一种煤气调峰电站的制作方法

本发明涉及发电领域，特别是涉及一种煤气调峰电站，具体形式为将煤气化燃气轮机电站与常规燃煤电站相结合的，以煤为初始燃料的深度调峰型发电系统。

背景技术：

电网中由于负荷的高低是有波动的，通常白天负荷高夜晚负荷低，尤其对于那些可再生能源发电比例较高的电网，比如有较多的风力发电机组并网，在自然环境影响下，负荷高峰低谷之间的差值会更大，从而对于网中火电机组的调峰幅度要求更高。我们国家最基本发电设备是燃煤蒸汽电站，常规燃煤蒸汽电站主要有锅炉和汽轮机，在锅炉烟道后还会有完善的除灰、脱硫和脱氮氧化物等净化装置，其燃料价格便宜运行成本较低，但调峰能力有限，一般单纯烧煤只能维持在50％负荷以上，若需要在更低的负荷运行，则需要用液体燃料或气体燃料助燃混烧，来维持锅炉燃烧的稳定性，由于后两种燃料成本较高，电厂都尽量避免使用，这就限制了机组的调峰范围。燃气轮机或燃气机启动加载快速，适合于调峰运行，但只能烧气体燃料或液体燃料，燃料价格限制了其应用。如果将煤气化后供燃气轮机燃烧发电，则发电成本将大大降低。

技术实现要素：

一种煤气调峰电站，其包括空气鼓风的煤制气设备、燃气轮机或燃气机、汽轮机，及由空气预热器、省煤器、过热器、汽包、蒸发器组成的锅炉，排气除灰装置、脱硫装置和脱氮氧化物装置。空气鼓风的煤制气设备燃料管道连接燃气轮机或燃气机，同时燃料管道还并联至燃煤锅炉，并设有输送线路将气化残余煤渣煤灰从空气鼓风的煤制气设备送至锅炉燃煤的掺混场地。锅炉蒸发器生产湿蒸汽，由管道接入汽包汽水分离，汽包水通过下降管回到蒸发器继续产蒸汽；蒸汽从汽包上部用管道接过热器产过热蒸汽，并将过热蒸汽从过热器出口接入汽轮机做功发电；省煤器的入口接锅炉给水管道，加热后的给水从出口接汽包；空气预热器进口接鼓风机将送风预热，然后送进炉膛与煤粉燃烧生成热烟气，在锅炉烟道中加热蒸汽和给水、预热空气，然后出锅炉进除灰装置除灰、进脱硫装置脱硫、再进脱氮氧化物装置脱氮。其特征在于：空气鼓风的煤制气设备燃料管道连接燃气轮机或燃气机，同时燃料管道还并联至燃煤锅炉，并设有输送线路将气化残余煤渣煤灰从空气鼓风的煤制气设备送至锅炉燃煤的掺混场地。

所述的燃气轮机或燃气机的排气经排气管道接入锅炉烟气通道，然后出锅炉烟道接入除灰装置、进脱硫装置、再进脱氮氧化物装置。使排气余热能在锅炉中得以回收，烟气中的硫化物和氮氧化物被脱除。将所述的燃气轮机或燃气机用气体燃料管道与一台空气鼓风的煤制气设备燃料管道连接。

将所述的燃气轮机或燃气机用气体燃料管道与多台空气鼓风的煤制气设备燃料管道连接。

将所述的空气鼓风的煤制气设备与多台燃气轮机或燃气机连接。

将所述的燃气轮机或燃气机是一台，将其的排气管道与一台燃煤锅炉连接。

所述的燃气轮机或燃气机有多台，将其排气管道与一台燃煤锅炉连接。

将所述的燃气轮机或燃气机排气管连接锅炉，并在排气管出口与锅炉之间安装有可调节进锅炉烟气流量带挡板门的旁通烟囱。以避免燃气轮机或燃气机快速启动时，排气对锅炉造成冲击。

