Полупіковая електростанція

ІІИИПІІІИІІІ I ^ш.ш СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН ~* (51)4 У 01 К 23/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ И30І К ПАТЕНТУ (21) 3737249/24-06 (22) 14,05.84 (31) P 3319732.6 (32) 31.05,83 (33) DE (46) 15.01.89. Бюл. № 2 (71) Крафтверк Унион АГ (DE) (72) Конрад Гёбель, Райнер Мюллер и Ульрих Шифферс (DE) (53) 621,165:662.7(088.8) (56) Заявка ФРГ № 3114984, кл. К 01 К 23/06, опублик. 1982. •(54) ПОЛУПИКОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (57) Изобретение относится к энергетике и позволяет повысить маневренность электростанции. Электростанция содержит установку (У) 1 газификации угля, тешіообменную У 2 неочищенного газа^содержащую теплообменники (ТО) 18 и 19 с размещенным между ними газо-газовым ТО 20 и охладитель 21. У 3 очистки газа, газотурбинный и паротурбинный блоки 4 и 5. У 6 синтеза метанола, выпол :-*—' 1452490 ненную в виде параллельно подключенных модулей 39, 40 и 41, центральную распределительную систему 7 очищенного газа с проточной У 8 промежуточного хранения. У 8 содержит ресиверы 34 и 35 низкого и высокого давления, сообщенные через компрессор 36 повышения давления, и включена параллельно трубопроводу (ТИ)9 очищенного газа. Модули 39, 40 и 41 содержат реакторы 42 синтеза, отделители 63 метанола, ТП 44 рециркуляции с установленными на них циркуляционными компрессорами 45 и водородообогатительными ступенями 46, а также ТП 47 и 48 отходящих газов синтеза» Модуль 39 ТІЇ 47 подключен к Тії 44 модулей 40 и 41. Модуль 39 через смеситель 32 подключен к ТП 9 перед ТО 20. У 1 включает газогенератор 1 угла, блок 11 разложения воздуха» ресиверы 12 и 13 кислорода и азота„ вклю ченные соответственно Б 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. 1 Изобретение 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 15 систему 7 очищенного газа с npjTO4ной установкой 8 промежуточного хранения очищенного газа, включенной параллельно трубопроводу 9 очищенного газа. Установка 1 газификации угля включает газогенератор 10 угля, блок 20 II разложения воздуха, ресивер 12 кислорода и ресивер 13 азота, включенные соответственно в трубопровод 14 отвода кислорода и трубопровод 15 отвода азота, воздушные компрессоры 16, подключенные к блоку 11 разложения воздуха, и газовый компрессор 17, установленный на трубо 25 проводе 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 j очистки газа, включенная в трубопровод отвода газов из газогенератора 10 после установки 2 неочищенного газа, содержит промыватель 22, сероводородную абсорбционную установку 25 и установку 24 получения серы. К трубопроводу 9 очищенного газа после газо-газового теплообменника 20 подключен газотурбинный блок 4, включающий камеру 25 сгорания^ 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 паропроводу которого подключена паровая і 4') 2 (\ турбина 2У паротурбинного блока Ь 26 и от по крайней мере одного возс цилиндрами высокого и низкого давледушного компрессора 16 блока разлоний и с генератором. Паротурбинный жения воздуха. Кислород блока ІІ блок 5 содержит также конденсатор, разложения воздуха через ресивер 12 конденсатный насос, емкость питакислорода и компрессор 17 вдувается тельной воды и насосы 30 питательной в газогенератор 10 угля. В последнем воды. Центральная распределительс помощью кислорода и вводимого техная система 7 содержит трубопровод 9 нологического пара уголь газифицируочищенного газа, параллельно которому ю ется в неочищенный газ. Неочищенподключена проточная установка 8 проный газ, имеющий температуру 800межуточного хранения очищенного га1600°С, отдает тепло в теплообменнике за, а также компрессоры 31, подклю18 теллообменной установки 2 неочищенченные к установке 6 синтеза метаноного газа, в котором производится ла, смеситель 32 на трубопроводе 9 15 пар высокого давления для подачи в очищенного газа перед газо-газовым цилиндр высокого давления паровой теплообменником 20 для подмешивания