專利名稱：基于催化氣化的電－合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于合成天然氣發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種新穎的基于催化氣化的電一合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來中國天然氣市場已經(jīng)進入快速發(fā)展期，天然氣的消費量和價格都迅速飆升。過去10年，中國天然氣消費量年均增長16%，2010年至1070億方，比2000年增長4. 4倍；占一次能源中的比重也由2000年的2. 4%提高到2010年的4. 4%，而同期天然氣產(chǎn)量卻只能達到945億立方米。我國計劃在“十二五”期間將天然氣在一次能源消費中的比例提高到7%至8%，總量在2300 2600億立方米之間，天然氣消費年缺口將進一步擴大。中國一次能源結(jié)構(gòu)的特點是“相對富煤貧油少氣”，石油天然氣等優(yōu)質(zhì)化石能源資源相對短缺。煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中一直占有絕對主導地位。2010年在我國一次能源的生產(chǎn)和消費總量中占有率分別為76. 5%和68%。以煤為原料并且在相當長的時期內(nèi)難以根本改變的一次能源格局對中國的可持續(xù)發(fā)展是一種嚴峻的挑戰(zhàn)，為此必須優(yōu)化終端能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)煤炭資源的高效潔凈利用。國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)達負荷中心地區(qū)對調(diào)峰負荷和環(huán)保指標的要求越來越高，土地資源供求矛盾日趨突出，變電所所址和線路走廊的獲取難度很大，要求就地建設清潔調(diào)峰電站平衡負荷以改善電源結(jié)構(gòu)。目前普遍面臨燃料緊張的問題，國際市場石油天然氣價格波動劇烈，長期上漲趨勢明顯。煤炭資源是中國的主要一次能源，國內(nèi)存在大量不適合長距離運輸?shù)拿禾抠Y源亟待實現(xiàn)高效清潔利用。催化氣化技術(shù)用堿金屬或堿土氧化物作為催化劑，煤與水蒸氣反應生產(chǎn)甲烷，通過對催化劑的改進和催化反應過程的優(yōu)化，實現(xiàn)了在一個反應器中催化三種反應(氣化反應、水煤氣變換反應和甲烷化反應)，氣化爐內(nèi)總反應基本處于熱平衡狀態(tài)，需要外部供給的熱量很少，不需要空分系統(tǒng)等設施和設備，工藝條件相對緩和，操作溫度比較低，不產(chǎn)生熔渣，避免了熔渣過程額外的能量損失，具有廣闊的發(fā)展前景。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于立足國內(nèi)的優(yōu)勢能源資源，利用催化氣化技術(shù)制合成天然氣，提供一種基于催化氣化技術(shù)制合成天然氣的電一合成天然氣調(diào)峰系統(tǒng)，解決現(xiàn)有NGCC電站燃料短缺的問題，實現(xiàn)了煤炭清潔、高效利用和滿足電廠調(diào)峰和供合成天然氣要求。將合成天然氣技術(shù)和高效發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，改變傳統(tǒng)電站單一的能源供應形式，實現(xiàn)電、合成天然氣聯(lián)產(chǎn)，可避開開發(fā)難度大、國外廠商壟斷、國內(nèi)目前尚不掌握的中低熱值合成氣燃氣輪機技術(shù)問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案。一種基于催化氣化的電一合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)，包含催化氣化制合成天然氣系統(tǒng)，該催化氣化制合成天然氣系統(tǒng)包含依次連接的催化氣化反應器、煤氣凈化器和氣體分離器，氣體分離器與民用燃料管道相連，其改進在干所述的氣體分離器與燃氣輪機發(fā)電機組相連接。還包含有合成天然氣儲罐，所述氣體分離器還與該合成天然氣儲罐相連接；該合成天然氣儲罐與燃氣輪機發(fā)電機組相連和民用燃料管道連接。該氣體分離器與燃氣輪機燃料管道之間設置有第一氣體調(diào)節(jié)閥，該氣體分離器與民用燃料管道進氣ロ之間設置有第ニ氣體調(diào)節(jié)閥，所述的第一氣體調(diào)節(jié)閥和第二氣體調(diào)節(jié)閥為氣動調(diào)節(jié)閥。該燃氣輪機發(fā)電機組與余熱鍋爐連接，該余熱鍋爐與蒸汽輪機發(fā)電機組相連接。