专利名称：煤气化发电厂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤气化发电厂，用煤气化炉将煤气化，并将气化的燃气送到燃气轮机发电。特别涉及一个煤气化发电厂系统，将煤中的灰熔成渣，稳定地运转一个流化床气化炉，通过炉渣口，将熔渣的灰排到气化室底部，并改善电厂的效率。
煤气化炉包括固定床、流化床及喷射床类型。但是用于发电厂的气化炉，在世界的不同国家里开发了喷射床炉，主要用以熔化煤灰以气化。喷射床炉将煤粉化，并用水、蒸气、氮气、碳酸气或气化的燃气将其送到气化炉。在粉化的煤注入到气化炉的部位有一燃烧器，同时用于气化煤的一种氧化剂也送入燃烧器。用喷射床炉气化的基本原理是将煤送入气化炉与氧化剂反应，煤被这一反应产生的热加热，煤中含有的灰熔成渣，熔渣的灰被分离，同时发生气化反应，产生出由一氧化碳，氢及甲烷组成的可燃的燃气。
在喷射床炉的情况下，必须形成一个高温区(1000℃或更高，取决于煤的种类)以熔化气化炉中煤所含的灰，用燃烧煤做为气化燃料的原始燃料。对含有较高熔化温度灰的煤，必须由增强燃烧反应将其加热到更高温度。因此，将煤的能量转化为显热的转换率提高，做为煤气化燃料其发热量降低。
通常用氧气做氧化剂，提高炉内的温度，以便容易地熔化煤中的灰。但是，当气化炉内氧气消耗增加，从空气中分离出氧气所需功率增加，发电厂的效率降低。
煤气化炉的另一个问题是熔渣灰由气化的燃气输送，附着到炉的内壁，并且冲击下游侧的交换器。有一种方法可防止渣附着到物体上，即降低燃气温度，使渣硬化，因此很难附着到物体上。
为解决这些问题，有一种方法可以改变气化炉中的温度，即将粉化的煤和氧化剂分别从炉的上方和下方加入，并改变粉化煤和氧化剂的混合比。该方法在日本专利出版物No.72877/1992公报中予以公开。此外，在DENKISHINBUN文章中(1994年3月14日)报告了一种方法，可以连续进行，根据灰的熔化温度由提高制氢煤气化炉的顶部和底部燃烧器中的温度差，及控制炉温，使得灰在炉子的顶部不熔化，但在炉的下部熔化。
对这些现有技术，尽管有一篇关于气化炉的气化过程的文章，但是没有由气化炉和燃气轮机或其它发电机结合的用于发电的煤气化发电厂系统的文章。
此外，在这些现有技术的情况下，炉子上部的温度与下部的温度不同，是由在炉内安装上部和底部燃烧器，以及改变注入燃烧器的粉化的煤和氧气的混合比做到的。但是这些方法不能减少为被粉化的煤的总的氧化消耗量(在氧气制造厂生产的氧气数量)，或制氧气所需要的厂用电。
本发明的目的是在煤气化发电厂中提供一个稳定运行煤气化炉，并降低生产氧气所需厂用电，改善发电效率的系统。
上述目的由在煤气化炉中不同高度安装多个氧化剂供给系统，并且使最接近炉渣口的一个氧化剂供给系统供给的氧化剂的氧气浓度高地从其它氧化剂供给系统供给的氧化剂的氧化浓度，以控制炉内温度，使炉子底部的温度高于煤灰的溶化温度;炉子上部的温度低于煤灰熔化温度。
在煤气化炉内进行的主要反应由下列公式给出。
在此情况下，Char代表当把易挥发成分从煤中分离出来以后所剩余的碳。在气化反应中，由式(1)表示的高温分解产生的易挥发成分首先对氧气反应，产生CO2和H2O及大量热量。便在易挥发成分燃烧完以后，氧气仍然存在，炭便按照公式(4)燃烧。在炭被燃烧产生高温CO2和H2O接触到炭，则由公式(2)和(3)表示的反应便进行。
在上述反应过程结束，剩余的炭与已气化的燃料一起进一步被排出到外面，由一个旋风分离器和过滤器与气化的燃料分开，并被重新送入气化炉。
