本發(fā)明涉及燃料切換的，具體而言，涉及一種用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)及切換方法。

背景技術(shù)：

1、igcc機組燃用低熱值合成氣燃氣輪機正常運行時使用氣化爐生產(chǎn)的低熱值富氫合成氣，由于燃氣輪機低負荷工況下的合成氣燃燒極不穩(wěn)定，所以燃氣輪機需通過柴油進行點火啟動，在負荷升至燃料切換區(qū)間內(nèi)時，切換至合成氣燃料運行。同樣，在燃機停機或出現(xiàn)燃燒異常時，也需要從合成氣工況切換至燃油工況，降負荷停機或確保燃機運行在安全狀態(tài)下。一般的燃料切換控制方法是兩種燃料線性地此消彼長，直至啟動燃料降至零，切換時間大概需要120s。

2、常規(guī)的切換控制方法對于燃用低熱值合成氣燃機的燃料切換不適用，在高熱值燃料與低熱值燃料切換期間，需要在減少高熱值燃料的同時，迅速提供低熱值燃料的增加，以補充減少的燃料量，受制于兩種燃料調(diào)節(jié)閥門的流量響應特性不同，燃料切換速度不能過快，否則將會造成切換過程中燃料占比的失衡，而不恰當?shù)娜剂锨袚Q速度也會增加混燒工況的時間，兩種不同熱值、不同燃燒狀態(tài)的燃料同時燃燒將會引起燃燒室哼鳴的升高，混燒時間過長容易引起燃燒不穩(wěn)定，嚴重的會引起燃燒室哼鳴升高而發(fā)生燃機跳閘。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)及切換方法，其在保證合理的負荷波動范圍內(nèi)，確保了雙燃料切換的成功，拓寬了燃機安全運行范圍。

2、本發(fā)明的實施例通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：本發(fā)明的用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)，包括燃油前置系統(tǒng)，燃燒器，用以連接所述燃油前置系統(tǒng)和所述燃燒器的燃油通道，合成氣前置系統(tǒng)，用以連接所述合成氣前置系統(tǒng)和所述燃燒器的合成氣通道，以及控制系統(tǒng)；所述燃油前置系統(tǒng)包括與來油管路連接的供油壓力控制閥，并聯(lián)設(shè)于所述供油壓力閥下游的第一充油閥和第二充油閥，設(shè)于所述第一充油閥下游的第一供油回油球閥組件，以及設(shè)于所述第二充油閥下游的第二供油回油球閥組件；所述第一供油回油球閥組件和所述第二供油回油球閥組件通過所述燃油通道與所述燃燒器連接；所述合成氣前置系統(tǒng)包括依次設(shè)置的來氣管路、合成氣管路隔離閥、合成氣閉鎖氮氣關(guān)斷閥、合成氣閉鎖系統(tǒng)、合成氣吹掃系統(tǒng)、合成氣吹掃氮氣控制閥，以及設(shè)于所述合成氣管路隔離閥下游的合成氣燃料控制閥；所述合成氣吹掃系統(tǒng)的入口端連接有氮氣緩沖罐；所述合成氣燃料控制閥的下游和所述合成氣吹掃氮氣控制閥的下游均通過合成氣通道與所述燃燒器連接。

3、進一步地，所述燃油通道包括與所述燃燒器的供油口連接的左側(cè)供油通道和右側(cè)供油通道，以及與所述燃燒器的回油口連接的左側(cè)回油通道和右側(cè)回油通道；所述左側(cè)供油通道與所述第一供油回油球閥組件的供油端連接，所述左側(cè)回油通道與所述第一供油回油球閥組件的回油端連接；所述右側(cè)供油通道與所述第二供油回油球閥組件的供油端連接，所述右側(cè)回油通道與所述第二供油回油球閥組件的回油端連接。

4、進一步地，所述燃油前置系統(tǒng)還包括設(shè)于所述來油管路與所述供油壓力控制閥之間的供油緊急關(guān)斷閥。

5、進一步地，所述燃油前置系統(tǒng)還包括回油控制閥，與所述回油控制閥下游連接的回油管路；所述第一充油閥的下游、所述第一供油回油球閥組件的回油端、所述第二充油閥的下游、以及所述第二供油回油球閥組件的回油端均與所述回油控制閥連接。

6、進一步地，所述燃油前置系統(tǒng)還包括設(shè)于所述回油控制閥上游的回油緊急關(guān)斷閥。

7、進一步地，所述合成氣前置系統(tǒng)還包括設(shè)于所述來氣管路與所述合成氣管路隔離閥之間的合成氣緊急關(guān)斷閥，設(shè)于所述合成氣緊急關(guān)斷閥與所述合成氣管路隔離閥之間的第一放散閥，設(shè)于所述第一放散閥下游的第一火炬，設(shè)于所述合成氣管路隔離閥與所述合成氣閉鎖氮氣關(guān)斷閥之間的第二放散閥，設(shè)于所述第二放散閥下游的第二火炬。

8、進一步地，所述合成氣通道包括并聯(lián)設(shè)置的左側(cè)合成氣通道和右側(cè)合成氣通道。

9、本發(fā)明還提供了基于上述用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)的切換方法，包括如下步驟，