турбины 29. В газо-газовом теплооботходящих газов синтеза из установменнике 20 теплом неочищенного газа ки 6 синтеза метанола и смеситель 33 нагревается очищенный газ, направляена трубопроводе очищенного газа пе- 20 мый в камеру 25 сгорания газотурбинноред камерой 2Ь сгорания, подключенный го блока 4. Далее тепло отбирается от к трубопроводу 15 отвода азота из неочищенного газа в теплообменнике 19, блока 11 разложения воздуха. Проточв котором производится пар низкого ная установка 8 промежуточного храдавления. Этот пар при номинальном нения очищенного газа содержит реси- 25 режиме частично подается в цилиндр вер 34 низкого давления, ресивер низкого давления паровой турбины 29, 33 высокого давления и-включенный а частично применяется в качестве между ними компрессор 36 повышения технологического пара в газогенератодавления, при этом ресиверы 34 и 35 ре 10 угля» В охладителе 21 регулиросвязаны через клапаны 37 и 38 с 30 вания неочищенный газ охлаждается до трубопроводом 9 очищенного газа. Клазаранее заданной температуры. паны 37 и 38 управляются датчиком й установке 3 очистки газа неочидавления (не изображен), Если давщенный газ очищается прежде всего в ление в трубопроводе 9 снижается промывателе 22 от частиц пыли и в ниже ранее настроенного значения, последующей сероводородной абсорбционтс открывается клапан 38, а если повыной установке 23 от сероводорода. шается выше ранее настроенного знаОтходящий газ абсорбционной установчения, открывается клапан ЗУ, Устаки 23, содержащий сероводород, преобновка 6 синтеза метанола состоит из разуется в серу в установке 24 полутрех параллельно включенных модулей 4 о чения серы. Покидающий установку 3 39, 40 и 4) с реакторами 42 синтеза, очистки газа- очищенный газ подводитотделителями 43 метанола, трубопрося по трубопроводу 9 в проточную усводами 44 рециркуляции и установлентановку 8 промежуточного хранения ными на них циркуляционными компресочищенного газа и к другим потребитесорами 4Ь и водородообогатительными < 5 лям газа. Компрессорами 31 очищенный , ступенями 4Ь, а также с трубопрово• газ сжимается до давления синтеза и дами 47 и 48 отходящих газов синтеподается в реакторы 42 синтеза устаг за. При этом модуль 39 установки синновки Ь синтеза метанола. При номитеза метанола трубопроводом 47 поднальном режиме предпочтительным явключен к трубопроводам 44 рециркуляции ляется работа лишь одного модуля 39 50 модулей 40 и 4 1 , Модули 39, 40 и 4 і под- установки синтеза метанола, который ключены реакторами 42 к трубопроводу 9 работает в непрерывном режиме синтеочищенного газа через компрессоры 31 . за. Газ синтеза, покидающий реактор синтеза, освобождается от метанола Установка работает следующим обв отделителе 43 метанола. Отходящий разом. 55 При номинальном режиме блок 11 (газ синтеза из отделителя метанола имеет высокую теплоотводную способразложения воздуха снабжается слатым ность, сравниваемую с теплоотводной воздухом от компрессора 27, приводиспособностью очищенного газа. Отхомого в действие газовой турбиной 1452490 дящнй газ синтеза может через амеситу должен быть включен по крайней тель 32 вводиться в трубопровод 9 мере, один воздушный компрессор 16. очищенного газа и сжигаться в камере Воздушные компрессоры 16 подают 25 сгорания газотурбинного блока, воздух в блок 11 разложения воздуха эамещая тем самым часть очищенного также при полком останове газотурбингаза, ( ного блока. Оба других модуля 40 и 41, снабДля уменьшения образования групп женных трубопроводами 44 рециркуляН 0 х при сжигании очищенного газа к ции, включаются в работу тогда» 10 нему подмешивают через смеситель 33 когда имеется в наличии избыток азот из блока 11 разложения воздуха. очищенного газа в результате, наБлагодаря этому температура пламени пример, уменьшения мощности газотурв камере 25 сгорания уменьшается и бинного блока 4 и снижения расхода снижается образование группы N0*. очищенного газа в камеру 25 сгорания, 15 Подмешиваемые количества азота соотВ модулях 40 и 41 отходящий газ ветствуют приемной способности газосинтеза через трубопроводы 44 рецирвой турбины 26 при данном режиме ракуляции и водородообогатительные стуботы. Излишний, невоспринимаемый пени 46 отводится в реактор 42 сингазовой турбиной, азот может накаплитеза. В водородообогатительных сту20 ваться в ресивере 13 азота. Если к пенях вновь достигается необходимое газовой турбине при уменьшенной надля синтеза метанола стехиометричесгрузке подводится меньше очищенного кое соотношение Hj и СО, равное , газа, то в определенных границах двум, благодаря добавлению в газ может быть подмешано больше азота. водорода. Водородообогатительные ступе- 25 Горячие отходящие газы газовой ни могут быть включены в трубопровод і турбины 26 направляются в котел-утиды очищенного газа перед реакторами лизатор 28, в котором их тепло испольсинтеза вместо трубопроводов рецирзуется для производства пара. Произкуляции. Благодаря рециркуляции отведенный в котле-утилизаторе пар и ходящих газов синтеза окись углерода пар из теплообменной установки 2 не30 мож.ет почти полностью подвергаться очищенного газа подводится к паровой реакции. Для сохранения постоянного турбине 29„ После паровой турбины количества инертных газов в рециркупар конденсируется в конденсаторе и лируемом газе небол&шие количества конденсат перекачивается в емкость отходящего газа синтеза отводятся питательной воды, откуда насосами в дополнительно установленный авто30 питательной воды водается в котелномный парогенератор (не изображен). утилизатор 28 и теплообменники 18. Альтернативно отходящий газ частичи 19. но может сжигаться в камере сгорания При уменьшении мощности газотурбиндополнительно установленного газотурного блока k остающемуся постоянным 40 бинного блока (не изображен), котоколичеству газа из установки 1 гази-с рый может производить электроэнергию фикации угля противостоит уменьшендля покрытия собственной потребности ный расход газа в камеру 23 сгорания. полупиковой электростанции. Это ведет к повышению давления в трубопроводе 9 очищенного газа выше раГазовая турбина 26 газотурбинного нее заданного давления и к срабатываблока 4 приводит в действие электронию клапана 37 проточной установки 8 генератор и воздушный компрессор промежуточного хранения очищенного га27, который подает сжатый воздух в за. Через клапан 37 заполняется прежкамеру 25 сгорания и в блок 11 разде всего ресивер ЗА Н И З К О Г О давления, ложения воздуха. Так как производи50 а затем через компрессор 36 повышения тельность воздушного компрессора 27 давления заполняется также ресивер 35 соответствует расходу воздуха, необвысокого давления. Одновременно повыходимому для камеры 25 сгорания при шается производительность работающеполной нагрузке газотурбинного блока, го модуля 39 установки 6 синтеза метато для покрытия оощек потребности нола. Если этого недостаточно для в кислороде установки 1 газификации достижения равновесия между выходом угля при полной нагрузке газотурбини отбором газа, то вводят в работу ного блока и при работе модуля 39 модули 40 и 41. Для этого отходящий установки 6 синтеза метанола в рабо 452490 8 газ синтеза блока 39 через трубопроустановки 6 синтеза метанола. При вод 48, водородообогатительную стувключении газотурбинного блока А пень 46 и компрессор 45 подается в в работу опять имеется в распоряжении реактор 42 синтеза одного из работаюсжатый воздух из воздушного компресщих модулей. При этом происходит сора 27 газовой турбины 26, котоподогрев реактора синтеза отходящим рый, пока газовая турбина не работагазом синтеза дополнительно к подоет с полной нагрузкой, не полностью греву через приданные отдельные моиспользуется в камере 25 сгорания. дулям теплообменники (не изображены). 