本實用新型的有益效果如下。I、規(guī)模協(xié)同，由于電ー合成天然氣聯(lián)合生產(chǎn)エ廠的規(guī)模較大，可共用公用工程，電力和合成天然氣共同承擔催化氣化等過程的設備費用，從而使比投資費用下降。2、產(chǎn)品增值，以煤炭為原料，產(chǎn)品為清潔電カ和優(yōu)質(zhì)天然氣產(chǎn)品，實現(xiàn)了煤炭資源的高效清潔綜合利用和產(chǎn)品增值，50%電ー 50%合成天然氣聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的全廠效率即可達50%以上。 3、產(chǎn)品多樣性，同時生產(chǎn)電カ和合成天然氣，改變了傳統(tǒng)電站單一能源載體的供應模式，可提高競爭力和經(jīng)濟效益。4、環(huán)境友好，基于合成天然氣的燃氣聯(lián)合循環(huán)機組的排放指標遠低于傳統(tǒng)發(fā)電機組，在ニ氧化碳減排方面有巨大的潛力。5、運行可用率高，具有良好的調(diào)峰性能，電和合成天然氣聯(lián)合生產(chǎn)，可根據(jù)市場需求以合成天然氣為蓄能載體靈活調(diào)整終端產(chǎn)品，冬季天然氣負荷高峰期可減少發(fā)電供應更多的合成天然氣，夏季可將更多的合成天然氣用于調(diào)峰發(fā)電。6、合成天然氣作為燃氣輪機的燃料，其組成完全滿足傳統(tǒng)燃氣輪機的要求，避開了燃氣輪機燃燒室改造技術(shù)，主要設備可以方便地實現(xiàn)國產(chǎn)化，可顯著降低造價并提高經(jīng)濟效益。

圖I是本實用新型基于催化氣化的電ー合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)エ藝流程圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型做進ー步說明。本實用新型涉及ー種基于催化氣化的電ー合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)，將催化氣化制合成天然氣系統(tǒng)和燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)組合，如圖I所示，該催化氣化制合成天然氣系統(tǒng)包含有依次連接的催化氣化反應器3、煤氣凈化器4和氣體分離器5。該催化氣化反應器3通過管道與催化劑分離和回收裝置I相連。運行中，煤粉和補充催化劑的混合物與催化劑分離和回收裝置I回收的催化劑一起進入催化氣化反應器3，在催化劑和水蒸氣的作用下，完成催化氣化反應，生成富含甲烷的粗混合煤氣，反應后的催化劑進入催化劑分離和回收裝置1，回收部分催化劑循環(huán)利用。煤氣凈化器4通過煤氣管道與催化氣化反應器3連接，脫除粗混合煤氣中的固體顆粒和硫化物等雜質(zhì)，并通過煤氣管道把凈混合煤氣送至氣體分離器5，完成合成天然氣、ニ氧化碳等氣體的分離。而ニ氧化碳壓縮裝置2進ー步與氣體分離器5連接，分離出的ニ氧化碳進入ニ氧化碳壓縮裝置2進行后處理。而分離出的一氧化碳和氫氣通過氣體回收管道返回催化氣化反應器3再利用。最終分離出的合成天然氣部分進入民用燃料管道，作為民用燃料使用。本實用新型的重點改進在于，該氣體分離器5通過煤氣傳輸管道與燃氣輪機發(fā)電機組9連接，作為燃料以產(chǎn)生電力。系統(tǒng)中還設置有天然氣儲罐10，該氣體分離器5通過煤氣管道與該天然氣儲罐10連接，以備調(diào)節(jié)和不時之需。該合成天然氣儲罐10還通過第一補氣管道11與燃氣輪機發(fā)電機組9連接，通過第二補氣管道12與民用燃料管道連接，當催化氣化反應器等設備發(fā)生故障時，可由合成天然氣儲罐10中儲存的合成天然氣作為燃氣輪機發(fā)電機組9的燃料和民用燃料。上述氣體分離器5與燃氣輪機發(fā)電機組9之間設置有第一調(diào)節(jié)閥6-1，該氣體分離器5與民用燃料管道之間設置有第二調(diào)節(jié)閥6-2，系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開度及時間，調(diào)節(jié)合成天然氣的供給量，滿足電廠發(fā)電調(diào)峰和供氣要求。當冬季天然氣負荷高峰期時，調(diào)大民用燃料管道上第二調(diào)節(jié)閥6-2開度，調(diào)小發(fā)電管道上第一調(diào)節(jié)閥6-1開度，減少燃氣輪機發(fā)電機組9的合成天然氣供給，供應更多的合成天然氣作為民用燃料。當夏季處于 用電高峰時，采用相反的調(diào)節(jié)方式，將更多的合成天然氣供給燃氣輪機發(fā)電機組9，用于調(diào)峰發(fā)電。