專利名稱：一種火電廠利用沼氣啟、停助燃與穩燃裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于能源利用技術領域，特別涉及一種火電廠利用沼氣啟、停助燃與穩燃裝置。
背景技術：
隨著我國電力工業的迅猛發展，全國火力發電裝機總容量增長迅速，且單機容量越來越大，600MW機組日趨成為主力機組。大機組擔負越來越多的調峰任務，負荷率偏低，啟、停次數增多。機組啟、停及深度調峰用油量大幅增加。助燃油一般為0#輕柴油，價格比較昂貴，目前市場價格約為7000-8000元/噸，這增加了電廠運行成本。以某電廠600MW超臨界機組為例，冷態啟動燃用高揮發份煙煤耗油量約20噸，冷態啟動燃用無煙煤時耗油量約50噸，每月無故障穩燃用油約10噸，停機耗油約3噸。以機組每年啟、停兩次為例，每年每臺機組無故障運行燃油費用約為120 181萬元。對電站鍋爐而言，鍋爐各項熱損失中最大的一項是排煙熱損失，一般約為5 12%。通常鍋爐排煙溫度每降低10 15°c，鍋爐效率可提高0.6^1.0%。以一臺600MW機組為例，鍋爐效率每提高0.6^1.0%,則每年可節約動力煤約1.1 1.7萬噸，既能保護環境，又能給電廠帶來巨大的經濟效益。
沼氣是各種有機物在隔絕空氣，并有適宜的溫度、濕度條件下，經過微生物的發酵作用而產生的一種可燃氣體。沼氣的主要成份是甲烷、二氧化碳和硫化氫，還有少量的氨、氮、氫、一氧化碳和懸浮顆粒。因為沼氣中大量存在的二氧化碳對燃燒具有強烈的抑制作用，所以沼氣在使用中火焰溫度不高且燃燒不穩定，經過精處理后脫去沼氣中的二氧化碳和懸浮顆粒，沼氣中甲烷含量大幅增加。甲烷是一種熱值非常高的可燃氣體，以空氣作為助燃氣體其高位熱值為39808KJ/m3，低位熱值為38873KJ/m3，理論燃燒溫度為2013°C。沼氣的原料來源廣泛，價格低廉，精處理后完全可以作為一種助燃氣體替代助燃油，有利于保護環境和降低發電成本。

實用新型內容為了有效利用電站鍋爐排煙所帶余熱，減少火電機組啟、停消耗的燃油，本實用新型提出了一種火電廠利用沼氣啟、停助燃與穩燃裝置，所述的裝置結構如下:產氣池2、精處理設備4、干燥機5、壓縮機6、儲氣罐7、增壓風機8、氣槍控制閥9、沼氣槍10通過管路依次連接；所述的產氣池2還有另外一條管路通向電廠附近居民用戶3 ；所述的儲氣罐7的底部設有疏水閥14，頂部設有緊急排氣閥15，儲氣罐7配套有壓力、溫度和含氧量的參數監測設備；所述的增壓風機8設有旁路，所述的旁路上設有增壓風機旁路電動門16和一個逆止閥；在所述的壓縮機6和儲氣罐7之間安裝有第一個逆止閥12，在氣體流出增壓風機8之后和空氣進行摻混之前的管路上安裝有第二個逆止閥13，以防止氣體回流；在第二個逆止閥13和CH4濃度監測儀11之間連接有供空氣進入的支路；在所述的支路上，從靠近空氣進入端起依次安裝有空氣支路電動門18和第三個逆止閥17 ；在產氣池2和精處理設備4、精處理設備4和干燥機5、干燥機5和壓縮機6、儲氣罐7和增壓風機8之間的管路上均安裝有一個閥門，用來控制氣體的流動；在供空氣進入的支路和氣槍控制閥9之間的位置處安裝有CH4濃度監測儀11 ；所述的沼氣槍10的數目根據產氣池2的產氣率和儲氣罐7內的氣體壓力確定；產氣池2、精處理設備4、干燥機5、壓縮機6、增壓風機8、CH4濃度監測儀11、氣槍控制閥9和沼氣槍10都以硬接線的方式接入電廠DCS系統，通過電廠DCS系統實現對設備的全程監視、自動控制和連鎖保護；所述的精處理設備4用來脫除沼氣中的二氧化碳和懸浮顆粒；脫除二氧化碳時，二氧化碳的吸收采用固體吸收劑或醇胺法，所述的固體吸收劑為石灰石經煅燒后產生的氧化鈣，氧化鈣吸收二氧化碳后生成的碳酸鈣再進行煅燒生成氧化鈣，實現資源的循環利用；所述的醇胺法是利用單乙醇胺(Monoethanolamine, MEA)溶液吸收二氧化碳；所述的CH4濃度監測儀11測得的CH4濃度參數傳入電廠分布式控制系統(Distributed