技术领域
[0001] 本发明属于火力发电深度调峰领域，涉及一种基于煤炭气化的电厂储能系统。
相关背景技术
[0002] 目前，新能源发电中存在的严重的弃风、弃光、弃水现象，能源浪费问题突出。为强化电网对新能源发电的消纳能力，要求火力发电机组具备深度调峰能力。然而，当火电机组在深度调峰条件下运行时，给煤量、送风量大幅降低，炉膛温度水平降低，煤粉着火困难，燃烧稳定性差，炉膛灭火问题突出，污染物生成量增加，锅炉效率降低，省煤器出口烟气温度降低，脱硝系统结晶堵塞问题严重，脱硝剂逃逸率增加，脱硝效率降低。
具体实施方式
[0025] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0026] 在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0027] 实施例一
[0028] 参考图1，本发明公开了一种基于煤炭气化的电厂储能系统，包括主蒸汽管3、气化炉7、煤斗6、顶煤气旋风分离器16、底煤气旋风分离器15及煤气储罐21；主蒸汽管3的出口与气化炉7的入口相连通，煤斗6的出口与气化炉7的入口相连通，气化炉7顶部的顶煤气出口与顶煤气旋风分离器16的入口相连通，气化炉7侧面的底煤气出口与底煤气旋风分离器15的入口相连通，顶煤气旋风分离器16的煤气出口及底煤气旋风分离器15煤气出口与煤气储罐21相连通。
[0029] 作为本发明的一种实施方式，本实施例所述基于煤炭气化的电厂储能系统还包括离心风机10、引射器9及气化炉夹套给水管道8；
[0030] 离心风机10的出口与引射器9的入口及气化炉7的入口相连通，主蒸汽管3的出口与引射器9的入口相连通，引射器9的出口与气化炉夹套给水管道8的出口通过管道并管后与气化炉7的入口相连通。
[0031] 作为本发明的一种实施方式，气化炉7为两段式水煤气发生炉，入炉煤块的粒度为25～50mm，灰分含量低于20％。
[0032] 作为本发明的一种实施方式，气化炉7采用空气和蒸汽的混合物作为气化剂，其中，空气与部分煤炭燃烧放热，为气化炉7提供热源。
[0033] 将低供电负荷阶段的锅炉多余蒸汽作为煤炭气化用气化剂，煤气产品以化学能形式存储于煤气储罐21中，在机组低供电负荷阶段，锅炉负荷仍可较高负荷运行。此时，锅炉给煤量与送风量仍可满足锅炉的燃烧稳定要求，锅炉效率与脱硝效率高、污染物排放水平低、经济效益好，具体的，在低供电负荷阶段，将部分锅炉主蒸汽通过引射器9与空气混合，然后再与气化炉7的夹套蒸汽混合，然后送入气化炉7中，煤斗6输出的煤粉进入到气化炉7中进行气化，其中，气化炉7输出的顶部煤气进入到顶煤气旋风分离器16中进行分离，气化炉7输出的底部煤气进入到底煤气旋风分离器15中进行分离，其中，气化炉7排出的底煤气灰分、焦油等杂质含量较高，因此将其送至底煤气旋风分离器15中分离出灰分等杂质，以满足煤气产品的质量要求。
[0034] 本发明不仅可有效解决机组在深度调峰状态下运行时锅炉出现的燃烧失稳、炉膛灭火、污染物排放增加和脱硝效率降低等问题，还可以增加火电机组调峰能力，有效解决目前新能源利用中广泛存在的弃风、弃光、弃水现象，对扩大可再生能源消费比重。
[0035] 实施例二