燃氣輪機發(fā)電機組9進一步與余熱鍋爐8連接,余熱鍋爐8與蒸汽輪機發(fā)電機組7連接而形成燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，燃氣輪機發(fā)電機組9中燃機排氣送至余熱鍋爐8回收熱量，產(chǎn)生的蒸汽送至蒸汽輪機發(fā)電機組7繼續(xù)利用產(chǎn)生電力。催化氣化反應中需要的水蒸氣可由余熱鍋爐8提供，也可來自廠區(qū)內(nèi)的蒸汽管網(wǎng)。綜上所述，將清潔高效的催化氣化制合成天然氣系統(tǒng)和燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)連接，其組合使用可根據(jù)市場需求以及季節(jié)等情況，以合成天然氣為載體靈活調(diào)整終端
女口
廣叩ο
權(quán)利要求1.一種基于催化氣化的電ー合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)，包含催化氣化制合成天然氣系統(tǒng)，該催化氣化制合成天然氣系統(tǒng)包含依次連接的催化氣化反應器、煤氣凈化器和氣體分離器，氣體分離器與民用燃料管道相連，其特征在干所述氣體分離器與燃氣輪機發(fā)電機組相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種基于催化氣化的電ー合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于還包含有合成天然氣儲罐，所述氣體分離器還與該合成天然氣儲罐相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種基于催化氣化的電ー合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該合成天然氣儲罐與燃氣輪機發(fā)電機組相連。
4.如權(quán)利要求2或3所述的ー種基于催化氣化的電ー合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該合成天然氣儲罐與民用燃料管道連接。
5.如權(quán)利要求3所述的ー種基于催化氣化的電ー合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該合成天然氣儲罐與民用燃料管道連接。
6.如權(quán)利要求I所述的ー種基于催化氣化的電ー合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該氣體分離器與燃氣輪機燃料管道之間設置有第一氣體調(diào)節(jié)閥，該氣體分離器與和民用燃料管道進氣ロ之間設置有第二氣體調(diào)節(jié)閥。
7.如權(quán)利要求6所述的ー種基于催化氣化的電ー合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一氣體調(diào)節(jié)閥和第二氣體調(diào)節(jié)閥為氣動調(diào)節(jié)閥。
8.如權(quán)利要求I至7中任ー權(quán)利要求所述的ー種基于催化氣化的電ー合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)，其特征在干，該燃氣輪機發(fā)電機組與余熱鍋爐連接，該余熱鍋爐與蒸汽輪機發(fā)電機組相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基于催化氣化的電－合成天然氣調(diào)峰發(fā)電系統(tǒng)，包含依次連接的催化氣化反應器、煤氣凈化器和氣體分離器，氣體分離器與民用燃料管道相連，氣體分離器與燃氣輪機發(fā)電機組相連接，還包含有合成天然氣儲罐，氣體分離器與之相連。該天然氣儲罐與燃氣輪機發(fā)電機組相連和民用燃料管道連接，立足國內(nèi)的優(yōu)勢能源資源，利用催化氣化技術(shù)制合成天然氣，解決現(xiàn)有NGCC電站燃料短缺的問題，實現(xiàn)了煤炭清潔、高效利用和滿足電廠調(diào)峰和供合成天然氣要求。將合成天然氣技術(shù)和高效發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，改變傳統(tǒng)電站單一的能源供應形式，實現(xiàn)電、合成天然氣聯(lián)產(chǎn)，可避開開發(fā)難度大、國外廠商壟斷、國內(nèi)目前尚不掌握的中低熱值合成氣燃氣輪機技術(shù)問題。
文檔編號F02C6/18GK202596893SQ201220249300
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者王旭, 李現(xiàn)勇, 聶會建 申請人:中國電力工程顧問集團華北電力設計院工程有限公司