Полупиковая электростанция

, 345 1 4 К 23/06 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ О ЯНИЕ ИЗОБРЕТЕН Н ПАТЕН ергеенстан- гази 2 , тепло-; еще иным за,блок олвРь(57) Изобретение относитсятике и позволяет повысить маность электростанции. Электрция содержит установку (У) 1фикации угля, теплообменнуюнеочищенного газа, содержащуюобменники (ТО) 18 и 19 с размежду ними газо-газовым ТО 2охладитель 21. У 3 очистки ггазотурбинный и паротурбинныи4 и 5У 6 синтеза метанола,1452490 ненную в виде параллельно подключенных модулей 39, 40 и 41, центральнуюраспределительную систему 7 очищенного газа с проточной У 8 промежуточного хранения. У 8 содержит ресиверы34 и 35 низкого и высокого давления,сообщенные через компрессор 36 повышения давления, и включена параллельно трубопроводу (ТП)9 очищенного газа. Модули 39, 40 и 41 содержат реакторы 42 синтеза, отделители 43 метанола, ТП 44 рециркуляции с установленными на них циркуляционными компрессорами 45 и водородообогатительными ступенями 46, а также ТП 47 и48 отходящих газов синтеза. Модуль39 ТП 47 подключен к ТП 44 модулей40 и 41. Модуль 39 через смеситель32 подключен к ТП 9 перед ТО 20У 1включает газогенератор 1 угла,блок 11 разложения воздуха, ресиверы 12 и 13 кислорода и азота, вклю, 1Изобретение относится к энергетике, в частности к маневренным электростанциям с газификацией угля и производством метанола,На чертеже представлена схема 5 предлагаемой полупиковой электростанции.Полупиковая электростанция содержит установку 1 газификации угля, теплообменную установку 2 неочищенного газа, установку 3 очистки газа, газотурбинный блок 4 и паротурбинный блок 5, установку 6 синтеза метанола, центральную распределительную систему 7 очищенного газа с проточной установкой 8 промежуточного хранения очищенного газа, включенной параллельно трубопроводу 9 очищенного газа. Установка 1 газификации угля включает газогенератор 10 угля, блок 11 разложения воздуха, ресивер 12 кислорода и ресивер 13 азота, включенные соответственно в трубопровод 14 отвода кислорода и трубопровод25 15 отвода азота, воздушные компрессоры 16, подключенные к блоку 11 разложения воздуха, и газовый компрессор 17, установленный .на трубоченные соответственно в ТП 14 и 15 отвода кислорода и азота, причем ресивер 12 подключен перед камерой сгорания. При таком выполнении в период снижения нагрузки блока 4 происходит накопление газа в У 8, а также отключение части модулей У 6 и использование газа из У 8 и включение модулей в период повышения нагрузки. Тепло ТО 18 и 19 используется для производства пара при отключенном ТО 20. Отходящие газы синтеза метанола подмешиваются к очищенному газу, подаваемому в камеру сгорания в период повышения нагрузки, а также используются в автономных блоках 4 и 5. Кислород и азот накапливаются в ресиверах 12 и 13 и используются при различных режимах работы оборудования электростанций. 11 з.п. Ф-.лы, 1 ил. 2проводе 14 отвода кислорода, подключенном к газогенератору 10 угля. Теплообменная установка 2 неочищенного газа состоит из, включенных в трубопровод отвода газов из газогенератора 10 угля двух теплообменников 18 и 19, служащих для производства пара, газо-газового теплообменника 20 для подогрева очищенного газа и охладителя 21 регулирования. Установка 3 очистки газа, включенная в трубопровод отвода газов из газогенератора 10 после установки 2 неочищенного газа, содержит промыватель 22, сероводородную абсорбционную установку 23 и установку 24 получения серы. К трубопроводу 9 очищенного газа после газо-газового теплообиенника 20 подключен газотурбинный блок 4, включающий камеру 25 сгоранияУ газовую турбину 26 с генератором и воздушный компрессор 27, подключенный к камере сгорания и блоку 11 разложения воздуха параллельно компрессорам 16, В трубопровод отходящих газов газовой турбины 26 включен котел-утилизатор 28, к наро роводу которого подключена паровая)4524 55 турбина 29 паротурбинного блока 5 с цилиндрами высокого и низкого дание ний и с генератором. Паротурбинный блок 5 содержит также конденсатор, конденсатный насос, емкость пита" тельной воды и насосы 30 питательной воды. Центральная распределительная