1 0 Излишнее количество воздуха может Благодаря этому дополнительному подоподводиться к блоку ]1 разложения греву модули 40 и 41 могут ускоренно воздуха так, что производительность вводиться в работу, при этом вводится воздушных компрессоров 16 может быть в работу столько модулей, сколько уменьшена. Одновременно благодаря необходимо для обеспечения равнове15 работе газо-газового теплообменника сия между производством и отбором 20 уменьшается выход пара из теплообменника, но пар производится в котгаза из установки 10 газификации угля, ле-утилизаторе 28. При этом увеличиПри полностью отключенном газотурваются общий выход пара, а также бинном блоке 4 в работу включены все блоки установки 6 синтеза метано- 2 0 производство электроэнергии паровой ла, которые полностью воспринимают турбины. Давление s установке 1 гаэиочищенный газ, отходящий из установгаз, отходящий из установфикации угля соответствует давлению, требуемому для работы камеры 25 сгоки 1 газификации угля. Это в зависирания. Это давления значительно меньмости от мощности установки 6 синтеза метанола может быть количество газа, 25 ше давления, необходимого для работы реакторов 42 синтеза метанола, поэтокоторое отходит от установки 1 газиму для подключения к трубопроводу 9 фикации угля при нормальной или ненеобходимы компрессоры 31. Можно досколько сниженной нагрузке. При пустить использование компрессоров отключенном газотурбинном блоке 4 блок 11 разложения воздуха может 30 31 меньшей мощности, однако в этом случае предусматривается установка снабжаться сжатым воздухом через возтурбодетандера в трубопроводе 9 очидушные компрессоры 16. Энергия прищенного газа перед камерой 25 сгоравода для воздушных компрессоров 16, ния. В этом турбодетакдере регенеа также компрессоров 17, 31 и 45 рируется часть энергии, которую пообеспечивается работой паровой турби35 требляют включенные перед газогенераны, получающей пар из теплообменнитором компрессоры. ков 18 и 19 теплообменной установки Предлагаемое изобретение позволяет 2 неочищенного газа. При полностью повысить маневренность полупиковой отключенном газотурбинном блоке 4 весь отходящий газ синтеза модуля 40 электростанции путем накопления газа в период снижения нагрузки газотур39 установки синтеза метанола подаетбинного блока в проточной установке ся в трубопроводы 44 рециркуляции мопромежуточного хранения очищенного дулей АО и 41. газа, а также отключения части модуЕсли газотурбинный блок 4 опять лен установки синтеза метанола и исвводится а действие, то неизменному пользование газа из установки храневыходу очищенного газа противостоит ния и включения в работу модулей усвозросшее его потребление. Это ведет тановки синтеза метанола в период к снижении) давления в трубопроводе 9 повышения нагрузки газотурбинного очищенного газа ниже заданного давления. При этом открывается клапан 38 50 блока; использования тепла неочищенного газа в теплообменниках для произпроточной установки 8 промежуточноводства пара при отключенном газого хранения очищенного газа. Теперь газовом теплообменникеі рециркуляции очищенный газ перетекает из ресивеотходящих газов синтеза метанола чера 35 высокого давления в трубопрорез водородообогатительную установку вод 9 до достижения заданного давле55 в реактор синтеза; подмешивания отхония. Одновременно равновесие между дящих газов синтеза через смеситель выходом очпшенного газа и потребк очищенному газу, подаваемому в каностью в нем достигается благодаря меру сгорания газоіурбинного блока в отключению отдельных модулей 40 и 41 9 1452Д 90 W период повышения его нагрузки; и с щенные между ^обой через компрессор пользования отходящих газОБ синтеза повышения давления. метанола в дополнительно установлен3.Электростанция по п.1, о т л и ных автономных паротурбинном и г а з о ч а ю щ а я ся тем, что узлом гетурбинном блоках; использования охланерации пара теплообменной установдителя для регулирования температуры ки неочищенного газа имеет два тепочищенного г а з а ; подачи сжатого в о з лообменника, между которыми размедуха в установку газификации угля как щен газо-газовый теплообменник, компрессором газотурбинного блока, IQ 4.