[0036] 参考图1，本发明所述的基于煤炭气化的电厂储能系统包括顶煤气管1、第二管式冷却器2、主蒸汽管3、洗涤塔4、底煤气管5、煤斗6、气化炉7、气化炉夹套给水管道8、引射器9、离心风机10、罗茨风机11、冷却回水管12、冷却供水管13、气力除渣管道14、底煤气旋风分离器15、顶煤气旋风分离器16、一级电捕焦油器17、焦油总管18、第一管式冷却器19、二次电捕焦油器20、煤气储罐21、煤气压送机22及总煤气管23；
[0037] 离心风机10的出口与引射器9的入口及气化炉7的入口相连通，主蒸汽管3的出口与引射器9的入口相连通，引射器9的出口与气化炉夹套给水管道8的出口通过管道并管后与气化炉7的入口相连通，煤斗6的出口与气化炉7的入口相连通，气化炉7顶部的顶煤气出口与顶煤气旋风分离器16的入口相连通，气化炉7侧面的底煤气出口与底煤气旋风分离器15的入口相连通，顶煤气旋风分离器16顶部的煤气出口与一级电捕焦油器17的入口相连通，一级电捕焦油器17的煤气出口与第一管式冷却器19的入口相连通，第一管式冷却器19的冷却水出口与冷却回水管12相连通，第一管式冷却器19的煤气出口与二次电捕焦油器20的入口相连通，二次电捕焦油器20的煤气出口经顶煤气管1与总煤气管23的入口相连通，二次电捕焦油器20的焦油出口与焦油总管18相连通；
[0038] 底煤气旋风分离器15的底煤气出口经底煤气管5与洗涤塔4的入口相连通，洗涤塔4的煤气出口与第二管式冷却器2的入口相连通，第二管式冷却器2的冷却水出口与冷却回水管12相连通，第二管式冷却器2的煤气出口与总煤气管23的入口相连通，总煤气管23的出口经煤气压送机22与煤气储罐21相连通。
[0039] 作为本发明的一种实施方式，气化炉7的底部出口、底煤气旋风分离器15的底部出口、顶煤气旋风分离器16的底部出口与气力除渣管道14相连通。
[0040] 作为本发明的一种实施方式，冷却供水管13的出口与第一管式冷却器19的冷却水入口及第二管式冷却器2的冷却水入口相连通。
[0041] 作为本发明的一种实施方式，气力除渣管道14上设置有罗茨风机11。
[0042] 本发明的工作过程为：
[0043] 将低供电负荷阶段的锅炉多余蒸汽作为煤炭气化用气化剂，煤气产品以化学能形式存储于煤气储罐21中，在机组低供电负荷阶段，锅炉负荷仍可较高负荷运行。此时，锅炉给煤量与送风量仍可满足锅炉的燃烧稳定要求，锅炉效率与脱硝效率高、污染物排放水平低、经济效益好。
[0044] 气化炉7为两段式水煤气发生炉，入炉煤块的粒度为25～50mm，灰分含量低于20％。
[0045] 气化炉7采用空气和蒸汽的混合物作为气化剂，其中，空气与部分煤炭燃烧放热，为气化炉7提供热源。
[0046] 在低供电负荷阶段，将部分锅炉主蒸汽通过引射器9与空气混合，然后再与气化炉7的夹套蒸汽混合，然后送入气化炉7中，煤斗6输出的煤粉进入到气化炉7中进行气化，其中，气化炉7输出的顶部煤气进入到顶煤气旋风分离器16中进行分离，气化炉7输出的底部煤气进入到底煤气旋风分离器15中进行分离，气化炉7底部输出的煤渣进入到气力除渣管道14中。
[0047] 顶煤气旋风分离器16输出的顶煤气进入到一级电捕焦油器17中进行电捕集，一级电捕焦油器17输出的煤气进入到第二管式冷却器2中，通过冷却水进行冷却，一级电捕焦油器17输出的焦油进入到焦油总管18中；第二管式冷却器2输出的冷却水进入到冷却回水管12中，第二管式冷却器2输出的煤气进入到二次电捕焦油器20中，二次电捕焦油器20输出的焦油进入到焦油总管18中，二次电捕焦油器20输出的煤气经总煤气管23及煤气压送机22进入到煤气储罐21中。