система 7 содержит трубопровод 9 очищенного газа, параллельно которому )О подключена проточная установка 8 промежуточного хранения очищенного газа, а также компрессоры 31, подключенные к установке 6 синтеза метано" ла, смеситель 32 на трубопроводе 9 15 очищенного газа перед газо-газовым теплообменником 20 для подмешивания отходящих газов синтеза из установки 6 синтеза метанола и смеситель 33 на трубопроводе очищенного газа пе О ред камерой 25 сгорания, подключенный к трубопроводу 15 отвода азота из блока 11 разложения воздуха. Проточная установка 8 промежуточного хранения очищенного газа содержит реси вер 34 низкого давления, ресивер 35 высокого давления и включенный между ними компрессор 36 повышения давления, при этом ресиверы 34 и 35 связаны через клапаны 37 и 38 с 30 трубопроводом 9 очищенного газа, Клапаны 37 и 38 управляются датчиком давления (не изображен). Если давление в трубопроводе 9 снижается ниже ранее настроенного значения, открывается клапан 38, а если повышается выше ранее настроенного значения, открывается клапан 37. Установка 6 синтеза метанола состоит из трех параллельно включенных модулей 4 О 39, 40 и 41 с реакторами 42 синтеза, отделителями 43 метанола, трубопроводами 44 рециркуляции и установленными на них циркуляционными компрессорами 45 и водородообогатительными 45 ступенями 46, а также с трубопроводами 47 и 48 отходящих газов синтеза, При этом модуль 39 установки синтеза метанола трубопроводом 47 подключен к трубопроводам 44.рециркуляции модулей 40 и 41, Модули 39, 40 и 41 подключены реакторами 42 к трубопроводу 9 очищенного газа через компрессоры 31.Установка работает следующим образом.При номинальном режиме блок 11 разложения воздуха снабжается сжатым воздухом от компрессора 27, приводимого в действие газовой турбиной 9042 Ь и о 1 по крайней мере одного воз" душного компрессора 6 блока разложения воздуха. Кислород блока 11 разложения воздуха через ресивер 12 кислорода и компрессор 17 вдувается в газогенератор О угля, В последнем с помощью кислорода и вводимого технологического пара уголь газик)ицируется в неочищенный гаэ. Кеочищенный газ, имеющий температуру 800" 1600 С, отдает тепло в теплообменнике 18 теплообменной установки 2 неочищенного газа, в котором производится пар высокого давления для подачи в цилиндр высокого давления паровой турбины 29. В газо-газовом теплообменнике 20 теплом неочищенного газа нагревается очищенный газ, направляемый в камеру 25 сгорания газотурбинно" го блока 4. Далее тепло отбирается от неочищенного газа в теплообменнике 19, в котором производится пар низкого давления. Этот пар при номинальном режиме частично подается в цилиндр низкого давления паровой турбины 29, а частично применяется в качестве технологического пара в газогенераторе 10 угля. В охладителе 21 регулирования неочищенный газ охлаждается до заранее заданной температуры.В установке 3 очистки газа неочищенный газ очищается прежде всего в промывателе 22 от частиц пыли и в последующей сероводородной абсорбционной установке 23 от сероводорода. Отходящий газ абсорбционной установки 23, содержащий сероводород, преобразуется в серу в установке 24 получения серы. Покидающий установку 3 очистки газа очищенный гаэ подводится по трубопроводу 9 в проточную установку 8 промежуточного хранения очищенного газа и к другим потребителям газа, Компрессорами 31 очищенный газ сжимается до давления синтеза и подается в реакторы 42 синтеза уста". новки Ь синтеза метанола. При номинальном режиме предпочтительным является работа лишь одного модуля 39 установки синтеза метанола, который работает в непрерывном режиме синтеза, Газ синтеза, покидающий реактор синтеза, освобождается от метанола в отделителе 43 метанола. Отходящий газ синтеза из отделителя метанола ,имеет высокую теплоотводную способность, сравниваемую с теплоотводной способностью очищенного газа. Отхо5 14 дящий газ синтеза может через амеситель 32 вводиться в трубопровод 9очищенного газа и сжигаться в камере25 сгорания газотурбинного блока,замещая тем самым часть очищенногогаза.