将所述的燃气轮机或燃气机在排气出口接余热锅炉，然后接入燃煤锅炉烟道后的脱硫装置或脱氮氧化物装置。从而能共用同一套净化装置，避免重复投资。

所述的空气鼓风的煤制气设备是常压空气鼓风制气设备，煤气压力接近燃气机煤气进口压力与锅炉的煤气进口压力，便于燃气机和锅炉之间煤气燃料的相互切换。或使用燃气轮机并在其煤气燃料管道上用煤气压缩机增压，煤气在压缩机上游与锅炉间切换。

所述的空气鼓风的煤制气设备是增压空气鼓风制气设备，煤气压力与燃气轮机匹配，煤气压力与燃气轮机匹配，但煤气管接至锅炉前需经过减压设备降低气压。或煤气降压后分别接燃气机和锅炉。

所述的一种煤气调峰电站的灰渣回烧方法，其特征在于：将所述的气化残余煤渣煤灰从空气鼓风的煤制气设备送至锅炉燃煤的掺混场地，掺入锅炉燃煤一起燃烧，掺烧可分为以下各分步：

1)将从空气鼓风的煤制气设备输送过来的气化残余煤渣煤灰与燃煤掺混；

2)灰渣掺烧所占比例在该锅炉额定负荷燃煤，重量的0.1～40％范围内；

3)送燃煤锅炉燃烧。

所述的灰渣掺烧所占比例在该锅炉额定负荷燃煤重量的17％或6％。

有益效果

本发明将煤气化发电与燃煤发电系统结合在一起，在峰谷时段通过煤气交替供给燃气轮机和燃煤锅炉，或燃气机和燃煤锅炉，来扩大机组的调峰范围，从而实现用低价燃料来扩大燃煤电站的调峰能力。

附图说明

图1本发明表示空气鼓风的空气鼓风的煤制气设备燃料管道连接燃气轮机或燃气机，同时燃料管道还并联至燃煤锅炉，并设输送线路将气化残余煤渣煤灰从空气鼓风的煤制气设备送至锅炉燃煤掺混场地的示意图。

图2本发明表示将燃气轮机或燃气机的排气经排气管道接入锅炉，然后出锅炉烟道接入除灰装置、进脱硫装置、再进脱氮氧化物装置的示意图。

图3本发明表示燃气轮机或燃气机与多台空气鼓风的煤制气设备连接的示意图。

图4本发明表示多台燃气轮机或燃气机与一台空气鼓风的煤制气设备连接，同时这多台燃气轮机或燃气机的排气管与一台燃煤锅炉连接的示意图。

图5本发明表示燃气轮机或燃气机排气管接入燃煤锅炉，在排气管和锅炉之间安装了可调节进锅炉排气流量的带挡板门的旁通烟囱的系统示意图。

图6本发明表示从燃气轮机或燃气机排气接余热锅炉，然后再接至燃煤锅炉后的脱硫装置或脱氮氧化物装置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解为这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1为从空气鼓风的煤制气设备14管道连接燃气轮机或燃气机7，同时并列连接燃煤锅炉，并设有输送线路将气化残余煤渣煤灰从空气鼓风的煤制气设备14送至锅炉燃煤的掺混场地15：

