CN208104310U - 一种煤气化能源供应系统及工业用燃气生产及利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤气化能源供应系统及工业用燃气生产及利用系统，涉及煤气化技术领域，能够解决现有工业园区直接燃煤导致的排放指标不达标、污染大，燃气成本高、气源供应不稳定的问题。本实用新型一种煤气化能源供应系统，包括煤制气系统和燃气利用系统，所述燃气利用系统包括发电系统和供热供冷系统，所述发电系统和供热供冷系统分别与所述煤制气系统的燃气排气口连通。

Description

一种煤气化能源供应系统及工业用燃气生产及利用系统

技术领域

本实用新型涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种煤气化能源供应系统及工业用燃气生产及利用系统。

背景技术

煤炭在一次能源消费比例中占比在60％以上。随着近几年雾霾现象的日益严重和大气治理要求的迫切，政府大力压缩煤炭消费比例，要求工业制造业企业，包括钢铁、有色金属、化工、水泥等行业将煤炭改为天然气。但是天然气价格相对较高，厂商在成本上无法承受；同时，天然气气源不足、缺口加大，供应面临着储气调峰设施不足等制约，天然气供应形势较为严峻，出现“气荒”时优先保证民用，工业园区能源供应出现问题，影响整体运行及稳定生产。

亟待开发一种以低成本、环境友好的煤制气技术为龙头的适用于工业园区的气、热、电供应的煤气化整体能源供应系统，满足工业园区整体用能要求；同时有效避免直接燃煤污染、采用天然气成本增加、加剧供需矛盾等问题。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种煤气化能源供应系统及工业用燃气生产及利用系统，能够解决现有工业园区直接燃煤导致的排放指标不达标、污染大，燃气成本高、气源供应不稳定的问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种煤气化能源供应系统，包括煤制气系统和燃气利用系统，所述燃气利用系统包括发电系统和供热供冷系统，所述发电系统和供热供冷系统分别与所述煤制气系统的燃气排气口连通。

本实用新型实施例提供的煤气化能源供应系统，包括煤制气系统和燃气利用系统，燃气利用系统包括发电系统和供热供冷系统，发电系统与煤制气系统的燃气排气口连通，即通过煤制气系统生产获得的燃气来发电，而供热供冷系统与煤制气系统的燃气排气口连通，即通过煤制气系统生产获得的燃气来供热或供冷。因此，本实用新型实施例中煤制气系统能够给整个工业园区提供燃气、热能、电能的供应；且将煤炭转化为燃气再进行使用，使得使用过程中不会产生很大的污染问题，对环境友好，且燃气源较充足。

进一步地，所述发电系统包括空压机、燃气轮机和第一发电机，所述燃气轮机的进气口分别与所述煤制气系统的燃气排气口、所述空压机的排气口连通，所述燃气轮机与所述第一发电机传动连接。

进一步地，所述发电系统还包括第一余热锅炉、蒸汽轮机和第二发电机，所述第一余热锅炉的进气口与所述燃气轮机的燃气排气口连通，所述第一余热锅炉的排气口与所述蒸汽轮机的进气口连通，所述蒸汽轮机与所述第二发电机传动连接。