送入气化炉的煤和炭引起公式(4)表示的反应，产生热。由于受热，煤引起由公式(1)表示的高温分解，并由公式(2)和(3)表示的反应，进一步产生可燃的燃气。由于除公式(4)以外的反应都是吸热反应，它们可以根据送入的氧气量控制公式(4)给出的反应，并改变该反应温度。
为了通过炉渣口，将渣排到在气化室底部形成的渣冷却室中，必须使炉渣口周围温度等于或高于煤中的灰变为渣的温度。因此，现有方法(日本专利出版物No.72877/1992，DENKISHINBUN(1994年3月14日)，使供给氧化剂到气化室的多个系统中，最接近炉渣口的一个氧化剂供给系统供出氧气的量大于被送入的煤的量，在炉渣口周围形成一个具有最高温度的区域，使得煤中的灰被稳定地熔化及流动来进行公式(4)的反应。但是这种方法只能改变供给的氧化剂和煤的比例，不能减少氧气的消耗量(由制氧厂生产氧气的数量)或生产氧气所需功率。
本发明使可以控制公式(4)表示的反应，进行公式(1)至(3)的反应，并且得到与现有技术同样的好处。由降低远离炉渣口的一个氧化剂供给系统供给的氧化剂的氧气浓度，与现有技术相比进一步降低接近氧化物供给系统的气化室的温度，由于降低氧化剂的氧气浓度的稀薄气体的显热被提高，因此需要额外数量的热。因此渣在气化室的上部被硬化，因此几乎不附着到炉子的内壁上。
此外，只有靠近炉渣口的氧化剂供给系统需要供给氧气(在制氧设备中生产的氧气量)，并且可以用空气或低浓度的氧气(空气和氧气的混合气，或氧气与一种惰性气体(或氮气或水蒸汽)混合气体。因此，降低了氧气消耗量及生产氧气所需要的电力。
图1示出本发明的一个实施例的框图;
图2示出本发明的另一个实施例的框图;
图3示出本发明的又一个实施例的框图;
图4示出本发明的又一个实施例的框图;
图5示出本发明的又一个实施例的框图;
图6示出本发明的又一个实施例的框图;
图7示出本发明的又一个实施例的框图;
图8示出本发明的又一个实施例的框图;
图9为图1中实施例的详细图。
参照图1介绍本发明的一个实施例。
一个燃气轮机系统由燃气轮机压缩机1，燃烧器2，燃气轮机3及燃气轮发电机4组成。燃气轮机进汽管50装在燃气轮机压缩机1进口，一个燃烧废气管55装在燃气轮机3的出口处。
燃气化炉5由气化室65，装在气化室65下面的渣冷却室66，气冷却器69组成。炉渣口67提供一个穿过气化室65和渣冷却室66的洞，装在气化室65及渣冷却室66之间。气化室65和气冷却器69由一个截面积小于气化室65的气节流截口70分开。气化室65连接两个不同高度的氧化剂供给系统。第一氧化剂供给系统101装在接近炉渣口67的部位，在该第一氧化剂供给系统101的前端装有一个喷嘴，做为与气化室65的接触点。该喷嘴不但与第一氧化剂供给系统101连接，也与一个煤供给A系统60连接。第二氧化剂供给系统102装在第一氧化剂供给系统101的上面，在第二氧化剂供给系统102的前端也有一个喷嘴。该喷嘴不但与第二氧化剂供给系统102连接，也与煤供给B系统61连接。
冷却水68储存在渣冷却室66中，在室66的底部装有一个排渣管52。
制氧设备10与由空气压缩机12来的汽管连接。由制氧设备10来的氧气管通过氧气压缩机11连到氧气供给管58，氧气供给管58连到第一氧化剂供给系统101。由制氧设备10来的一条氮气管通过一个氮气压缩机13连到高压氮气供给管64。该高压氮气供给管64被分路供到煤供给氮A系统62及煤供给氮B系统63。煤供给氮A系统62与煤供给A系统60连接，煤供给氮B系统63与煤供给B系统61连接。
一条抽气管51装在燃气轮机压缩机1的出口，并通过一个增压压缩机59连到第二氧化剂供给系统102。