Электростанция по п.1, о т л и так и компрессорами блока разложеч а ю щ а я с я тем, что по меньшей ния воздуха; также путем накопления мере один из модулей установки синтекислорода и азота из блока разложения за метанола содержит трубопровод ревоздуха в ресиверах и использования циркуляции с размещенными на нем цир-* его при различных режимах работы 15 куляционным компрессором и водородооборудования электростанции» обогатительной ступенью, подключенный к реактору синтеза и трубопроводу отходящих газов синтеза. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Ь «Электростанция по п.2, о т л и 1.Полупиковая электростанция, со- 20 ч а ю щ а я с я тем, что по меньшей держащая газотурбинный и паротурбинмере один модуль установки синтеза ный блоки, первый из которых снабжен метанола подключен через дополнителькамерой сгорания и воздушным компресно установленный смеситель к трубосором, а второй - парогенератором, проводу очищенного газа перед газоподключенным^ к выходу газовой турби- 25 газовым теплообменником, ны газотурбинного блока, встроенную 6.Электростанция по п,5, о т л и установку газификации угля с газоч а ю щ а я ся тем, что трубопрогенератором и блоком разложения возвод отходящих газов синтеза по меньдуха, снабженным по меньшей мере одшей мере одного модуля установки ним воздушным компрессором и трубо30 синтеза метанола подключен к трубопроводами отвода кислорода в газогепроводу рециркуляции по меньшей менератор и азота, теплообменную устаре одного из оставшихся модулей. новку неочищенного газа с узлом гене7 .Электростанция по п, ! или 4, о т рации пара и газо-гпзовым теплообменл и ч а ю щ а я с я тем, что трубоником, подключенным по очищенному проводы отходящих газов синтеза могазу к камере сгорания газотурбиннодулей установки синтеза метанола го блока, установку очистки газа, подключены к дополнительно установленк выходу которой трубопроводами отвоному автономному парогенератору и/или да очищенного газа параллельно подпарогенератору дополнительно установключены газо-газовый теплообменник ленного автономного паротурбинного и установка синтеза меганола с реакблока, тором синтеза и трубопроводом отходяВ.Электростанция по п.1 или 4, щих газов синтеза, сообщенная выходо т л и ч а ю щ а я с я тем, что ными трубопроводами с потребителями трубопроводы отходящих газов синтеза метанола, о т л и ч а ю щ а я с я модулей установки синтеза метанола тем, что, с целью повышения маневренподключены к камере сгорания дополниности, электростанция снабжена протельно установленного автономного гаточной установкой промежуточного зотурбинного блока. хранения очищенного газа, подключен9.Электростанция по п.З, о т л и ной параллельно трубопроводу отвода ч а ю щ а я с я тем, что теплообменочищенного газа на газо-газовый тепная установка неочищенного газа долообменник, а установка синтеза полнительно содержит газоводяной ох- ' метанола выполнена в виде параллельладитель, размещенный за последним но подключенных модулей. теплообменником узла генерации пара. 2.Электростанция по п.1, о т л и 10.Электростанция по п.1,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что проточная ч а ю щ а я с я тем, что по меньшей установка промежуточного хранения мере один воздушный компрессор блока очищенного газа содержит ресиверы разложения воздуха подключен паралнизкого и высокого давления, сооб П . 1452490 12 лельно воздушному компрессору газо12.Электростанция п о п . 1 , о т л и турбинного блока. чающая'ся тем, что она снабже-\ на ресивером азота, установленным 11 .Электростанция по п.1, о т л и на трубопроводе отвода азота . блока ч а ю щ а я с я тем, что она снабразложения воздуха и подключенным к жена ресивером кислорода, установленным трубопроводу очищенного гаэа перед на трубопроводе отвода кислорода блокамерой сгорания газотурбинного блока разложения воздуха. ка. Составитель С.Кузнецов Техред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик Редактор М.Петрова Заказ 7095/58 . • Тираж 456 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4