进一步地，所述供热供冷系统包括第二余热锅炉和换热器，所述第二余热锅炉的进气口与所述煤制气系统的燃气排气口连通，所述第二余热锅炉的排气口与所述换热器连通。

进一步地，所述供热供冷系统还包括热泵，所述热泵的进气口与所述蒸汽轮机的排气口连通。

进一步地，所述第二余热锅炉的排气口与所述蒸汽轮机的进气口连通。

进一步地，所述煤制气系统包括气化炉和气体冷却单元，所述气化炉的燃气排气口与所述气体冷却单元的进气口连通，所述气体冷却单元的蒸汽排气口与所述蒸汽轮机的进气口连通。

进一步地，所述气体冷却单元的蒸汽排气口与所述第二余热锅炉的进气口连通。

进一步地，所述煤制气系统还包括空分设备，所述空分设备的排气口与所述气化炉的气化剂进气口连通。

进一步地，所述空分设备为气驱空分设备，所述蒸汽轮机上开设有抽气口，所述抽气口与所述空分设备的进气口连通。

进一步地，所述蒸汽轮机的排气口与所述气化炉的气化剂进气口连通。

进一步地，所述第二余热锅炉的排气口与所述气化炉的气化剂进气口连通。

进一步地，所述空压机的排气口与所述气化炉的气化剂进气口连通。

本实用新型实施例还提供的一种工业用燃气生产及利用系统，包括上述技术方案中所述的煤气化能源供应系统；还包括：工业用能系统，所述工业用能系统包括工业用气设备、工业用电设备以及工业制热制冷设备，所述工业用气设备与所述煤制气系统的燃气排气口连通，所述工业用电设备与所述发电系统电连接，所述工业制热制冷设备与所述制热制冷单元连通；能源控制系统，所述能源控制系统包括检测模块、用气控制模块、用电控制模块以及用热用冷控制模块，所述检测模块与所述工业用气设备、所述工业用电设备以及所述工业制热制冷设备电连接，所述用气控制模块分别与所述检测模块、所述煤制气系统电连接，所述用电控制模块分别与所述检测模块、所述发电系统电连接，所述用热用冷控制模块分别与所述检测模块、所述供热供冷系统电连接。

本实用新型实施例的工业用燃气生产及利用系统，通过检测模块检测工业用气设备的实际用气量、工业用电设备的实际用电量以及工业制热制冷设备的实际用热量和用冷量，并将其相应地反馈至用气控制模块、用电控制模块以及用热用冷控制模块，用气控制模块将总的用气量、用电量、用热量以及用冷量相应地反馈至煤制气系统、发电系统以及供热供冷系统，以按需调节煤制气系统的燃气生产量、发电系统的发电量以及供热供冷系统的供热量和供冷量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例煤气化能源供应系统的连接示意图；

图2为本实用新型实施例工业用燃气生产及利用系统的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1，本实用新型实施例的煤气化能源供应系统包括煤制气系统1和燃气利用系统2，燃气利用系统2包括发电系统和供热供冷系统，发电系统和供热供冷系统分别与煤制气系统1的燃气排气口连通。

本实用新型实施例提供的煤气化能源供应系统，包括煤制气系统1和燃气利用系统2，燃气利用系统2包括发电系统和供热供冷系统，发电系统与煤制气系统1的燃气排气口连通，即通过煤制气系统1生产获得的清洁燃气来发电，而供热供冷系统与煤制气系统1的燃气排气口连通，即通过煤制气系统1生产获得的清洁燃气来供热或供冷。因此，本实用新型实施例中煤制气系统1能够给整个工业园区提供燃气、热能、电能的供应；且将煤炭转化为燃气再进行使用，使得使用过程中不会产生很大的污染问题，对环境友好，且燃气源较充足。

上述的发电系统包括空压机(即空气压缩机)21、燃气轮机22和第一发电机23，其中，燃气轮机22的进气口分别与煤制气系统1的燃气排气口、空压机21的排气口连通，燃气轮机22和第一发电机23传动连接。空压机21将空气压缩后，经空压机21的排气口排出，压缩空气与煤制气系统1排出的燃气在燃烧室内混合并燃烧，生成高温高压的气体，进入燃气涡轮膨胀后，推动叶轮转动，并带动第一发电机23的转子高速运转，从而实现发电。

进一步地，发电系统包括第一余热锅炉24、蒸汽轮机25和第二发电机26，第一余热锅炉24的进气口与燃气轮机22的燃气排气口连通，第一余热锅炉24的排气口与蒸汽轮机25的进气口连通，第二发电机26与蒸汽轮机25传动连接。燃气轮机22中膨胀做功后的高温烟气经排气口排出，并进入第一余热锅炉24内加热余热锅炉内的水，而产生高压蒸汽，该高压蒸汽进入蒸汽轮机25内，穿过固定喷嘴成为加速气流后喷射到叶片排上，使得叶片排的转子旋转，并带动第二发电机26的转子转动，从而实现发电。这种燃气轮机22与蒸汽轮机25连通发电的方案，回收了燃气轮机22排出烟气的余热，提高了能源利用率。

可选地，上述的供热供冷系统包括第二余热锅炉27和换热器28，第二余热锅炉27的进气口与煤制气系统1的燃气排气口连通，第二余热锅炉27的排气口与换热器28连通。煤制气系统1排出的部分燃气进入锅炉内然后将第二余热锅炉27内的水加热到设定温度，再将第二余热锅炉27的烟气(低温烟气)从排气口导入到换热器28内，与换热器28内的换热介质换热，如换热介质为工业用水，则换热器28可提供与工厂伴热热水。

进一步地，上述的供热供冷系统还包括热泵29，热泵29的进气口与蒸汽轮机25的排气口连通。蒸汽轮机25排出的部分蒸汽进入热泵29后，从而驱动热泵29，实现供冷或供热。此外，具体地，该热泵29为蒸汽型热泵。