[0048] 底煤气旋风分离器15输出的煤气经底煤气管5进入到洗涤塔4中进行洗涤，然后进入到第二管式冷却器2中通过冷却水进行冷却，第二管式冷却器2输出的煤气经总煤气管23及煤气压送机22进入到煤气储罐21中，第二管式冷却器2输出的冷却水进入到冷却回水管12中。
[0049] 另外，冷却供水管13输出的冷却水进入到第一管式冷却器19及第二管式冷却器2中。
[0050] 底煤气旋风分离器15输出的颗粒及顶煤气旋风分离器16输出的颗粒进入到气力除渣管道14中，再经罗茨风机11排出。
[0051] 本实施例中，顶煤气温度低、焦油与带出物含量高。对此，出炉顶煤气首先通过顶煤气旋风分离器16分离出灰分、焦炭等颗粒物。然后通过一级电捕焦油器17分离出顶煤气中的大部分焦油，分离出的焦油通过装置内的焦油刮刀排至焦油总管18。一级电捕焦油器17排出的顶煤气温度较高，再经第一管式冷却器19进行冷却，以形成温度较低的顶煤气。低温顶煤气温度降低后，焦油雾以液滴形式析出，将其送至二级电捕焦油器20中实现深度焦油分离，分离出的低温清洁顶煤气与净化处理后的底煤气混合形成煤气产品。
[0052] 本实施例中，气化炉7排出的底煤气灰分、焦油等杂质含量较高，因此将其送至底煤气旋风分离器15中分离出灰分等杂质，以满足煤气产品的质量要求。底煤气旋风分离器15输出的底煤气的灰分含量低，温度较高，焦油主要以焦油雾形式存在，故将其送至洗涤塔
4中洗涤，高温清洁底煤气自洗涤塔4的下部送入，与上部雾化喷嘴喷出的冷却水水雾直接接触逆流换热。此时，底煤气温度降低，焦油雾凝结并形成焦油液滴。焦油液滴和灰分流至洗涤塔4的底部水槽中，将其定期排至废水净化处理系统。洗涤塔4输出的顶煤气送至第二管式冷却器2中进一步降温的同时，剩余焦油进一步分离。第二管式冷却器2输出的低温、低焦油含量的底煤气与顶煤气混合形成煤气产品，最终送至煤气储罐21中储存，既可用作锅炉低负荷稳燃燃料使用，改善锅炉的深度调峰能力；也可用作商业产品，提高电厂的经济效益。
[0053] 本实施例中，所述洗涤塔4采用填料式洗涤塔4，循环水泵将洗涤塔4下部水槽中的洗涤水送至洗涤塔4上部，经喷嘴雾化形成水滴群，对来自洗涤塔4下部的高温底煤气逆流换热和传质，去除其中的焦油和灰分颗粒。洗涤塔4的煤气出口处设置捕水器，以降低煤气中的水分含量。
[0054] 需要说明的是，本发明具有以下特点：
[0055] a)本发明不仅可有效解决机组在深度调峰状态下运行时锅炉出现的燃烧失稳、炉膛灭火、污染物排放增加和脱硝效率降低等问题，还可以增加火电机组调峰能力，有效解决目前新能源利用中广泛存在的弃风、弃光、弃水现象，对扩大可再生能源消费比重。
[0056] b)当机组作深度调峰运行时，尽管供电负荷较低，但锅炉负荷仍相对较高，这利于解决炉膛灭火和脱硝效率降低等问题。此时，将较高负荷运行锅炉产生的多余蒸汽，与空气混合后作为气化剂送至气化炉7中产生顶煤气和底煤气，对其分别净化处理后混合形成煤气产品，经煤气排送机压送至煤气储罐21。
[0057] c)气化炉7采用两段式水煤气炉，气化剂采用锅炉主蒸汽与空气的混合物，煤气中甲烷、一氧化碳、氢气含量高，热值高，可用作商业气源，提高电厂经济效益。
[0058] d)煤气产品还可用于锅炉低负荷助燃，这不仅利于燃烧稳定和提高燃烧效率，提高锅炉的深度调峰能力，还可使锅炉脱硝系统稳定运行。
[0059] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