一种煤气调峰电站，其包括空气鼓风的煤制气设备14、燃气轮机或燃气机7、汽轮机1，及由空气预热器2、省煤器3、过热器4、汽包5、蒸发器6组成的锅炉，排气除灰装置9、脱硫装置10和脱氮氧化物装置11。空气鼓风的煤制气设备14燃料管道通过阀8连接燃气轮机或燃气机，同时还并联一条管道通过阀11接至燃煤锅炉，并设有输送线路将气化残余煤渣煤灰从空气鼓风的煤制气设备14送至锅炉燃煤的掺混场地15，再将气化残余煤渣煤灰掺入燃煤送锅炉燃烧，既降低了气化炉的碳转换难度，又保证了最终碳的燃尽率。该电站高负荷时燃气轮机或燃气机7用煤气发电，燃煤锅炉只烧煤发电；低负荷时燃气轮机或燃气机7停机或减少用气量停机，将余出的煤气输送给锅炉与煤混烧，使锅炉负荷比纯烧煤时的负荷进一步降低，从而扩大了燃煤发电设备的调峰范围。锅炉蒸发器6生产湿蒸汽，由管道接入汽包5汽水分离，汽包水通过下降管回到蒸发器6继续产蒸汽；蒸汽从汽包5上部用管道接过热器4产过热蒸汽，并将过热蒸汽从过热器4出口接入汽轮机1做功发电；省煤器3的入口接锅炉给水管道，加热后的给水从出口接汽包5；空气预热器2进口接鼓风机，将送风预热，然后送进炉膛与煤粉燃烧生成热烟气，在锅炉烟道中加热蒸汽和给水、预热空气，然后出锅炉进除灰装置9除灰、进脱硫装置10脱硫、再进脱氮氧化物装置13脱氮。

在上述装置基础上，采用常压空气鼓风的煤制气设备14，使煤气出口压力接近燃气机7与锅炉的煤气进口压力，便于燃气机7和锅炉之间煤气燃料的相互切换。或使用燃气轮机7并在其煤气燃料管道上用高压煤气压缩机增压，煤气在压缩机上游与锅炉间切换。

在上述装置基础上，采用增压空气鼓风制气设备14，煤气压力与燃气轮机7匹配，但煤气管接至锅炉前需经过减压设备降低气压。或煤气降压后分别接燃气机7和锅炉。

又如图1还代表为一种煤气调峰电站的灰渣回烧方法，将空气鼓风的煤制气设备气化残余煤渣煤灰掺入燃煤锅炉燃烧，掺烧可分为以下各分项：

1)将从空气鼓风的煤制气设备输送过来的气化残余煤渣煤灰与燃煤掺混；

2)灰渣掺烧所占比例在该锅炉额定负荷燃煤，重量的0.1～40％范围内；

3)送燃煤锅炉燃烧。

气化残余的灰渣要燃尽，需掺混燃煤送锅炉燃烧，通常维持燃煤锅炉在低于50％负荷以下稳定燃烧，需要混烧一定量的液体燃料或气体燃料，比如300mw燃煤电站的锅炉需要超过40gcal/h热量以上的液体或气体燃料，如果该气体燃料用煤来气化，即使选用10％的低灰分燃煤来气化，即便有99％的碳转换率，也会有锅炉用煤0.5％的灰渣掺烧到燃煤中，因此取0.1％的灰渣对燃煤的掺混比例为下限。调峰用的燃气轮机或燃气机则可能耗热量远超过40gcal/h，空气鼓风的煤制气设备不同工况点可以有不同用法，流化床气化炉工作范围可达30～100％，30％气化负荷工况点用来维持锅炉低负荷运行，100％气化负荷工况点用来驱动燃气轮机或燃气机，气化采用5000kcal/kg的动力煤，用含灰30％煤种，不能转化成煤气的显热为10％，在碳转化率50％的情况下，掺烧灰渣占额定负荷时锅炉燃煤的31％，所以取40％的掺混比例为灰渣量比额定负荷燃煤量的上限；有工作点在碳转化率为70％，其它参数同前，灰渣掺烧所占比例在该锅炉额定负荷燃煤重量的17％；碳转化率为70％，缩小气化炉容量使维持锅炉低负荷要求的40gcal/h热量对应于70％的气化炉负荷工作点，驱动燃气轮机或燃气机的100％气化炉负荷所消耗的煤和产出的灰渣都进一步下降，灰渣掺烧所占比例在锅炉额定负荷燃煤重量的6％。