上述的第二余热锅炉27的排气口与蒸汽轮机25的进气口连通，第二余热锅炉27内的冷水被加热后产生大量的蒸汽，该蒸汽经排气口导入到蒸汽轮机25内，回收第二余热锅炉27的蒸汽来补充蒸汽轮机25的进气量，提高了能源利用效率，实现了能源的梯级利用。

需要说明的是，上述的煤制气系统1包括气化炉12和气体冷却单元15，气化炉12的燃气排气口与气体冷却单元15的进气口连通，气体冷却单元15的蒸汽排气口与蒸汽轮机25的进气口连通。气体冷却单元15经蒸汽排气口排出的部分蒸汽(高压蒸汽)进入蒸汽轮机25，进一步补充蒸汽轮机25的进气量，从而回收煤制气系统1中气体冷却单元15的余热。

此外，本实用新型实施例中气体冷却单元15的蒸汽排气口与第二余热锅炉27的进气口连通。气体冷却单元15经蒸汽排气口排出的部分蒸汽(低压蒸汽)进入第二余热锅炉27内，与第二余热锅炉27内的高压蒸汽混合加压后，可用于补充蒸汽轮机25的进气量，从而进一步回收煤制气系统1中气体冷却单元15的余热，实现能源的梯级利用。

进一步地，煤制气系统1还包括空分设备17(即空气分离设备)，空分设备17与气化炉12的气化剂进气口连通，空气经空分设备17进行液化、精馏等步骤而获得富氧，将富氧导入到气化炉12内作为气化剂使用。

优选地，上述的空分设备17为气驱空分设备，蒸汽轮机25上开设有抽气口，该抽气口与空分设备17的进气口连通，通过将蒸汽轮机25内做功后的部分蒸汽抽出，并导入到空分设备17中为空分设备17提供动力，回收了蒸汽轮机25做功后的蒸汽，提高系统的能源利用率。

为了进一步增加通入气化炉12内气化剂的水蒸气含量，本实用新型实施例将蒸汽轮机25的排气口与气化炉12的气化剂进气口连通，从而将蒸汽轮机25内的部分蒸汽导入到气化炉12内。

同理，将第二余热锅炉27的排气口与气化炉12的气化剂进气口连通，回收第二余热锅炉27内的蒸汽，将其用于补充通入气化炉12内气化剂的水蒸气含量。

可选地，空压机21的排气口与气化炉12的气化剂进气口连通，空压机21排出的部分压缩空气进入气化炉12内，补充气化剂的氧气量。

此外，煤制气系统1还包括备煤单元11、气固分离单元13、排渣单元14以及气体净化单元16，备煤单元11、排渣单元14均与气化炉12连通，气固分离单元13分别与气化炉12的排气口、气体冷却单元15的进气口连通，气体净化单元16的进气口与气体冷却单元15的排气口连通。备煤单元11将煤炭破碎、筛分制得5mm以下的煤粉，并且可选择性添加一定量的工业产生的废水结晶盐或含碱垃圾，与煤粉一起进入气化炉12内，在气化炉12内与气化剂(氧气浓度为22～40mol％)发生气化反应后，灰渣(控制灰渣的残碳量＜8％)进入排渣单元14后，经排渣单元14内的等离子体熔融形成玻璃态残渣(使得废水结晶盐和供液垃圾固化在灰渣中)，作为建材使用；备煤单元11制备的煤粉进入气化炉12中，与气化剂发生煤气化反应后得到富含甲烷的粗煤气，该粗煤气进入气固分离系统中进行气固分离，气固分离系统包括一级或多级旋风分离器，粗煤气经旋风分离器进行除尘处理后，飞灰被重新导入至备煤单元11中(提高煤制气的碳转化率)，粗煤气进入到气体冷却单元15中进行换热降温，降温后的粗煤气再被导入到气体净化单元16脱除酸性气体及硫氮化合物，从而得到干净的燃气，通过管道将燃气送入各个用气设备或发电单元、供热供冷单元中。

优选地，上述的气化炉12为加压气化炉，保证了制备的燃气具有较大压力，可以通过管道输送至各用气设备，无需二次加压，保证上下游的压力匹配；同时，气化炉12加压后，更有利于煤气化反应中甲烷的生成，进一步提高燃气的热值，以提高能源的转化率。具体地，加压气化炉的操作温度可控制在800～1000℃，压力控制在1～2.5MPa。