一个煤气化炉蒸发器38装在气冷却器69内，未经加工的原燃气管53由气化炉5引出连到一原燃气热回收锅炉6。此外，蒸发器39，予热器36及一个过热器40也装在该原燃气热回收锅炉6中。一条由原燃气热回收锅炉6的出口引出的管子通过气-气热交换器7连到一个燃气净化器8。经过净化的燃气供到由燃气净化器8引出的管子54重新进入气-气热交换器7，并通过燃气轮机燃料管9连到燃气轮机系统的一个燃烧器2。
由燃气轮机3引出的燃烧的废气管55连到一个废热回收锅炉14，一条废气排放管56连到废热回收锅炉14的出口。一个低压予热器30，低压汽包31，低压蒸发器32，高压予热器33，高压汽包34，高压蒸发器35，过热器45，再热器46及一个增压泵23装在废热回收锅炉14中。
一个汽轮机系统由一个高压汽轮机15，再热汽轮机16，低压汽轮机17，汽轮发电机18，冷凝器19及一个给水泵20组成。由冷凝器19来的给水管57通过给水泵20连到废热回收锅炉14中的低压予热器30。低压予热器30的出口连到低压汽包31以及增压泵23。在增压泵23出口有一管子连到高压予热器33及高压汽包34。此外，一条由增压泵23的出口引出的管子连接到原燃气热回收锅炉6的予热器36。低压汽包31提供低压蒸发器32，高压汽包34提供高压蒸发器35。高压汽包34连接过热器45，原燃气热回收锅炉6的过热器40引出一管子连到过热器45的中间部位。
原燃气热回收器锅炉6的予热器36的出口连接一个高压汽包37，该汽包与气化炉5中的蒸发器38，原燃气热回收锅炉6的蒸发器39以及过热器40连接。由废热回收锅炉14中的过热器45引出一条管子连到高压汽轮机15，由高压汽轮机15的出口引出一条管子连到废热回收锅炉14中的再热器46。此外，该管子也与从低压汽包31延伸的一条管相连。由再热器46出口引出一管子连到再热汽轮机16。再热汽轮机16出口有一管子连到低压汽轮机17，并且从低压汽轮机出口引出一管子连到冷凝器19。汽轮发电机18连到高压汽轮机15，再热汽轮机16及低压汽轮机17。
下面叙述本实施例的运行。
由空气压缩机12压缩的空气被送入制氧设备10。该空气压缩机12通常用一个带有中间冷却器的压缩机，以降低原动力功率。由压缩机12出来的高压空气在制氧设备10中分为氧气和氮气。氧气和氮气在制氧设备10的出口得到。用于发电目的气化不要求像工业应用包括制铁工业那样纯氧气浓度，因此，氧气浓度大约为95%或以上是足够的。本发明中的氧气表示具有高的氧气浓度(约95%或更高)。
在制氧设备10中产生的氮气由氮气压缩机13压缩，并且通过高压氮气供给管64分送到煤供给氮A系统62及煤供给氮B系统63。流过煤供给氮A系统62的氮气供给在煤供给A系统60的在第一氧化剂供给系统101前端的喷嘴处的粉化煤。由制氧设备10从空气中分离出来的氧气由氧气压缩机11压缩，通过氧气供给管58，送到第一氧化剂供给系统101，并且与粉化煤一道，由装于第一氧化剂供给系统101的前端的喷嘴注入气化室65。
流过煤供给氮B系统63的氮气到第二氧化剂供给系统102的前端的喷嘴处，供给在煤供给B系统61中的粉化煤。通过抽气管51由燃气轮机压缩机1的出口的抽气，经过增压压缩机59压缩后，通过第二氧化剂供给系统102送到喷嘴处，与粉化煤在喷嘴处混合，并注入到气化室65。
在气化室65中，由第一氧化剂供给系统101的前端喷嘴供给的氧气与粉化煤反应。由于氧气浓度高，由公式(4)表示的氧化反应产生热，粉化煤通过公式(1)、(2)和(3)表示的反应气化，同时粉化煤中的灰熔化成渣状态。渣灰通过炉渣口67、掉到渣冷却室66底部存有的冷却水中，在那里受到急冷而被破碎。尽管在图1中未示出，通常在冷却水68中安装一个捣碎机，以便更细地粉碎硬的碎渣。细渣从渣排出管52被排到煤气化炉5的外面。