如图2从空气鼓风的煤制气设备上用一条煤气管接到一台燃气轮机或燃气机，同时再并联一条煤气管道至燃煤锅炉，这台燃气轮机或燃气机排气管接入一台燃煤锅炉：

一种煤气调峰电站，其包括空气鼓风的煤制气设备14、燃气轮机或燃气机7、汽轮机1，及由空气预热器2、省煤器3、过热器4、汽包5、蒸发器6组成的锅炉，排气除灰装置9、脱硫装置10和脱氮氧化物装置11。空气鼓风的煤制气设备14燃料管道通过阀8连接燃气轮机或燃气机7，同时还并联一条管道通过阀11接至燃煤锅炉，并设有输送线路将气化残余煤渣煤灰从空气鼓风的煤制气设备14送至锅炉燃煤的掺混场地15，再将气化残余煤渣煤灰掺入燃煤送锅炉燃烧，既降低了气化炉的碳转换难度，又保证了最终碳的燃尽率。另外燃气轮机或燃气机7排气管接入燃煤锅炉烟气通道，使排气余热通过锅炉烟道得以回收。该电站高负荷时燃气轮机或燃气机7用煤气发电，燃煤锅炉只烧煤发电；低负荷时燃气轮机或燃气机7停机或减少用气量，将余出的煤气输送给锅炉与煤混烧，使锅炉负荷比纯烧煤时的负荷进一步降低，从而扩大了燃煤发电设备的调峰范围。燃气轮机或燃气机7排气管接锅炉炉膛让排气参与燃烧，或接入炉膛后的烟道与炉膛产生的烟气混合。烟气从炉膛流进烟道，炉膛四周的蒸发器6生产湿蒸汽，由管道接入汽包5汽水分离，汽包水通过下降管回到蒸发器6继续产蒸汽；烟气进入烟道后加热下列工质：蒸汽从汽包5上部用管道连接过热器4产过热蒸汽，并将过热蒸汽从过热器4出口接入汽轮机1做功发电；省煤器3的入口接锅炉给水管道，加热后的给水从出口接汽包5；空气预热器2进口接鼓风机，将送风预热，然后送进炉膛与煤粉燃烧生成热烟气，在锅炉烟道中加热蒸汽和给水、预热空气，然后出锅炉进除灰装置9除灰、进脱硫装置10脱硫、再进脱氮氧化物装置13脱氮。这让流经和在燃气轮机或燃气机7中产生的硫化物和氮氧化物，也可借助燃煤锅炉的脱硫和脱氮氧化物装置来净化，从而避免重复设置两套净化装置，节省了投资费用。

如图3以一台燃气轮机或燃气机7的气体燃料管道连接多台空气鼓风的煤制气设备煤气管道：

一种煤气调峰电站，其包括空气鼓风的煤制气设备14、燃气轮机或燃气机7、汽轮机1，及由空气预热器2、省煤器3、过热器4、汽包5、蒸发器6组成的锅炉，排气除灰装置9、脱硫装置10和脱氮氧化物装置11。空气鼓风的煤制气设备14燃料管道通过阀8连接燃气轮机或燃气机7，同时还并联一条管道通过阀11接至燃煤锅炉，并设有输送线路将气化残余煤渣煤灰从空气鼓风的煤制气设备14送至锅炉燃煤的掺混场地15，再将气化残余煤渣煤灰掺入燃煤送锅炉燃烧，既降低了气化炉的碳转换难度，又保证了最终碳的燃尽率。另外燃气轮机或燃气机7排气管接入燃煤锅炉烟气通道，使排气余热通过锅炉烟道得以回收。该电站高负荷时燃气轮机或燃气机7用煤气发电，燃煤锅炉只烧煤发电；低负荷时燃气轮机或燃气机7停机或减少用气量，将余出的煤气输送给锅炉与煤混烧，使锅炉负荷比纯烧煤时的负荷进一步降低，从而扩大了燃煤发电设备的调峰范围。燃气轮机或燃气机7排气管接锅炉炉膛让排气参与燃烧，或接入炉膛后的烟道与炉膛产生的烟气混合。烟气从炉膛流进烟道，炉膛四周的蒸发器6生产湿蒸汽，由管道接入汽包5汽水分离，汽包水通过下降管回到蒸发器6继续产蒸汽；烟气进入烟道后加热下列工质：蒸汽从汽包5上部用管道连接过热器4产过热蒸汽，并将过热蒸汽从过热器4出口接入汽轮机1做功发电；省煤器3的入口接锅炉给水管道，加热后的给水从出口接汽包5；空气预热器2进口接鼓风机，将送风预热，然后送进炉膛与煤粉燃烧生成热烟气，在锅炉烟道中加热蒸汽和给水、预热空气，然后出锅炉进除灰装置9除灰、进脱硫装置10脱硫、再进脱氮氧化物装置13脱氮。从多台空气鼓风的煤制气设备14出口并列接管道经气体燃料阀8，接至一台燃气轮机或燃气机7发电。

