进入端起依次安装有空气旁路电动门(18)和第三个逆止阀(17)； 在产气池(2)和精处理设备(4)、精处理设备(4)和干燥机(5)、干燥机(5)和压缩机(6)、储气罐(7)和增压风机(8)之间的管路上均安装有一个阀门； 在供空气进入的旁路和气枪控制阀(9)之间的位置处安装有CH4浓度监测仪(11)； 产气池(2)、精处理设备(4)、干燥机(5)、压缩机(6)、增压风机(8)、CH4浓度监测仪(11)、气枪控制阀(9)和沼气枪(10)都以硬接线的方式接入电厂DCS系统，通过电厂DCS系统实现对设备的全程监视、自动控制和连锁保护。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述的产气池(2)还有另外一条管路通向电厂附近居民用户(3)。
3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述的沼气枪(10)的数目根据产气池(2)的产气率和储气罐(7)内的气体压力确定。
4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述的精处理设备(4)脱除二氧化碳时，二氧化碳的吸收采用固体吸收剂或醇胺法，所述的固体吸收剂为石灰石经煅烧后产生的氧化钙，氧化钙吸收二氧化碳后生成的碳酸钙再进行煅烧生成氧化钙，实现资源的循环利用；所述的醇胺法是利用单乙醇胺溶液吸收二氧化碳。
5.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述的产气池(2)为节能生物质沼气池，所述的节能生物质沼气池的结构如下 沼气池(22 )埋入地下，在其前后两侧各有一面承重墙(21)用于支撑沼气池(22 );所述的承重墙(21)将烟气通道(23)分隔为左右两侧，锅炉排烟由一侧流入，另外一侧流出；或者不用承重墙，而是将沼气池(22)整体悬挂布置； 所述沼气池(22)的外围布置有烟气通道(23)，烟气通道(23)的左右两侧顶端各布置有一支吹灰枪(24)，吹灰枪(24)能够360度自由旋转，用来吹扫烟气通道壁面和沼气池壁面上的积灰； 烟气通道(23)底部布置有除灰口(27)，用来排出吹灰枪(24)从烟气通道(23)和沼气池壁面上清扫下来的积灰，同时除灰口(27)还用作烟气通道(23)的检修入口 ； 在所述的沼气池(22)的中轴处安装有搅拌机(28)，所述的搅拌机(28)用来对沼气池中的物料进行搅拌； 在烟气通道(23)的入口处布置有烟气通道入口调节阀(29);在烟气通道(23)的出口处布置有烟气通道出口调节阀(20)和锅炉烟囱(26)；所述的烟气通道(23)用水泥混沙子建造，表面粗糙，从而有利于除尘；在烟气通道 (23)的尾部布置有引风机(25)，为锅炉排烟流动提供牵弓I动力。
全文摘要
本发明公开了火电厂利用沼气启、停助燃与稳燃装置，属于能源利用技术领域。装置结构如下产气池、精处理设备、干燥机、压缩机、储气罐、增压风机、气枪控制阀、沼气枪通过管路依次连接；产气池有另一条管路通向电厂附近居民用户；储气罐的底部有疏水阀，顶部有紧急排气阀；增压风机有旁路；压缩机和储气罐之间、气体流出增压风机之后和空气进行掺混之前的管路上安装有逆止阀；增压风机后有供空气进入的旁路；在供空气进入的旁路和气枪控制阀之间有CH4浓度监测仪；各种装置以硬接线的方式接入电厂DCS系统，从而实现对设备的全程监视、自动控制和连锁保护。本装置结构简单、维护方便，能自动控制，提高了电厂锅炉的效率，降低了能耗。
文档编号C10L3/10GK102888334SQ20121036075
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者谭巍, 李季, 朱勇, 宋景慧, 杨勇平 申请人:华北电力大学, 广东电网公司电力科学研究院