Оба других модуля 40 и 41, снабженных трубопроводами 44 рециркуляции, включаются в работу тогда,когда имеется в наличии избытокочищенного газа в результате, например, уменьшения мощности газотурбинного блока 4 и снижения расходаочищенного газа в камеру 25 сгорания.В модулях 40 и 41 отходящий газсинтеза через трубопроводы 44 рециркуляции и водородообогатительные ступени 46 отводится в реактор 42 синтеза, В водородообогатительных ступенях вновь достигается необходимоедля синтеза метанола стехиометрическое соотношение Н и СО, равноедвум, благодаря добавлению в газводорода, Водородообогатительные ступени могут быть включены в трубопрово;, ды очищенного газа перед реакторамисинтеза вместо трубопроводов рециркуляции. Благодаря рециркуляции отходящих газов синтеза окись углерода может почти полностью подвергаться реакции. Для сохранения постоянногоколичества инертных газов в рециркулируемом газе небольшие количества отходящего газа синтеза отводятся в дополнительно установленный автономный парогенератор (не изображен). Альтернативно отходящий газ частично может сжигаться в камере сгорания дополнительно установленного газотурбинного блока (не изображен), который может производить электроэнергию для покрытия собственной потребности полупиковой электростанции.Газовая турбина 26 газотурбинного блока 4 приводит в действие электро- генератор и воздушный компрессор 27, который подает сжатый воздух в камеру 25 сгорания и в блок 11 разложения воздуха, Так как производительность воздушного компрессора 27 соответствует расходу воздуха, необходимому для камеры 25 сгорания при полной нагрузке газотурбинного блока, то для покрытия общей потребности в кислороде уСтановки 1 газификация угля при полной нагрузке газотурбиннсго блока и при работе модуля 39 установки 6 синтеза метанола в рабо 52490 6 ту должен быть включен по крайней мере, один воздушный компрессор 16. Воздушные компрессоры 16 подают воздух в блок 11 разложения воздуха также при полном останове газотурбинного блока.Дпя уменьшения образования групп БО при сжигании очищенного газа к нему подмешивают через смеситель 33 азот иэ блока 11 разложения воздуха. Благодаря этому температура пламени в камере 25 сгорания уменьшается и снижается образование группы ИО. Подмешиваемые количества азота соответствуют приемной способности газовой турбины 26 при данном режиме работы. Излишний, невоспринимаемый газовой турбиной, азот может накапливаться в ресивере 13 азота. Если к газовой турбине при уменьшенной нагрузке подводится меньше очищенного газа, то в определенных границах может быть подмешано больше азота.Горячие отходящие газы газовой турбины 26 направляются в котел-утилизатор 28, в котором их тепло используется для производства пара. Произведенный в котле-утилиэаторе пар и пар нз теплообменной установки 2 неочищенного газа подводится к паровой турбине 29. После паровой турбины пар конденсируется в конденсаторе и конденсат перекачивается в емкость питательной воды, откуда насосами 30 питательной воды водается в котел- утилизатор 28 и теплообменники 18 и 19.Ири уменьшении мощности газотурбинного блока 4 остающемуся постоянным количеству газа из установки 1 гази-. фикации угля противостоит уменьшенный расход газа в камеру 25 сгорания, Это ведет к повьшению давления в трубопроводе 9 очищенного газа выше ранее заданного давления и к срабатыванию клапана 37 проточной установки 8 промежуточного хранения очищенного га. за. Через клапан 37 заполняется прежде всего ресивер 34 низкого давления, а затем через компрессор 36 повышения давления заполняется также ресивер 35 высокого давления, Одновременно повышается производительность работающего модуля 39 установки 6 синтеза метанола, Если этого недостаточно для достижения равновесия между выходоми отбором газа, то вводят в работумодули 40 н 41, Для этого отходящий7 1газ синтеза блока 39 через трубопровод 48, водородообогатительную ступень 46 и компрессор 45 подается вреактор 42 синтеза одного из работающих модулей. При этом происходитподогрев реактора синтеза отходящимгазом синтеза дополнительно к подогреву через приданные отдельные модулям теплообменники (не изображены).