如图4有一台空气鼓风的煤制气设备14出口用管道并列连接到多台燃气轮机或燃气机7，这多台燃气轮机或燃气机7同时将排气接入燃煤锅炉：

一种煤气调峰电站，其包括空气鼓风的煤制气设备14、燃气轮机或燃气机7、汽轮机1，及由空气预热器2、省煤器3、过热器4、汽包5、蒸发器6组成的锅炉，排气除灰装置9、脱硫装置10和脱氮氧化物装置11。空气鼓风的煤制气设备14燃料管道通过阀8连接燃气轮机或燃气机7，同时还并联一条管道通过阀11接至燃煤锅炉，并设有输送线路将气化残余煤渣煤灰从空气鼓风的煤制气设备14送至锅炉燃煤的掺混场地15，再将气化残余煤渣煤灰掺入燃煤送锅炉燃烧，既降低了气化炉的碳转换难度，又保证了最终碳的燃尽率。另外燃气轮机或燃气机7排气管接入燃煤锅炉烟气通道，使排气余热通过锅炉烟道得以回收。该电站高负荷时燃气轮机或燃气机7用煤气发电，燃煤锅炉只烧煤发电；低负荷时燃气轮机或燃气机7停机或减少用气量，将余出的煤气输送给锅炉与煤混烧，使锅炉负荷比纯烧煤时的负荷进一步降低，从而扩大了燃煤发电设备的调峰范围。燃气轮机或燃气机7排气管接锅炉炉膛让排气参与燃烧，或接入炉膛后的烟道与炉膛产生的烟气混合。烟气从炉膛流进烟道，炉膛四周的蒸发器6生产湿蒸汽，由管道接入汽包5汽水分离，汽包水通过下降管回到蒸发器6继续产蒸汽；烟气进入烟道后加热下列工质：蒸汽从汽包5上部用管道连接过热器4产过热蒸汽，并将过热蒸汽从过热器4出口接入汽轮机1做功发电；省煤器3的入口接锅炉给水管道，加热后的给水从出口接汽包5；空气预热器2进口接鼓风机，将送风预热，然后送进炉膛与煤粉燃烧生成热烟气，在锅炉烟道中加热蒸汽和给水、预热空气，然后出锅炉进除灰装置9除灰、进脱硫装置10脱硫、再进脱氮氧化物装置13脱氮。一台空气鼓风的煤制气设备14出口用管道经燃料阀8后并列连接到多台燃气轮机或燃气机7，这多台燃气轮机或燃气机7排气管同时连接锅炉。