由位于第一氧化剂供给系统101上边的第二氧化剂供给系统102送入的粉化煤和气，得到由第一氧化剂供给系统送入的粉化煤和氧气之间的反应所产生的热，引起气化反应。但是由于氧气浓度太低，并且氧气量不够，由公式(1)和(3)表示的反应比用公式(4)表示的反应进行得更活跃。此外，在空气中有不活动的氮，为了增加氮气的显热，比起底部来讲，温度需降低。因此，由于煤中的灰不能被熔化，它们掉到气化室65的底部，或者通过气节流截口70，由气化的原燃气，传送到气冷却器69。
由于气化室65底部温度高，所以掉到气化室65底部的灰熔成渣。尽管进入气冷却器69的灰附着到煤气化炉蒸发器38或炉的内壁上，它们可以很容易地被除去，因为它的温度低。被原燃气传送到气化炉外边的灰，由旋风分离器和过滤器将其与原燃气分离，在图1中未示出。
此外，由气化室65产生的未反应的炭由原燃气通过燃气节流截口70和燃气冷却器69排到气化炉外边。通常，这些炭也用旋风分离器和过滤器与原燃气分离，并重新送到气化室65中。但本实施例未表示出。
由于在气化炉5中产生的原燃气温度高，它被送到原燃气热回收锅炉6，用锅炉6中的予热器36加热由废热回收器锅炉14的增压泵23送来的高压给水，将被予热的给水送到汽包37，用蒸发器39和气化炉的蒸发器38蒸发水，并进一步用过热器40将水过热。
从原燃气热回收锅炉6出来的原燃气进到气-气热交换器7，加热由燃气净化器8出来的通过净化燃气供给管54，被净化的燃气并进入燃气净化器8。燃气净化器去掉杂质，特别是由原燃气中带有硫的硫化物。
由燃气净化器8出来，经过净化燃气供给管54进到气-气热交换器7，并在那里被加热。此后净化的燃气经过燃气轮机的燃料管9送到燃气轮机燃烧器2，并在其中燃烧。
在燃气轮机系统中，空气由燃气轮机的进汽管50被吸入燃气轮机压缩机1，经压缩机1压缩，被送到燃烧器2。抽汽管51装在燃气轮机压缩器1的出口，抽取空气到第二氧化剂供给系统102。被送到燃烧器2的空气燃烧通过燃气轮机燃料管9的燃气，产生高温燃烧气。由燃烧器2出来的高温燃烧气被送到燃气轮机3，并且膨胀产生功率。燃气轮机3驱动空气压缩机1，燃气轮发电机4发出电能。由燃气轮机出来的气体经过燃烧过的废气管55，送到废热回收锅炉14。
废热回收锅炉14供给由冷凝器19，经给水管57通过给水泵20来的给水到低压予热器30，通过低压汽包31，低压蒸发器32，高压予热器33，高压汽包34，高压蒸发器35及过热器45对给水进行加热、蒸发并且过热。将过热蒸汽供到高压气轮机15。在低压予热器30的出口，给水由增压泵23加压，高压给水被送到高压予热器33及原燃气热回收锅炉6的予热器36。
在过热器45的中间，由原燃气热回收锅炉6产生的过热汽混合。由高压汽轮机15返回的蒸汽与低压汽包31产生的蒸汽混合，混合的蒸汽被送到再热器46，在那里重新被加热，然后送到再热汽轮机16及低压汽轮机17。汽轮发电机18由每个蒸汽轮机产生的功力驱动，并发出电能。
由废热回收锅炉14出来的废气通过被燃烧过的废燃气排放管56排到外面。
图9更为详细地表示出图1中实施列的气化炉5和制氧设备10的相互关系。该实施例的制氧设备10来用具有高压和低压的双净化塔的系统。用该系统制氧的原理简单叙述如下。
