本實(shí)用新型屬于先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用IGCC低品位余熱發(fā)電的裝置。
背景技術(shù)：
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC)是將清潔的煤氣化技術(shù)和高效的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)發(fā)電系統(tǒng)，具有較高的發(fā)電效率和優(yōu)良的環(huán)保性能，IGCC實(shí)施CO2捕集后能耗損失低于常規(guī)燃煤發(fā)電技術(shù)。IGCC由兩大部分組成，即煤氣化部分和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)部分。煤氣化部分主要設(shè)備有氣化爐、空分系統(tǒng)、煤氣凈化設(shè)備、CO2捕集裝置等；燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)部分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、汽輪機(jī)等。IGCC的工作過(guò)程簡(jiǎn)要描述為煤在氣化爐中與工業(yè)級(jí)純氧和水經(jīng)過(guò)氣化反應(yīng)成為中低熱值煤氣(主要是CO+H2)，經(jīng)過(guò)回收回?zé)?、凈化與CO2捕集后，除去粗煤氣中的硫化物、氨、氮化物、粉塵等污染物以及絕大部分的CO2，使之變?yōu)榍鍧嵉吞嫉臍怏w燃料，進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒，然后高溫氣體工質(zhì)驅(qū)動(dòng)燃?xì)馔钙阶鞴?，燃?xì)廨啓C(jī)排氣則進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)作功。
工業(yè)可行的脫硫與脫碳工藝為吸收法，該工藝需要將合成氣溫度降至常溫或者更低溫度。氣化爐出口的合成氣溫度在1300～1400℃，對(duì)于廢鍋流程，合成氣經(jīng)過(guò)廢熱鍋爐回收顯熱后合成氣溫度仍高于300℃，再經(jīng)過(guò)除塵、濕法洗滌出去粉塵、NH3、HCN、Cl等污染物，合成氣成為140～150℃的飽和合成氣；對(duì)于激冷流程，氣化爐出口的合成氣直接被水激冷至180℃左右飽和合成氣。這些飽和合成氣中含有大量的水蒸氣，潛熱量巨大。通常這些熱量用于預(yù)熱燃?xì)廨啓C(jī)入口燃料氣或預(yù)熱蒸汽底循環(huán)的凝結(jié)水，但是由于IGCC中低品位熱量較多，低品位熱量難以用盡。這些低品位熱量由冷卻水帶走，由冷卻塔釋放到環(huán)境中，從而造成能量大量浪費(fèi)。因此研究利用IGCC低品位余熱發(fā)電有著十分巨大的經(jīng)濟(jì)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用IGCC低品位余熱發(fā)電的裝置，用于減小氣化島冷卻塔內(nèi)的散熱損失，提高系統(tǒng)發(fā)電效率。
為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
一種利用IGCC低品位余熱發(fā)電的裝置，包括氣化爐2，所述氣化爐2的煤粉入口連通煤處理設(shè)備1，氣化爐2的氧化劑入口連通空分系統(tǒng)3，氣化爐2還包括水蒸氣入口，氣化爐2的合成氣出口依次連通廢熱鍋爐4、氣-氣換熱器5、洗滌除塵設(shè)備6、水汽變換單元7、余熱回收單元8、脫硫脫碳單元9和硫回收單元10；所述余熱回收單元8的有機(jī)工質(zhì)側(cè)出口連通膨脹機(jī)15的有機(jī)工質(zhì)入口，膨脹機(jī)15的有機(jī)工質(zhì)出口連通冷凝器16的有機(jī)工質(zhì)入口，冷凝器16的有機(jī)工質(zhì)出口連通儲(chǔ)罐17的入口，儲(chǔ)罐17的出口連通有機(jī)工質(zhì)泵18的入口，有機(jī)工質(zhì)泵18的出口連通余熱回收單元8的入口；冷凝器16的冷卻水出口連通冷卻塔14的入口，冷卻塔14的出口連通冷凝器16的冷卻水入口；所述脫硫脫碳單元9的燃料氣出口連通入氣-氣換熱器5的燃料氣入口，氣-氣換熱器5的燃料氣出口連通燃?xì)廨啓C(jī)11的入口，燃?xì)廨啓C(jī)11的尾氣出口連通余熱鍋爐12的入口，余熱鍋爐12的高溫高壓蒸汽出口連通汽輪機(jī)13的入口；所述廢熱鍋爐4的高壓蒸汽出口連通余熱鍋爐12的入口。
所述利用IGCC低品位余熱發(fā)電的裝置進(jìn)行發(fā)電的方法，原煤在煤處理設(shè)備1中處理為煤粉后，輸送到氣化爐2中；空分系統(tǒng)3產(chǎn)生的純氧與另外一股水蒸氣作為氣化爐2的氧化劑和反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)入氣化爐2中；氣化爐2產(chǎn)生的合成氣進(jìn)入廢熱鍋爐4，氣化爐2產(chǎn)生的渣排除；合成氣在廢熱鍋爐4釋放高溫顯熱后，進(jìn)入氣-氣換熱器5，廢熱鍋爐4產(chǎn)生的高壓蒸汽進(jìn)入余熱鍋爐12過(guò)熱；合成氣在氣-氣換熱器5中降溫并釋放熱量給燃料氣，隨后進(jìn)入洗滌除塵設(shè)備6；合成氣在洗滌除塵設(shè)備6除去灰塵、NH3和Cl等污染物后，進(jìn)入水汽變換單元7；合成氣在水汽變換單元7中將大部分CO與水反應(yīng)轉(zhuǎn)換為CO2與H2，再進(jìn)入余熱回收單元8；