10、(1)從燃機高盤吹掃、點火、升速、同期并網(wǎng)至負荷達到燃料切換區(qū)間，燃機所用燃料為燃油，燃油通過供油壓力控制閥、第一供油回油球閥組件和第二供油回油球閥組件控制，然后流經(jīng)所述燃油燃料通道進入燃燒器燃燒；

11、(2)在合成氣通道處于關(guān)閉的情況下，合成氣閉鎖系統(tǒng)以及合成氣吹掃系統(tǒng)開始運行，避免發(fā)生回火現(xiàn)象，保證合成氣燃料完全隔離；

12、(3)燃機負荷達到燃料切換區(qū)間后，保持當前負荷不變，所述控制系統(tǒng)開始執(zhí)行由燃油燃料切換至合成氣燃料控制，在合成氣通道得到充分吹掃置換后，退出合成氣吹掃系統(tǒng)和合成氣閉鎖系統(tǒng)，逐步以v1速度勻速開大燃油回油，減少參與燃燒的燃油量，同時打開合成氣管路隔離閥，逐步以v1速度勻速開大合成氣燃料控制閥，從最小穩(wěn)燃流量開始增加低熱值合成氣流量，其中燃油燃料量占比與合成氣燃料量占比之和始終為100％；

13、(4)當燃油流量降至30％時，切換速度提高至v2，直至燃油流量降至最低穩(wěn)燃流量時，關(guān)閉燃油供油和燃油回油，切斷燃油燃料，同時在負荷控制器的作用下，通過調(diào)整合成氣燃料控制閥使得合成氣流量迅速得到控制，燃機完成燃料切換，隨后在合成氣工況下運行直至達到基本負荷。

14、本發(fā)明實施例的技術(shù)方案至少具有如下優(yōu)點和有益效果：本發(fā)明的用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)及切換方法，通過在燃油部分設(shè)置燃油前置系統(tǒng)，在合成氣部分合成氣前置系統(tǒng)，通過然后前置系統(tǒng)和合成氣前置系統(tǒng)來分別控制燃油的進油和回油量，合成氣的進氣量，并且針對燃用低熱值合成氣的igcc燃機提出了燃油燃料與合成氣燃料的切換控制方法，在保證合理的負荷波動范圍內(nèi)，確保了雙燃料切換的成功，拓寬了燃機安全運行范圍。

技術(shù)特征：

1.一種用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)，其特征在于：包括燃油前置系統(tǒng)，燃燒器(30)，用以連接所述燃油前置系統(tǒng)和所述燃燒器(30)的燃油通道，合成氣前置系統(tǒng)，用以連接所述合成氣前置系統(tǒng)和所述燃燒器(30)的合成氣通道，以及控制系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)，其特征在于：所述燃油通道包括與所述燃燒器(30)的供油口連接的左側(cè)供油通道(21)和右側(cè)供油通道(23)，以及與所述燃燒器(30)的回油口連接的左側(cè)回油通道(22)和右側(cè)回油通道(24)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)，其特征在于：所述燃油前置系統(tǒng)還包括設(shè)于所述來油管路(19)與所述供油壓力控制閥(12)之間的供油緊急關(guān)斷閥。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)，其特征在于：所述燃油前置系統(tǒng)還包括回油控制閥(18)，與所述回油控制閥(18)下游連接的回油管路(110)；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)，其特征在于：所述燃油前置系統(tǒng)還包括設(shè)于所述回油控制閥(18)上游的回油緊急關(guān)斷閥(17)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)，其特征在于：所述合成氣前置系統(tǒng)還包括設(shè)于所述來氣管路(51)與所述合成氣管路隔離閥(53)之間的合成氣緊急關(guān)斷閥(52)，設(shè)于所述合成氣緊急關(guān)斷閥(52)與所述合成氣管路隔離閥(53)之間的第一放散閥(54)，設(shè)于所述第一放散閥(54)下游的第一火炬(55)，設(shè)于所述合成氣管路隔離閥(53)與所述合成氣閉鎖氮氣關(guān)斷閥(59)之間的第二放散閥(56)，設(shè)于所述第二放散閥(56)下游的第二火炬(57)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)，其特征在于：所述合成氣通道包括并聯(lián)設(shè)置的左側(cè)合成氣通道(41)和右側(cè)合成氣通道(42)。

8.一種基于權(quán)利要求1-7任一所述的用于igcc機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)的切換方法，其特征在于：包括如下步驟，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及燃料切換技術(shù)，提供了一種用于IGCC機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)，包括燃油前置系統(tǒng)，燃燒器，用以連接燃油前置系統(tǒng)和燃燒器的燃油通道，合成氣前置系統(tǒng)，用以連接合成氣前置系統(tǒng)和燃燒器的合成氣通道，以及控制系統(tǒng)。本發(fā)明的用于IGCC機組低熱值燃機的雙燃料切換系統(tǒng)及切換方法，在保證合理的負荷波動范圍內(nèi)，確保了雙燃料切換的成功，拓寬了燃機安全運行范圍。

技術(shù)研發(fā)人員：吳楠,李志強,周廣利,段進寬,劉飄,袁帥,張皓,莊磊,趙劍,王贊惠,侯興鑫,李帥,崔念琦,祁海鵬,艾云濤,馬康,鄧范明
受保護的技術(shù)使用者：華能（天津）煤氣化發(fā)電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30