外界空气被空气压缩机12压到约6个绝对大气压，并提供使用，被压缩的空气被送到一个吸收塔901。该吸收塔901吸收空气中的湿气和二氧化碳，将它们与空气分离。由吸收塔901出来的空气与由空气热交换器902排到外面的低温氧气和氮气进行热交换。变为约为-170℃的液态空气，并被送到净化塔高压部分904。双净化塔的底部的塔做为高压部分904。上部的塔做为低压部分911。在净化塔高压部分904的压力是5.7绝对大气压(ata)，被送入的液态空气903由于沸点不同，被分离为在顶部的具有低沸点的氮气，和在底部具有高沸点的氧气。进入到装于净化塔高压部分904顶部的净化塔热交换器912的氮气，与净化塔低压部分911的底部进行热交换，将热传给在净化塔低压部分911底部的液态氧，将其蒸发。氮气则变冷、冷凝、变成液态氮。
液态空气通过液态空气管905从净化塔高压部分904排出，液态氮经液态氮管906从904部分排出，在低温热交换器907中，由通过废氮管909，从净化塔低压部分911来的不纯氮冷却，然后再送入净化塔低压部分911，减压到大约为1.3绝对大气压。在净化塔低压部分911中，由于沸点不同，氧气和氮气被分开，氮气(高浓度的氮气通常含有1%或更少的氧气)和不纯的氮气(有若干百分值的氧含量)做为具有低沸点的介质由净化塔的顶部产生，氧气做为具有高沸点的介质由净化塔的底部产生。氧气通过一个氧气管908，用空气热交换器902冷却空气，并排到制氧设备10的外面。氧气具有几乎是正常气压(1.03绝对大气压)，被送到氧气压缩机11，在那里氧气被加压到可以送到煤气化炉5的气化室65去的压力，然后从氧气供给管58送到第一氧化剂供给系统101。
氮气经氮气管910进入低温热交换器907，去冷却其它介质，并且又由空气热交换器902冷却空气，然后氮气被送到，并由装于制氧设备外面的氮气压缩机13加压，并经高压氮供给管64被分送到煤供给氮A系统62和煤供给氮B系统63。通过煤供给氮A系统62供给的氮气传送煤供到煤供给A系统60，上到气化室65，同时通过煤供给氮B系统63供给的氮气传送煤供给B系统61，上到气化室65。
不纯的氮气通过废氮管909，用低温热交换器907冷却其它介质，又用空气热交换器902冷却空气，并且此后，不纯的氮气进入吸收塔901以吸收在吸收塔901中吸收的湿气和二氧化碳，然后排到制氧设备10系统的外面。
因此，制氧设备10需要大功率，因为它必须将空气压缩到大约6个绝对大气压，以得到正常压力的氧气。
煤气化炉5的气化室65用绝热层920复盖，在绝热层920上装有一个水冷壁921。渣冷却室66中的冷却水68由从冷却水供给管922供给的给水循环。
第一氧化剂供给系统101及空气供化管202分别有布置在气化室65的侧面的多个喷嘴。为了增加在气化室65中的反应时间，供到第一氧化剂供给系统101的氧气和煤，以及供到空气供给管202的空气是分别涡旋，并由每个喷嘴供给。
本实施例可以保持气化炉内炉渣口周围部分的温度可以使煤灰熔渣或更高温度，安全地运行该气化炉、降低氧气消耗，并因此降低制造氧气的电力、改善电厂的发电效率。
此外，本实施例有一个优点，即由燃气轮机燃烧器在燃烧时产生的氧化氮NOx数量可以减少，由于用空气做氧化剂的氧化燃料中，氮留在了做为氧化剂的空气中，并且气化燃料的发热值比起用氧气做氧化剂的情况降低了。
此外，通过上述和下述的实施例，为简化起见，分别有两个氧化剂供给系统，可以肯定，甚至采用在纵向不同的三个或更多的氧化剂供给系统，本发明的优点也能得到。当系统的个数增加时，由于系统单元数量增加，使结构变得复杂。但是，气化室内的温度可以由从每个系统供给的氧气浓度予以控制。
在本实施例的情况下，制氧设备为双塔型。但本发明可以用到其它型式的制氧设备，例如单塔、高压及膜分离型。
