以熱端部件為核心的igcc電站整體效率優(yōu)化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及IGCC電站整體控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以熱端部件為核心的IGCC電站整體效率優(yōu)化控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)電站的難度在于其系統(tǒng)的復(fù)雜度與系統(tǒng)優(yōu)化。
[0003]如圖1所示，目前的IGCC電站主要由兩大部分組成，即煤氣化與凈化部分以及燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分(動力島)。其中煤氣化與凈化部分由氣化島和凈化島組成，氣化島包括煤制備系統(tǒng)、氣化爐、空分系統(tǒng)、合成氣熱回收裝置；設(shè)置于氣化島下游的凈化島包括脫硫及硫回收裝置，合成氣變換及0)2捕集裝置；燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分包括燃?xì)廨啓C、余熱鍋爐以及蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)；其他輔助設(shè)備包括氣化島和凈化島下游的合成氣在線熱值與組分分析儀器、氣化島、凈化島控制模塊以及燃?xì)廨啓C控制模塊。除了上述系統(tǒng)以外，IGCC電站還有全廠火炬系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、全廠儀表空壓站等通用設(shè)施。
[0004]制備出的煤經(jīng)氣化爐氣化成為中低熱值的合成氣，經(jīng)過凈化島凈化后，除去合成氣中的硫化物、氮化物以及粉塵等，形成清潔的合成氣進入動力島中的燃?xì)廨啓C進行燃燒，同時燃?xì)廨啓C排氣進入余熱鍋爐，產(chǎn)生過熱蒸汽帶動蒸汽輪機進行發(fā)電。
[0005]但是，IGCC電站不同于傳統(tǒng)電力企業(yè)，而更多為化工行業(yè)與電力行業(yè)的綜合，現(xiàn)有IGCC系統(tǒng)中，氣化島與凈化島往往歸于化工行業(yè)設(shè)計范疇，而動力島則歸于電力行業(yè)設(shè)計范疇。兩者關(guān)聯(lián)較少，同時燃?xì)廨啓C控制系統(tǒng)的接口封閉，無法發(fā)揮出IGCC系統(tǒng)的最優(yōu)性會K。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種以熱端部件為核心的IGCC電站整體效率優(yōu)化控制方法，以針對IGCC系統(tǒng)的特性，加強氣化島、凈化島與動力島之間的聯(lián)系，通過整體調(diào)控，創(chuàng)建以熱端部件為核心的控制方法，改善了氣化島、凈化島與動力島的信號傳遞與整體控制，實現(xiàn)了燃?xì)廨啓C工作狀態(tài)與IGCC電站整體的匹配，降低整個煤氣化聯(lián)合循環(huán)的運行成本，縮短啟動時間，降低污染物排放。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種以熱端部件為核心的IGCC電站整體效率優(yōu)化控制方法，包括以下步驟:
[0010]S1.啟動動力島，燃?xì)廨啓C通過啟動燃料帶動余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，通過蒸汽對整個氣化島與凈化島伴熱，以達(dá)到氣化島與動力島的運行條件；
[0011]S2.啟動氣化島，在氣化島啟動的初期，通過在線組分與在線熱值監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測并分析其制備合成氣的熱值和組分，當(dāng)達(dá)到燃?xì)廨啓C低負(fù)荷條件使用的高熱值合成氣條件時，燃?xì)廨啓C使用的燃料由啟動燃料切換為高熱值合成氣燃料；
[0012]S3.燃?xì)廨啓C燃料和氣化島工作狀態(tài)調(diào)整，待燃?xì)廨啓C火焰監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定、信號正常后，燃?xì)廨啓C向氣化島發(fā)出信號，氣化島調(diào)整工作狀態(tài)，通過凈化島末端的摻混裝置逐步調(diào)節(jié)合成氣熱值至燃?xì)廨啓C基本負(fù)荷條件所需要的低熱值合成氣。
[0013]優(yōu)選地，如遇到氣化爐發(fā)生跳車時，氣化爐反饋信息至燃?xì)廨啓C，燃?xì)廨啓C對氣化爐故障種類進行判別，從而決定是否進入到燃?xì)廨啓C甩負(fù)荷工作模式，如氣化爐故障時間過長，則燃?xì)廨啓C直接進入跳車工作模式。
[0014]優(yōu)選地，如遇到氣化爐煤種、空分調(diào)節(jié)發(fā)生變化時，燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)根據(jù)監(jiān)測到的合成氣組分、熱值信號對氣化爐提出控制需求，以調(diào)整氣化爐的工作壓力和氧煤比。