Благодаря этому дополнительному подогреву модули 40 и 41 могут ускоренновводиться в работу, при этом вводитсяв работу столько модулей, скольконеобходимо для обеспечения равновесия между производством и отборомгаза из установки 10 газификации угляПри полностью отключенном газотурбинном блоке 4 в работу включенывсе блоки установки 6 синтеза метанола, которые полностью воспринимаюточищенный газ, отходящий из установки 1 газификации угля. Это в зависимости от мощности установки 6 синтезаметанола может быть количество газа,которое отходит от установки 1 газификации угля при нормальной или несколько сниженной нагрузке. Приотключенном газотурбинном блоке 4блок 11 разложения воздуха можетснабжаться сжатым воздухом через воэдушные компрессоры 16. Энергия привода для воздушных компрессоров 16,а также компрессоров 17, 31 и 45обеспечивается работой паровой,турбины, получающей пар из теплообменников 18 и 19 таплообменной установки2 неочищенного газа, При полностьюотключенном гаэотурбинном блоке 4весь отходящий газ синтеза модуля39 установки синтеза метанола подает-.ся в трубопроводы 44 рециркуляции модулей 40 и 41,Если газотурбинный блок 4 опятьвводится в действие, то неизменномувыходу очищенного газа противостоитвозросшее его потребление. Это ведетк снижению давления в трубопроводе 9очищенного газа ниже заданного давления. При этом открывается клапан 38проточной установки 8 промежуточного хранения очищенного газа. Теперьочищенный газ перетекает из ресивера 35 высокого давления в трубопровод 9 до достижения заданного давления, Одновременно равновесие междувыходом очищенного газа и потребностью в нем достигается благодаряотключению отдельных модулей 40 и 41 452490 8установки 6 синтеза метанола, Привключении газотурбинного блока 4в работу опять имеется в распоряжении5сжатый воздух из воздушного компрессора 27 газовой турбины 26который, пока газовая турбина не работает с полной нагрузкой, не полностьюиспользуется в камере 25 сгорания.Излишнее количество воздуха можетподводиться к блоку 11 разложениявоздуха так, что производительностьвоздушных компрессоров 16 может бытьуменьшена. Одновременно благодаряработе газо-газового теплообменника20 уменьшается выход пара иэ теплообменника, но пар производится в котле-утилизаторе 28. При этом увеличиваются общий выход пара, а такжепроизводство электроэнергии паровойтурбины. Давление в установке 1 газификации угля соответствует давлению,требуемому для работы камеры 25 сгорания. Это давления значительно мень ше давления, необходимого для работыреакторов 42 синтеза метанола, поэтому для подключения к трубопроводу 9необходимы компрессоры 31. Можно допустить использование компрессоров ЗО 31 меньшей мощности, однако в этомслучае предусматривается установкатурбодетандера в трубопроводе 9 очищенного газа перед камерой 25 сгорания. В этом турбодетандере регенерируется часть энергии которую потребляют включенные перед газогенератором компрессоры.Предлагаемое изобретение позволяетповысить маневренность полупиковой 40 электростанции путем накопления газав период снижения нагрузки газотурбинного блока в проточной установкепромежуточного хранения очищенногогаза, а также отключения части моду лей установки синтеза метанола и использование газа из установки хранения и включения в работу модулей установки синтеза метанола в периодповышения нагрузки газотурбинногоблока; использования тепла неочищенного газа в теплообменниках для производства пара при отключенном газогазовом теглообменнике; рециркуляцииотходящих газов синтеза метанола через водородообогатительную установку в реактор синтеза; подмешивания отходящих газов синтеза через смеситель к очищенному газу, подаваемому в камеру сгорания газотурбинного блока в4период повышения его нагрузки; использования отходящих газов синтеза метанола в дополнительно установленных автономных паротурбинном и гаэотурбинном блоках; использования охла,цителя для регулирования температуры очищенного газа; подачи сжатого воздуха в установку газификации угля как :компрессором газотурбинного блока, так и компрессорами блока разложения воздуха; также путем накопления кислорода и азота иэ блока разложения ,воздуха в ресиверах и использования его при различных режимах работы ,оборудования электростанции.,Формула из обр ет ения1.