图2给出本发明的另一实施例，图2中的实施例不同于图1中的实施例，在图1中其抽汽管51是从燃气轮机压缩机1的出口连到第二氧化剂供给系统102，但是在图2中，新装了一个附加空气压缩机201，并且空气供给管202是从附加空气压缩机201连到第二氧化剂供给系统102。
附加空气压缩机201压缩空气，通过空气供给管202，将空气供到第二氧化剂供给系统102。被压缩的空气与通过煤供给氮B系统63供给的氮气输送的粉化煤混合，空气和粉化煤由装在第二氧化剂供给系统102前端的一个喷嘴注入到气化室65中。
除了图1中实施例的优点以外，该实施例有一些优点，由于供给一个气化炉的一个氧化剂供给系统可以独立于燃气轮机系统制造，从而改善了可操作性，燃气轮机的流率比起图1中采用同样燃气轮机实施例增加了由附加空气压缩机201供到气化炉的空气流率的等值数量，因此，发电厂的出力可以提高。
图3给出本发明的另一实施例，图3的实施例不同于图2中的实施例，除图2的实施例以外，图3的实施例将附加燃料空气供给管301在空气供给管202的中间分支，将其连到渣冷却室66，并且进一步将附加燃料供给管302连到渣冷却室66。
当气化炉启动以后，必须将气化炉的内部加热到粉化煤反应的温度或更高，并且还必须将炉渣口加热到渣不变硬的温度或更高。在启动气化炉时，炉子已经被辅助燃料从炉渣口的底部升温完成了予热。根据氧气的氧化作用的气化炉，在其发电厂中没有空气压缩机以氧化上述辅助燃料，它使用制氧设备生产的氧气。因此，在制氧设备启动以前气化炉不能启动，因此这种电厂的启动时间被加长。本实施例在气化炉启动时，可以用辅助空气压缩机201通过辅助燃料管302，供空气以燃烧从辅助燃料管302来的辅助燃料。在炉升温完成以后，再由辅助空气压缩机201供空气到第二氧化剂供给系统102。
本实施例的优点是在发电厂启动时，不用等制氧设备启动，就可以升高煤气化炉5的温度，并且减少了整个厂的启动时间。
图4给出本发明的又一个实施例。在图4的实施例情况下，除图1实施例情况以外，有一个氮供给管401从制氧设备10连到燃气轮机进汽管50。
空气中大约21%是氧(体积比)，其它几乎全部是氮。因此，在制氧设备10中生产的氧气的4倍的氧气是多余的。一部分氮气由氮气压缩机13压缩，并用于输送粉化煤。但是大部分氮气被排到外面去。图4实施例情况下，氮气供给管401从制氧设备10连到燃气轮机进汽管50，在制氧设备10剩下的氮气通过氮气供给管401被供到燃气轮机进汽管50，在燃气轮机进汽管50中与空气混合，混合后的氮和空气被燃气轮机压缩机1压缩，并被送到燃烧器2。
该实施例的优点，即供到燃烧器2的空气被氮气稀释了，因此其氧气浓度降低，在燃烧器2中生成的氮氧化物NOx可以减少。
图5给出本发明的又一实施例。在图5实施例情况下，除图1实施例的情况外，在由原燃气热回收锅炉6中的过热器40输送蒸汽到废热回收锅炉14中过热器45的一条管上分支出一个蒸汽供给管501连到第二氧化剂供给系统102。
在原燃气热回收锅炉6中原燃气热回收锅炉过热器40中产生的过热蒸汽通过蒸汽供给管501供到第二氧化剂供给系统102，并且与由抽汽供给管51送来的空气混合，因此有可能降低由第二氧化剂供给系统102供给的氧化剂的氧气浓度。
该实施例的优点，即气化炉的燃气冷却效率提高，并且发电厂的效率被进一步改善。这是由于水蒸汽是由第二氧化剂供给系统102供给的，进行公式(2)的反应，并且可以产生更多的氢气和二氧化碳。
图6示出本发明的又一实施例，除图1实施例的情况外，有一条高压供水管601装在废热回收锅炉14的增压泵23的出口，并且连到第二氧化剂供给系统102。