如图5燃气轮机或燃气机7排气管通过可调挡板门旁通烟囱12连接燃煤锅炉：

一种煤气调峰电站，其包括空气鼓风的煤制气设备14、燃气轮机或燃气机7、汽轮机1，及由空气预热器2、省煤器3、过热器4、汽包5、蒸发器6组成的锅炉，排气除灰装置9、脱硫装置10和脱氮氧化物装置11。空气鼓风的煤制气设备14燃料管道通过阀8连接燃气轮机或燃气机7，同时还并联一条管道通过阀11接至燃煤锅炉，并设有输送线路将气化残余煤渣煤灰从空气鼓风的煤制气设备14送至锅炉燃煤的掺混场地15，再将气化残余煤渣煤灰掺入燃煤送锅炉燃烧，既降低了气化炉的碳转换难度，又保证了最终碳的燃尽率。另外燃气轮机或燃气机7排气管接入燃煤锅炉烟气通道，使排气余热通过锅炉烟道得以回收。该电站高负荷时燃气轮机或燃气机7用煤气发电，燃煤锅炉只烧煤发电；低负荷时燃气轮机或燃气机7停机或减少用气量，将余出的煤气输送给锅炉与煤混烧，使锅炉负荷比纯烧煤时的负荷进一步降低，从而扩大了燃煤发电设备的调峰范围。燃气轮机或燃气机7排气管接锅炉炉膛让排气参与燃烧，或接入炉膛后的烟道与炉膛产生的烟气混合。烟气从炉膛流进烟道，炉膛四周的蒸发器6生产湿蒸汽，由管道接入汽包5汽水分离，汽包水通过下降管回到蒸发器6继续产蒸汽；烟气进入烟道后加热下列工质：蒸汽从汽包5上部用管道连接过热器4产过热蒸汽，并将过热蒸汽从过热器4出口接入汽轮机1做功发电；省煤器3的入口接锅炉给水管道，加热后的给水从出口接汽包5；空气预热器2进口接鼓风机，将送风预热，然后送进炉膛与煤粉燃烧生成热烟气，在锅炉烟道中加热蒸汽和给水、预热空气，然后出锅炉进除灰装置9除灰、进脱硫装置10脱硫、再进脱氮氧化物装置13脱氮。燃气轮机或燃气机7排气管通过带调节挡板门的旁通烟囱12连接锅炉，旁通烟囱12的挡板门用来调节分配进锅炉和旁通放空烟气流量。

如图6燃气轮机或燃气机排气接余热锅炉16，然后再接燃煤锅炉后的脱硫装置或脱氮氧化物装置：

一种煤气调峰电站，其包括空气鼓风的煤制气设备14、燃气轮机或燃气机7、汽轮机1，及由空气预热器2、省煤器3、过热器4、汽包5、蒸发器6组成的锅炉，排气除灰装置9、脱硫装置10和脱氮氧化物装置11。空气鼓风的煤制气设备14燃料管道通过阀8连接燃气轮机或燃气机7，同时还并联一条管道通过阀11接至燃煤锅炉，并设有输送线路将气化残余煤渣煤灰从空气鼓风的煤制气设备14送至锅炉燃煤的掺混场地15，再将气化残余煤渣煤灰掺入燃煤送锅炉燃烧，既降低了气化炉的碳转换难度，又保证了最终碳的燃尽率。该电站高负荷时燃气轮机或燃气机7用煤气发电，燃煤锅炉只烧煤发电；低负荷时燃气轮机或燃气机7停机或减少用气量，将余出的煤气输送给锅炉与煤混烧，使锅炉负荷比纯烧煤时的负荷进一步降低，从而扩大了燃煤发电设备的调峰范围。燃气轮机或燃气机7排气管接余热锅炉16加热工质。烟气从炉膛流进烟道，炉膛四周的蒸发器6生产湿蒸汽，由管道接入汽包5汽水分离，汽包水通过下降管回到蒸发器6继续产蒸汽；烟气进入烟道后加热下列工质：蒸汽从汽包5上部用管道连接过热器4产过热蒸汽，并将过热蒸汽从过热器4出口接入汽轮机1做功发电；省煤器3的入口接锅炉给水管道，加热后的给水从出口接汽包5；空气预热器2进口接鼓风机，将送风预热，然后送进炉膛与煤粉燃烧生成热烟气，在锅炉烟道中加热蒸汽和给水、预热空气，然后出锅炉进除灰装置9除灰、进脱硫装置10脱硫、再进脱氮氧化物装置13脱氮。这让流经和在燃气轮机或燃气机7中产生的硫化物和氮氧化物，也可借助燃煤锅炉的脱硫和脱氮氧化物装置来净化，从而避免重复设置两套净化装置，节省了投资费用。