Control Systems; DCS),電廠DCS系統根據反饋信號控制空氣支路電動門18的開度,使CH4濃度穩定在設定值,保證燃燒的穩定；火電機組啟、停時根據產氣池2的產氣率和儲氣罐7內的氣體壓力確定投入沼氣槍10的數目，氣體量不足時投入油槍穩燃，沼氣槍10啟動前先開啟空氣支路電動門18對沼氣槍10進行吹掃。所述的產氣池2可以采用節能生物質沼氣池,所述的節能生物質沼氣池的結構如下:沼氣池22埋入地下，在其前后兩側各有一面承重墻21用于支撐沼氣池22 ;所述的承重墻21將煙氣通道23分隔為左右兩側，鍋爐排煙由一側流入，另外一側流出；或者不用承重墻，而是將沼氣池22整體懸掛布置；所述沼氣池22的外圍布置有煙氣通道23，煙氣通道23的左右兩側頂端各布置有一支吹灰槍24，吹灰槍24能夠360度自由旋轉，用來吹掃煙氣通道壁面和沼氣池壁面上的積灰；煙氣通道23底部布置有除灰口 27，用來排出吹灰槍24從煙氣通道23和沼氣池壁面上清掃下來的積灰，同時除灰口 27還用作煙氣通道23的檢修入口 ；在所述的沼氣池22的中軸處安裝有攪拌機28，所述的攪拌機28用來對沼氣池中的物料進行攪拌；在煙氣通道23的入口處布置有煙氣通道入口調節閥29 ;在煙氣通道23的出口處布置有煙氣通道出口調節閥20和鍋爐煙 26 ;通過控制所述的煙氣通道入口調節閥29和煙氣通道出口調節閥20的開度來控制引入煙氣通道23內的鍋爐排煙的煙氣量，使沼氣池22內的溫度穩定在5(T65°C的生產溫度；所述的煙氣通道23用水泥混沙子建造，表面粗糙，從而有利于除塵；在煙氣通道23的尾部布置有引風機25，為鍋爐排煙流動提供牽引動力。本實用新型的有益效果為:[0028]本實用新型利用電站鍋爐排煙余熱加熱沼氣池，有效利用了電廠鍋爐排煙的廢熱，降低了鍋爐的排煙溫度，提高了鍋爐的效率，減少了鍋爐煙囪排入大氣的粉塵，有利于保護環境；引入鍋爐排煙加熱沼氣池，降低了鍋爐排煙的溫度，提高了電廠生產效率；同時產生的沼氣分兩路流通，一路通向電廠附近居民用戶，另一路通向鍋爐，實現了工業與民用兩用的結合；因電廠機組啟、停和低負荷運行時間段基本安排在凌晨，與居民白天用氣時間錯開，不會產生用氣沖突；利用精處理過的沼氣替代大型火電廠啟、停和低負荷下的穩燃用油，用可再生能源替代了不可再生能源；本實用新型的裝置結構簡單、維護方便，其運行納入電廠DCS系統統一管理，實現了對設備的全程監視、自動控制和連鎖保護。

圖1是本實用新型的裝置結構示意圖；圖2是節能生物質沼氣池的結構示意圖；圖3是節能生物質沼氣池的側視圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的說明:實施例1:如圖1所示，本實用新型所述的裝置結構如下:根據電廠火電機組參數、沼氣池原料收集半徑、產氣率等條件計算出產氣池2的容積、儲氣罐7的容積和工作壓力、沼氣槍10的類型和替代油槍的數目等參數；產氣池2產生的沼氣分兩路流通，一路通向電廠附近居民用戶3，另一路經精處理設備4脫除二氧化碳和懸浮顆粒、再經過干燥機5脫水后轉換成高熱值潔凈沼氣；所述的高熱值潔凈沼氣經壓縮機6壓縮后進入儲氣罐7儲存；在所述的壓縮機6和儲氣罐7之間設有第一個逆止閥12，用來防止儲氣罐7內的氣體回流；所述的儲氣罐7的底部設有疏水閥14，用于日常工作疏水；頂部設有緊急排氣閥15，當儲氣罐7內的氣壓超過警戒值時緊急排氣；儲氣罐7配套有壓力、溫度和含氧量的參數監測設備；在第二個逆止閥13和CH4濃度監測儀11之間連接有供空氣進入的支路；在所述的支路上，從靠近空氣進入端起依次安裝有空氣支路電動門18和第三個逆止閥17 ；在產氣池2和精處理設備4、精處理設備4和干燥機5、干燥機5和壓縮機6、儲氣罐7和增壓風機8之間的管路上均安裝有一個閥門，用來控制氣體的流動；當火電機組需要使用燃料啟、停助燃與穩燃時，打開儲氣罐7的閥門，儲氣罐7內儲存的高熱值潔凈沼氣流經增壓風機8并經增壓風機8增壓后與空氣摻配，然后經氣槍控制閥9控制氣速后進入沼氣槍10燃燒；所述的增壓風機8設有旁路，當儲氣罐內的氣體壓力高于設定值時，增壓風機旁路電動門16打開，增壓風機8關閉；當儲氣罐壓力降低到設定值以下時，關閉增壓風機旁路電動門16，同時開啟增壓風機8增壓；儲氣罐7內儲存的高熱值潔凈沼氣經旁路流出后與空氣摻配，然后經氣槍控制閥9控制氣速后進入沼氣槍10燃燒；氣體流出增壓風機8之后和空氣進行混合之前的管路上安裝有第二個逆止閥13，在供與流經增壓風機8的高熱值潔凈沼氣摻配的空氣通過的管路上安裝有第三個逆止閥17，用來防止氣體回流；在位于高熱值潔凈沼氣與空氣摻配混合后、氣槍控制閥9之間的位置處安裝有CH4濃度監測儀11，CH4濃度監測儀11測得的CH4濃度參數傳入電廠DCS系統，電廠DCS系統根據反饋信號控制空氣支路電動門18的開度，使CH4濃度穩定在設定值，保證燃燒的穩定。沼氣槍10投入運行前，確認燃氣母管壓力正常，沼氣槍已成功吹掃，(還沒有投入無法判斷它狀況)火檢運行狀況良好。精處理設備4脫除二氧化碳時，二氧化碳的吸收采用固體吸收劑或醇胺法，采用的固體吸收劑為廉價的石灰石經煅燒后產生的氧化鈣，氧化鈣吸收二氧化碳后生成的碳酸鈣再進行煅燒生成氧化鈣，實現資源的循環利用；所述的醇胺法利用MEA溶液吸收二氧化碳;機組啟、停時根據產氣池2產氣率和儲氣罐7內的氣體壓力確定投入沼氣槍10的數目，氣體量不足時投入油槍穩燃，沼氣槍10啟動前先開啟空氣支路電動門18對沼氣槍10進行吹掃。如圖2和圖3所示，根據設計要求確定沼氣池22的容積、煙氣通道23的尺寸和引風機25的容量；將沼氣池22全部埋入地下，在其前后兩側各布置一面承重墻21，所述的承重墻21將煙氣通道23分隔為左右兩側，鍋爐排煙由一側流入，另外一側流出；或者將生物質沼氣池22整體懸掛布置，不設置承重墻21 ；在沼氣池22的中軸處安裝電動式攪拌機28，對沼氣池22中的物料進行攪拌，避免物料的受熱不均；鍋爐排煙經煙氣通道入口調節閥29引入煙氣通道23，所述的煙氣通道23用水泥混沙子建造，表面粗糙，從而有利于除塵；所述的煙氣通道23的左右兩側頂端各設置一支吹灰槍24，所述的吹灰槍24能夠360度自由旋轉；煙氣通道23的底部設置有除灰口 27 ;利用所述的吹灰槍24定期對煙氣通道23的壁面和沼氣池22的壁面上的積灰進行吹灰，吹下來的積灰從所述的除灰口 27清理出來，清理出來的灰可做為制造水泥、磚等建筑材料的原料；在煙氣通道23的尾部布置有引風機25，為鍋爐排煙流動提供牽引動力，鍋爐排煙經過引風機25后進入鍋爐煙 26排入大氣；在煙氣通道23的入口處布置有煙氣通道入口調節閥29，在煙氣通道23的出口處布置有煙氣通道出口調節閥20，通過控制所述的煙氣通道入口調節閥29和煙氣通道出口調節閥20的開度來控制引入煙氣通道的鍋爐排煙的煙氣量，使沼氣池內的溫度穩定在50 65°C的生產溫度。