由废热回收锅炉14的低压予热器30加热，由增压泵23加压的高压给水，通过高压给水管601被送到第二氧化剂供给系统102。在与第二氧化剂供给系统102的汇合点上，高压给水的压力突然降低，倾泄并与增压压缩机59来的空气混合。因此，可能类似图5实施例那样降低氧化剂的氧浓度。
该实施例与图5实施例相比，进一步提高了效率，由于本实施例使可能供给高压给水。
图7示出本发明的又一实施例。除图1实施例情况外在该实施例情况下，一条氮供给管702从制氧设备10连到抽汽供给管51，在氮供给管702上装一个氮气增压压缩机703。此外，用于空气分离器的一条抽汽管701从燃气轮机压缩机1的出口连到制氧设备10。
制氧设备生产氧气的主要空气来源是抽汽，使主要的空气通过抽汽管701，从燃气轮机压缩机1的出口到空气分离器。由于在制氧设备10出口的空气具有高压力，就有可能由设备10加压，在制氧设备10的出口得到经加压的氧气和氮气。剩在制氧设备10中的氮气流经氮供给管702，并由氮增压压缩机703加压，然后送到抽汽管51，与由增压压缩机59来的抽汽混合。空气与由制氧设备10送来的多余氮气混合，进一步降低了由第二氧化剂供给系统102供给的氧化剂的氧气浓度。
该实施例具有降低燃烧室2中氮氧化物NOx的优点，因为该实施例可以将制氧设备10的多余气体与气化的燃气混合，并且降低由燃气轮机燃料管9做为燃气轮机燃料供到燃烧室2的燃气的发热值。
图8示出本发明的另一实施例。该实施例是本发明对煤中的灰可以在相对低的温度下被熔化的一个实施例。为了将灰可在相对低温度下被熔化的煤气化，由于仅需要使炉温升到能熔化灰的较低的最高温度，就不需要用高浓度氧，及把炉子加热到高的温度。
图8的实施例在下述一些点上与图1实施例不同。
在燃气轮机压缩机1出口安装的抽汽管51在增压压缩机59的出口分支为空气供给管A802和空气供给管B803。空气供给管A802连到第一氧化剂供给系统101。高压氧气管801由制氧设备通过氧气压缩机11连到空气供给管A802的中间。空气供给管B803与第二氧化剂供给系统102连接。
在燃气轮机压缩机1出口的空气抽气流过抽气管51，由增压压缩机59加压，分为空气供给管A802和空气供给管B803，空气供给管B803与位于气化室65上面的第二氧化剂供给系统102连接，空气供给管A802中的空气被供到靠近炉渣口67的第一氧化剂供给系统101。制氧设备10生产的氧气由氧气压缩机11加压，通过高压氧气管801，与空气供给管A802中的空气混合，并被从第一氧化剂供给系统101送到气化室65。由高压氧气管801来的氧气与空气混合增加了从第一氧化剂供给系统101供给的氧化剂的氧气浓度，并且提高了炉渣口67周围的炉温度。
该实施例具有改善发电厂效率的优点，由于本实施例在气化具有相对低的灰熔化温度的煤时可以用最少量的氧气。
本发明使在一个煤气化发电厂中可能保证在煤气化炉内渣化煤的温度，稳定地运行气化炉，并且降低为了气化所需要的氧气量。因此，有可能降低制氧所需的厂用原动机电力，并提高发电效率。
权利要求
1.一种煤气化发电厂，包括一煤气化炉，用于由使用氧化剂从煤中产生可燃气体，将煤中的灰熔成渣状态，经过在气化室下面的炉渣口，将渣灰排到一个气化室下面的渣冷却室；一个由煤气化炉生产的煤气化燃料驱动的燃气轮机，一个将氧气从空气中分离出来生产氧气的制氧设备；其中，在气化室至少装有二个氧化剂供给系统，以给煤气化炉的气化室提供氧化剂，因此，它们供给的高度不同，并且，使供到最靠近炉渣口的氧化剂供给系统的氧化剂的氧气浓度高于供到另一个氧化剂供给系统的氧化剂的氧气浓度。