余熱回收單元8內(nèi)的飽和合成氣作為熱源在余熱回收單元8中將有機(jī)工質(zhì)從液態(tài)加熱為過(guò)熱蒸汽狀態(tài)，過(guò)熱蒸汽狀態(tài)的有機(jī)工質(zhì)在膨脹機(jī)15內(nèi)膨脹做功，然后進(jìn)入冷凝器16被冷凝為液態(tài)，冷凝后的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過(guò)儲(chǔ)罐17儲(chǔ)存和有機(jī)工質(zhì)泵8升壓后，進(jìn)入余熱回收單元8被飽和合成氣加熱，完成一個(gè)循環(huán)；
合成氣在余熱回收單元8降溫后進(jìn)入脫硫脫碳單元9，脫硫脫碳單元9分離出來(lái)的H2S進(jìn)入硫回收單元10，硫回收單元10將H2S轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品硫；脫硫脫碳單元9產(chǎn)生的CO2由電站輸出，用于利用與封存；合成氣在脫硫脫碳單元9脫除CO2與H2S后，成為合格的燃料氣，再進(jìn)入氣-氣換熱器5升溫；燃料氣離開氣-氣換熱器5后進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)11做功發(fā)電，燃燒尾氣進(jìn)入余熱鍋爐12；余熱鍋爐12產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)13做功發(fā)電，余熱鍋爐12排煙排入大氣。
本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、本實(shí)用新型提供的利用IGCC低品位余熱發(fā)電的裝置，可回收IGCC低品位余熱進(jìn)行發(fā)電，從而達(dá)到提高IGCC發(fā)電效率，降低機(jī)組煤耗的作用。
2、本實(shí)用新型提供的利用IGCC低品位余熱發(fā)電的裝置，可降低冷卻塔的冷卻熱負(fù)荷，減少冷卻塔的水耗。
此外，冷凝器16可以采用空分系統(tǒng)3產(chǎn)生的污氮進(jìn)行冷卻，可以進(jìn)一步降低冷凝器16內(nèi)有機(jī)工質(zhì)的冷凝溫度，提高膨脹機(jī)15的輸出功率，提高電站凈效率。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型利用IGCC低品位余熱發(fā)電裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例
如圖1所示，本實(shí)用新型利用IGCC低品位余熱發(fā)電的方法，原煤在煤處理設(shè)備1中處理為煤粉后，輸送到氣化爐2中；空分系統(tǒng)3產(chǎn)生的純氧與另外一股水蒸氣作為氣化爐2的氧化劑和反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)入氣化爐2中；氣化爐2產(chǎn)生的合成氣進(jìn)入廢熱鍋爐4，氣化爐2產(chǎn)生的渣排除；合成氣在廢熱鍋爐4釋放高溫顯熱后，進(jìn)入氣-氣換熱器5，廢熱鍋爐4產(chǎn)生的高壓蒸汽進(jìn)入余熱鍋爐12過(guò)熱；合成氣在氣-氣換熱器5中降溫并釋放熱量給燃料氣，隨后進(jìn)入洗滌除塵設(shè)備6；合成氣在洗滌除塵設(shè)備6除去灰塵、NH3和Cl等污染物后，進(jìn)入水汽變換單元7；合成氣在水汽變換單元7中將大部分CO與水反應(yīng)轉(zhuǎn)換為CO2與H2，再進(jìn)入余熱回收單元8；
余熱回收單元8內(nèi)的飽和合成氣作為熱源在余熱回收單元8中將有機(jī)工質(zhì)從液態(tài)加熱為過(guò)熱蒸汽狀態(tài)，過(guò)熱蒸汽狀態(tài)的有機(jī)工質(zhì)在膨脹機(jī)15內(nèi)膨脹做功，然后進(jìn)入冷凝器16被冷凝為液態(tài)，冷凝后的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過(guò)儲(chǔ)罐17儲(chǔ)存和有機(jī)工質(zhì)泵8升壓后，進(jìn)入余熱回收單元8被飽和合成氣加熱，完成一個(gè)循環(huán)；
合成氣在余熱回收單元8降溫后進(jìn)入脫硫脫碳單元9，脫硫脫碳單元9分離出來(lái)的H2S進(jìn)入硫回收單元10，硫回收單元10將H2S轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品硫；脫硫脫碳單元9產(chǎn)生的CO2由電站輸出，用于利用與封存；合成氣在脫硫脫碳單元9脫除CO2與H2S后，成為合格的燃料氣，再進(jìn)入氣-氣換熱器5升溫；燃料氣離開氣-氣換熱器5后進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)11做功發(fā)電，燃燒尾氣進(jìn)入余熱鍋爐12；余熱鍋爐12產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)13做功發(fā)電，余熱鍋爐12排煙排入大氣。