本实用新型实施例包括一种工业用燃气生产及利用系统，该系统包括上述实施例所述的煤气化能源供应系统；还包括工业用能系统，工业用能系统包括工业用气设备、工业用电设备以及工业制热制冷设备，工业用气设备与煤制气系统1的燃气排气口连通，工业用电设备与发电系统电连接，工业制热制冷设备与制热制冷单元连通；能源控制系统，能源控制系统包括检测模块、用气控制模块、用电控制模块以及用热用冷控制模块，检测模块与工业用气设备、工业用电设备以及工业制热制冷设备电连接，用气控制模块分别与检测模块、煤制气系统1电连接，用电控制模块分别与检测模块、发电系统电连接，用热用冷控制模块分别与检测模块、供热供冷系统电连接，如图2所示。

本实用新型实施例的工业用燃气生产及利用系统，通过检测模块检测工业用气设备的实际用气量、工业用电设备的实际用电量以及工业制热制冷设备的实际用热量和用冷量，并将其相应地反馈至用气控制模块、用电控制模块以及用热用冷控制模块，用气控制模块将总的用气量、用电量、用热量以及用冷量相应地反馈至煤制气系统1、发电系统以及供热供冷系统，以按需调节煤制气系统1的燃气生产量、发电系统的发电量以及供热供冷系统的供热量和供冷量。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种煤气化能源供应系统，其特征在于，包括煤制气系统和燃气利用系统，所述燃气利用系统包括发电系统和供热供冷系统，所述发电系统和供热供冷系统分别与所述煤制气系统的燃气排气口连通。

2.根据权利要求1所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述发电系统包括空压机、燃气轮机和第一发电机，所述燃气轮机的进气口分别与所述煤制气系统的燃气排气口、所述空压机的排气口连通，所述燃气轮机与所述第一发电机传动连接。

3.根据权利要求2所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述发电系统还包括第一余热锅炉、蒸汽轮机和第二发电机，所述第一余热锅炉的进气口与所述燃气轮机的燃气排气口连通，所述第一余热锅炉的排气口与所述蒸汽轮机的进气口连通，所述蒸汽轮机与所述第二发电机传动连接。

4.根据权利要求3所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述供热供冷系统包括第二余热锅炉和换热器，所述第二余热锅炉的进气口与所述煤制气系统的燃气排气口连通，所述第二余热锅炉的排气口与所述换热器连通。

5.根据权利要求3所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述供热供冷系统还包括热泵，所述热泵的进气口与所述蒸汽轮机的排气口连通。

6.根据权利要求4所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述第二余热锅炉的排气口与所述蒸汽轮机的进气口连通。

7.根据权利要求4所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述煤制气系统包括气化炉和气体冷却单元，所述气化炉的燃气排气口与所述气体冷却单元的进气口连通，所述气体冷却单元的蒸汽排气口与所述蒸汽轮机的进气口连通。

8.根据权利要求7所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述气体冷却单元的蒸汽排气口与所述第二余热锅炉的进气口连通。

9.根据权利要求7所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述煤制气系统还包括空分设备，所述空分设备的排气口与所述气化炉的气化剂进气口连通。

10.根据权利要求9所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述空分设备为气驱空分设备，所述蒸汽轮机上开设有抽气口，所述抽气口与所述空分设备的进气口连通。

11.根据权利要求7所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述蒸汽轮机的排气口与所述气化炉的气化剂进气口连通。

12.根据权利要求7所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述第二余热锅炉的排气口与所述气化炉的气化剂进气口连通。

13.根据权利要求7所述的煤气化能源供应系统，其特征在于，所述空压机的排气口与所述气化炉的气化剂进气口连通。

14.一种工业用燃气生产及利用系统，其特征在于，包括上述权利要求1～13中任一项所述的煤气化能源供应系统；还包括：

工业用能系统，所述工业用能系统包括工业用气设备、工业用电设备以及工业制热制冷设备，所述工业用气设备与所述煤制气系统的燃气排气口连通，所述工业用电设备与所述发电系统电连接，所述工业制热制冷设备与所述制热制冷单元连通；

能源控制系统，所述能源控制系统包括检测模块、用气控制模块、用电控制模块以及用热用冷控制模块，所述检测模块与所述工业用气设备、所述工业用电设备以及所述工业制热制冷设备电连接，所述用气控制模块分别与所述检测模块、所述煤制气系统电连接，所述用电控制模块分别与所述检测模块、所述发电系统电连接，所述用热用冷控制模块分别与所述检测模块、所述供热供冷系统电连接。