2.一种煤气化发电厂，包括一个煤气化炉，用于由使用氧化剂，从煤中产生可燃气体，将煤中的灰熔成渣状态，经过在气化室下面的炉渣口，将渣灰排到一个气化室下面的渣冷却室;一个由煤气化炉生产的煤气化燃料驱动的燃气轮机;一个将氧气从空气中分离出来，生产氧气的制氧设备;其中在气化室至少装有二个氧化剂供给系统，以给煤气化炉的气化室提供氧化剂，因此，它们供给的高度不同，并且一条由制氧设备引出来的氧气供给管只连到最靠近炉渣口的一个氧化剂供给系统。
3.一种煤气化发电厂，包括一个煤气化炉，由使用氧化剂，从煤中产生可燃气体，将煤中的灰熔成渣状态，经过在气化室下面的炉渣口，将渣灰排到一个气化室下面的渣冷却室;一个由煤气化炉生产的煤气化燃料驱动的燃气轮机，一个将氧气从空气中分离出来，生产氧气的制氧设备;其中，在气化室至少装有二个氧化剂供给系统，以给煤气化炉的气化室提供氧化剂，因此，它们供给的高度不同，从制氧设备引出的一条氧气供给管连到最靠近炉渣口的一个氧化剂供给系统，由空气供给器引出的一条空气供给管连到另一个氧化剂供给系统。
4.一种煤气化发电厂，包括一个煤气化炉，由使用氧化剂，从煤中产生可燃气体，将煤中的灰熔成渣状态，经过在气化室下面的炉渣口，将渣灰排到一个气化室下面的渣冷却室;一个由煤气化炉生产的煤气化燃料驱动的燃气轮机，一个将氧气从空气中分离出来，生产氧气的制氧设备;其中，在气化室至少装有二个氧化剂供给系统以给煤气化炉的气化室提供氧化剂，因此，它们供给的高度不同，从制氧设备引出的一条氧气供给管连到这些氧化剂供给系统，由空气供给器引出的一条空气供给管连到除了最靠近炉渣口的一个氧化剂供给系统以外的其它氧化剂供给系统。
5.一种煤气化发电厂，包括一个煤气化炉，由使用氧化剂，从煤中产生可燃气体，将煤中的灰熔成渣状态，经过在气化室下面的炉渣口，将渣灰排到一个气化室下面的渣冷却室;一个由煤气化炉生产的煤气化燃料驱动的燃气轮机;一个将氧气从空气中分离出来，生产氧气的制氧设备;其中，在气化室至少装有二个氧化剂供给系统给煤气化炉的气化室提供氧化剂，因此，它们供给的高度不同，由空气供给器引出的一条空气供给管连到这些氧化剂供给系统，由制氧设备引出的一条氧气供给管连到最靠近炉渣口的一个氧化剂供给系统。
6.根据权利要求3的煤气化发电厂，其中空气供给器是燃气轮机的一个空气压缩机。
7.根据权利要求3的煤气化发电厂，其中一个独立的，由安装一个辅助空气压缩机做为一个空气供给器。
8.根据权利要求7的煤气化发电厂，其中提供了一个连接做为空气供给器的独立安装的辅助空气压缩机的出口与气化炉的渣冷却室的辅助燃料空气供给管。
9.根据权利要求2的煤气化发电厂，其中多余的氮气由制氧设备供到燃气轮机压缩机的入口。
10.根据权利要求1的煤气化发电厂，其中由制氧设备生产的氧化用于提高供到最靠近炉渣口的一个氧化剂供给系统的氧化剂的氧化浓度。
11.根据权利要求1的煤气化发电厂，其中在制氧设备中至少用空气、蒸汽、多余的氮气其中之一使氧化剂的氧气的浓度低于供到最靠近炉渣口的一个氧化剂供给系统的氧化剂的氧气浓度。
全文摘要
提供一个系统，使得在煤气化发电厂中，可以稳定地运行煤气化炉，降低生产氧气的厂用电，并且改善发电效率。此项技术是在煤气化炉内不同的高度装有多个氧化剂供给系统，并且使由最靠近炉渣口的一个氧化剂供给系统供给的氧化剂的氧气浓度比从其它氧化剂供给系统供给的氧化剂的氧气浓度高，以便控制炉内的温度，使得在炉的底部温度高于熔化煤灰的温度，在炉的上部的温度低于熔化煤灰的温度，防止煤灰在炉的上部熔化。
文档编号F02C3/28GK1112155SQ95104239
公开日1995年11月22日 申请日期1995年4月20日 优先权日1994年4月20日
发明者杉田成久, 森原淳, 田村善助, 佐佐木俊彦 申请人:株式会社日立制作所