Полупиковая электростанция, содержащая газотурбинный и паротурбинный блоки, первый иэ которых снабжен камерой сгорания и воздушным компрессором, а второй - парогенератором, подключенным к выходу газовой турби;ны газотурбинного блока, встроенную установку газификации угля с газогенератором и блоком разложения воз,духа, снабженным по меньшей мере одним воздушным компрессором и трубопроводами отвода кислорода в газогенератор и азота, теплообменную установку неочищенного газа с узлом генерации пара и газо-газовым теплообменником, подключенным по очищенному газу к камере сгорания газотурбинного блока, установку очистки газа, ,к выходу которой трубопроводами отвода очищенного газа параллельно подключены гаэо-газовый теплообменник и установка синтеза метанола с реактором синтеза и трубопроводом отходящих газов синтеза, сообщенная выходными трубопроводами с потребителями метанола, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения маневренности, электростанция снабжена .",роточной установкой промежуточного хранения очищенного газа, подключенной параллельно трубопроводу отвода очищенного газа на газо-газовый теплообменник, а установка синтеза метанола выполнена в виде параллельно подключенных модулей.2.Электростанция по п.1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что проточная установка промежуточного хранения очищенного газа содержит ресиверь. низкого и высокого давления, сооб 524 ЧО 10щенные между собой через компрессорповышения давления.З.Электростанция по и.1, о т л и "5ч а ю щ а я с я тем, что узлом генерации пара теплообменной установки неочищенного газа имеет два теплообменника, между которыми размещен газо-газовый теплообменник,1 О 4.Электростанция по п.1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что по меньшеймере один иэ модулей установки синтеза метанола содержит трубопровод ре"циркуляции с размещенными на нем цир"15 куляционным компрессором и водородообогатительной ступенью подключенныйк реактору синтеза и трубопроводуотходящих газов синтеза.5.Электростанция по п.2, о т л и -20 ч а ю щ а я с я тем, что по меньшеймере один модуль установки синтезаметанола подключен через дополнительно установленный смеситель к трубопроводу очищенного газа перед газо 25 газовым теплообменником.6.Электростанция по п,5, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что трубопровод отходящих газов синтеза по меньшей мере одного модуля установкиЗС синтеза метанола подключен к трубопроводу рециркуляции по меньшей мере одного из оставшихся модулей.7.Электростанция по и, или 4, о т -л и ч а ю щ а я с я тем, что трубопроводы отходящих газов синтеза модулей установки синтеза метанолаподключены к дополнительно установленному автономному парогенератору и/ипипарогенератору дополнительно установ,О ленного автономного паротурбинногоблока.Я.Электростанция по п,1 или 4,о т л и ч а ю щ а я с я тем, чтотрубопроводы отходящих газов синтеза,15 модулей установки синтеза метанолаподключены к камере сгорания дополнительно установленного автономного га-.зотурбинного блока,9.Электростанция по п.З, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что теплообменная установка неочищенного газа дополнительно содержит газоводяной окладитель, размещенный за последнимтеплообменником узла генерациипара.10,Электростанция по п.1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что по меньшей мере один воздушный компрессор блока разложения воздуха подключен парал1452490 лельно воздушному компрессору газотурбинного блока.Ф Составитель С.КузнецовТехред ЛСердюкова Корректор М.демчик Редактор М.Петрова ФТираж 456 Подписное Заказ 7095/58 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 11.Электростанция по и.1о т л и - ,ч а ю щ а я с я тем, что она снаб 5жена ресивером кислорода, установленнымна трубопроводе отвода кислорода блока разложения воздуха,1212.Электростанция по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабже- на ресивером азота, установленным на трубопроводе отвода азота, блока разложения воздуха и подключенным к трубопроводу очищенного газа перед камерой сгорания газотурбинного блока.