[0015]優(yōu)選地，所述氣化島具有多個空分系統(tǒng)。
[0016]或者，所述氣化島的空分系統(tǒng)采用深度空分模式和淺度空分模式。
[0017]優(yōu)選地，其特征在于，所述氣化島向燃?xì)廨啓C傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容包括:
[0018]空分系統(tǒng)工作模式；
[0019]氣化爐多個工作狀態(tài)信號，包括:部分正常運行模式、部分負(fù)荷模式、暫時停爐模式以及完全停爐模式；
[0020]氣化島出口合成氣組分與熱值；
[0021]火炬系統(tǒng)工作狀態(tài)。
[0022]優(yōu)選地，其特征在于，所述燃?xì)廨啓C向氣化島傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容包括:
[0023]燃燒室工作模式；
[0024]對應(yīng)需要的燃料流量與熱值；
[0025]燃機負(fù)荷，包括:燃機升負(fù)荷指示、燃機降負(fù)荷指示；
[0026]燃料切換信號指示；
[0027]燃料切換至火炬系統(tǒng)指示。
[0028]優(yōu)選地，所述氣化島向燃?xì)廨啓C提供信號通過物理接線方式實現(xiàn)。
[0029]或者，氣化島向燃?xì)廨啓C提供信號通過通訊方式實現(xiàn)。
[0030](三)有益效果
[0031]本發(fā)明的以熱端部件為核心的IGCC電站整體效率優(yōu)化控制方法在燃?xì)廨啓C啟動過程中采用深度空分模式而正常運行時采用淺度空分模式；當(dāng)空分系統(tǒng)工作在深度空分模式下時，單位耗能較大而總流量較小，總耗能較小，此時合成氣熱值調(diào)整空間大，適合于燃?xì)廨啓C啟動過程使用；而當(dāng)空分系統(tǒng)工作在淺度空分下，單位耗能較小，從而節(jié)省了空分消耗的大量能量，有效提高整個電站效率，降低電站運行成本，此時燃料熱值調(diào)整空間較小，適合于燃?xì)廨啓C處于基本負(fù)荷過程使用，大幅降低了運行成本。本發(fā)明可以將氣化爐多個工作信號反饋給燃?xì)廨啓C控制系統(tǒng)，減少燃?xì)廨啓C跳車次數(shù)，有效延長燃?xì)廨啓C壽命；同時也可以將燃?xì)廨啓C的燃料需求反饋至氣化爐控制單元中，當(dāng)合成氣燃料組分與設(shè)定值出現(xiàn)偏差后，反饋調(diào)節(jié)氣化爐工作壓力、氧煤比等參數(shù)，修正出口燃料，真正實現(xiàn)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)。此控制策略通過多個信號交換優(yōu)化啟動過程，縮短啟動時間，減少了火炬系統(tǒng)燃燒的合成氣，節(jié)約成本，降低污染物排放。
【附圖說明】
[0032]圖1為IGCC電站的整體結(jié)構(gòu)連接框圖；
[0033]圖2為本發(fā)明實施例的以熱端部件為核心的IGCC電站整體效率優(yōu)化控制方法的啟動流程圖；
[0034]圖3為本發(fā)明實施例的以熱端部件為核心的IGCC電站整體效率優(yōu)化控制方法控制系統(tǒng)邏輯圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實施方式作進一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0036]如圖1、2所示，本實施例的以熱端部件為核心的IGCC電站整體效率優(yōu)化控制方法包括以下步驟:
[0037]S1.啟動動力島，燃?xì)廨啓C通過啟動燃料(天然氣或者輕油)帶動余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，通過蒸汽對整個氣化島與凈化島伴熱，以達(dá)到氣化島與動力島的運行條件；
[0038]S2.啟動氣化島，在氣化島啟動的初期，采用深度空分制備燃?xì)廨啓C低負(fù)荷工作條件時的燃料，通過在線組分與在線熱值監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測并分析其制備合成氣的熱值和組分，當(dāng)達(dá)到燃?xì)廨啓C低負(fù)荷條件使用的高熱值合成氣條件時，燃?xì)廨啓C使用的燃料由啟動燃料切換為高熱值合成氣燃料；
[0039]S3.燃?xì)廨啓C燃料和氣化島工作狀態(tài)調(diào)整，待燃?xì)廨啓C火焰監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定、信號正常后，燃?xì)廨啓C向氣化島發(fā)出信號，氣化島調(diào)整工作狀態(tài)，用淺度空分制備燃?xì)廨啓C高負(fù)荷工作條件時的燃料，通過凈化島末端的摻混裝置逐步調(diào)節(jié)合成氣熱值至燃?xì)廨啓C基本負(fù)荷條件所需要的低熱值合成氣。
[0040]提供氣化島的工作模式信號至燃?xì)廨啓C中，如遇到氣化爐發(fā)生跳車時，氣化爐反饋信息至燃?xì)廨啓C，燃?xì)廨啓C對氣化爐故障種類進行判別，從而決定是否進入到燃?xì)廨啓C甩負(fù)荷工作模式(此時燃?xì)廨啓C切換為穩(wěn)定值班燃料)，如氣化爐故障時間過長，