權利要求1.一種火電廠利用沼氣啟、停助燃與穩燃裝置，其特征在于，所述的裝置結構如下: 產氣池(2)、精處理設備(4)、干燥機(5)、壓縮機(6)、儲氣罐(7)、增壓風機(8)、氣槍控制閥(9)、沼氣槍(10)通過管路依次連接； 所述的儲氣罐(7)的底部設有疏水閥(14)，頂部設有緊急排氣閥(15)，儲氣罐(7)配套有壓力、溫度和含氧量的參數監測設備； 所述的增壓風機(8)設有旁路，所述的旁路上設有增壓風機旁路電動門(16)和一個逆止閥； 在所述的壓縮機(6)和儲氣罐(7)之間安裝有第一個逆止閥(12)，在氣體流出增壓風機(8 )之后和空氣進行摻混之前的管路上安裝有第二個逆止閥(13 ); 在第二個逆止閥(13)和CH4濃度監測儀(11)之間連接有供空氣進入的支路；在所述的支路上，從靠近空氣進入端起依次安裝有空氣支路電動門(18)和第三個逆止閥(17)； 在產氣池(2)和精處理設備(4)、精處理設備(4)和干燥機(5)、干燥機(5)和壓縮機(6)、儲氣罐(7)和增壓風機(8)之間的管路上均安裝有一個閥門； 在供空氣進入的支路和氣槍控制閥(9)之間的位置處安裝有CH4濃度監測儀(11)； 產氣池(2)、精處理設備(4)、干燥機(5)、壓縮機(6)、增壓風機(8)、CH4濃度監測儀(11)、氣槍控制閥(9)和沼氣槍(10)都以硬接線的方式接入電廠DCS系統，通過電廠DCS系統實現對設備的全程監視、自動控制和連鎖保護。
2.根據權利要求1所述的火電廠利用沼氣啟、停助燃與穩燃裝置，其特征在于，所述的產氣池(2)還有另外一條管路通向電廠附近居民用戶(3)。
3.根據權利要求1所述的火電廠利用沼氣啟、停助燃與穩燃裝置，其特征在于，所述的沼氣槍(10)的數目根據產氣池(2)的產氣率和儲氣罐(7)內的氣體壓力確定。
4.根據權利要求1所述的火電廠利用沼氣啟、停助燃與穩燃裝置，其特征在于，所述的產氣池(2)為節能生物質沼氣池，所述的節能生物質沼氣池的結構如下: 沼氣池(22 )埋入地下，在其前后兩側各有一面承重墻(21)用于支撐沼氣池(22 );所述的承重墻(21)將煙氣通道(23)分隔為左右兩側，鍋爐排煙由一側流入，另外一側流出；或者不用承重墻，而是將沼氣池(22)整體懸掛布置； 所述沼氣池(22)的外圍布置有煙氣通道(23)，煙氣通道(23)的左右兩側頂端各布置有一支吹灰槍(24)，吹灰槍(24)能夠360度自由旋轉，用來吹掃煙氣通道壁面和沼氣池壁面上的積灰； 煙氣通道(23)底部布置有除灰口(27)，用來排出吹灰槍(24)從煙氣通道(23)和沼氣池壁面上清掃下來的積灰，同時除灰口(27)還用作煙氣通道(23)的檢修入口 ； 在所述的沼氣池(22)的中軸處安裝有攪拌機(28)，所述的攪拌機(28)用來對沼氣池中的物料進行攪拌； 在煙氣通道(23)的入口處布置有煙氣通道入口調節閥(29);在煙氣通道(23)的出口處布置有煙氣通道出口調節閥(20)和鍋爐煙囪(26)； 所述的煙氣通道(23)用水泥混沙子建造，表面粗糙，從而有利于除塵；在煙氣通道(23)的尾部布置有引風機(25)，為鍋爐排煙流動提供牽弓I動力。
專利摘要本實用新型公開了火電廠利用沼氣啟、停助燃與穩燃裝置，屬于能源利用技術領域。裝置結構如下產氣池、精處理設備、干燥機、壓縮機、儲氣罐、增壓風機、氣槍控制閥、沼氣槍通過管路依次連接；產氣池有另一條管路通向電廠附近居民用戶；儲氣罐的底部有疏水閥，頂部有緊急排氣閥；增壓風機有旁路；壓縮機和儲氣罐之間、氣體流出增壓風機之后和空氣進行摻混之前的管路上安裝有逆止閥；增壓風機后有供空氣進入的支路；在供空氣進入的支路和氣槍控制閥之間有CH4濃度監測儀；各種裝置以硬接線的方式接入電廠DCS系統，從而實現對設備的全程監視、自動控制和連鎖保護。本裝置結構簡單、維護方便，能自動控制，提高了電廠鍋爐的效率，降低了能耗。
文檔編號C12M1/02GK202912952SQ2012204885
公開日2013年5月1日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者譚巍, 李季, 朱勇, 宋景慧, 楊勇平 申請人:華北電力大學, 廣東電網公司電力科學研究院