CN108869040A - 一种用于氧化铝厂热电联供的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于氧化铝厂热电联供的方法，在传统的燃机联合循环热电联供***基础上，进行适当的工艺调整，根据高压溶出***的需要来确定燃气轮机的功率和排烟参数。本发明的主要优点在于可以针对氧化铝高压溶出***可以实现热电兼顾平衡以及孤网运行；同时，在节能和环保方面，与传统氧化铝厂燃煤自备热电厂相比，燃机联合循环热电联供***具有综合热效率高、排放烟气洁净以及占地小等优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于氧化铝厂热电联供的新工艺方法，具体说是一种用于氧化铝高压溶出***的燃机联合循环热电联供***。
背景技术
氧化铝厂的用热，通常由自备热电厂以热电联产的方式进行供给。近年来，氧化铝能量消耗大幅度降低，其所需要的高压蒸汽(溶出用)参数也有很大变化：用户处压力为8.59MPa、温度为300℃。低压蒸汽用量很小，甚至只在氧化铝工艺***启动时才消耗一定量的低压蒸汽。因此，自备热电厂在上述供热模式下很难实现热电兼顾、热电平衡供应的要求。同时，随着环保要求的逐年提高，燃煤热电厂在环保设施方面的投资及运行均增加氧化铝的单位生产成本。
与传统的燃煤自备热电厂供热的模式相比，燃机联合循环热电联供***热效率高、排放污染低，在压力为8.59MPa、温度为300℃的高压溶出生产工艺条件下，可以实现氧化铝项目热电兼顾平衡以及孤网运行，对氧化铝项目建设与运行均具有较高的经济和社会意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明一种用于氧化铝高压溶出***的燃机联合循环热电联供***，目的是实现高压溶出***热电兼顾平衡，提高热电联供综合热效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
在传统的燃机联合循环热电联供***基础上，取消蒸汽轮机，保留燃气轮机和高压余热锅炉，以及相关辅助设备。
根据高压溶出***所需要的压力为8.59MPa、温度为300℃的高压蒸汽流量，设定燃气轮机的燃气消耗量，即根据高压蒸汽的需求来确定燃气轮机的功率和排烟参数。
具体技术方案如下：
一种用于氧化铝厂热电联供的方法，燃气轮机驱动压气机，将大气中吸入的空气压缩升压后送入燃烧室，与喷入的燃气混合燃烧；燃烧产生的高温烟气进入燃气轮机膨胀做功，将燃烧产生的热能转换成对外输出的机械功，通过燃机发电机进行发电，实现机械能向电能的转换；膨胀做功后高温烟气进入余热锅炉，产出高压溶出工艺所要求的高压蒸汽，送入高压溶出***；高压溶出***的合格冷凝水，送至除氧器进行除氧后，经给水泵加压，送至余热锅炉，循环使用；除氧器所需低压蒸汽，由高压蒸汽经减温减压器进行制备，减温减压器所需要的减温水取自给水泵出口母管的高压给水；
由余热锅炉作为氧化铝工艺高压溶出***的汽源，根据氧化铝高压溶出***对高压蒸汽的要求，设定供应蒸汽参数，主要包括流量q0、压力p0和温度t0，在设定蒸汽参数基础上，计算并设定合适的烟气焓降Δh和烟气流量V0；
高压蒸汽热源来自于燃气轮机排出的高温烟气，根据供热和供电平衡进行燃机循环计算，确定燃机功率Pe、排烟量V1、排烟温度t1、排烟压力p1；根据设定蒸汽参数、计算烟气参数、燃机排烟参数，进行余热锅炉设计计算及选型。
所述燃气轮机的功率和排烟参数是根据高压溶出***对蒸汽参数的要求而确定的，与常规标准的燃气机型相比，所述燃气轮机的排烟温度将适当提高，功率将适当降低，以到达氧化铝生产的供热供电平衡点。
余热锅炉数量大于二台，单台余热锅炉蒸发量为蒸汽需用量的75％～100％。
本发明进一步公开了一种实现所述方法的装置，包括燃气轮机、压气机、燃机发电机、热锅炉、除氧器及除氧水箱、给水泵、减温减压器；燃气轮机驱动压气机，将大气中吸入的空气压缩升压后送入燃烧室，与喷入的燃气混合燃烧；燃烧产生的高温烟气进入燃气轮机膨胀做功，将燃烧产生的热能转换成对外输出的机械功，通过燃机发电机进行发电，实现机械能向电能的转换；膨胀做功后高温烟气进入余热锅炉，产出高压溶出工艺所要求的高压蒸汽，送入高压溶出***；高压溶出***的合格冷凝水，送至除氧器及除氧水箱进行除氧后，经给水泵加压，送至余热锅炉，循环使用；除氧器所需低压蒸汽，由高压蒸汽经减温减压器进行制备，减温减压器所需要的减温水取自给水泵出口母管的高压给水。
本发明的优点是：1、针对氧化铝高压溶出***可以实现热电兼顾平衡以及孤网运行；2、节能，燃机联合循环热电联供***综合热效率可＞70％；3、环保，燃气设备排放烟气较为洁净；4、占地小，燃机联合循环热电联供***无需煤堆场、灰渣堆场、脱硫***等设施，占地约为同发电容量燃煤电厂的三分之一。
附图说明
图1为主要设备选型计算框图；
图2是本专利所述用于氧化铝高压溶出***的燃机联合循环热电联供***的工艺流程图。
图中：1.燃气轮机；2.压气机；3.燃机发电机；4.余热锅炉；5.除氧器及除氧水箱；6.给水泵；7.减温减压器；8.燃烧室；9.过滤器；10.高压溶出***。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，根据氧化铝高压溶出***对高压蒸汽的要求，设定供应蒸汽参数，主要包括流量q0、压力p0和温度t0，在设定蒸汽参数基础上，计算并设定合适的烟气焓降Δh和烟气流量V0。根据供热和供电平衡进行燃机循环计算，确定燃机功率Pe、排烟量V1、排烟温度t1、排烟压力p1。根据设定蒸汽参数、计算烟气参数、燃机排烟参数等基础条件，进行余热锅炉设计计算及选型。
如图2所示，燃气轮机1驱动压气机2，将大气中吸入的空气压缩升压后经过滤器9送入燃烧室8，与喷入的燃气混合燃烧。燃烧产生的高温烟气进入燃气轮机膨胀做功，将燃烧产生的热能转换成对外输出的机械功，通过燃机发电机3进行发电，实现机械能向电能的转换。膨胀做功后高温烟气进入余热锅炉4，产出高压溶出***10工艺所要求的高压蒸汽，送入高压溶出***。高压溶出***的合格冷凝水，送至除氧器及除氧水箱5进行除氧后，经给水泵6加压，送至余热锅炉4循环使用。除氧器所需低压蒸汽，由高压蒸汽经减温减压器7进行制备，减温减压器7所需要的减温水取自给水泵出口母管的高压给水。
所述燃气轮机1的功率和排烟参数是根据高压溶出***对蒸汽参数的要求而确定的，根据现阶段氧化铝工程的用热用电平衡特点，与常规标准的燃气机型相比，本发明所述燃气轮机1的排烟温度将适当提高，功率将适当降低，以到达氧化铝生产的供热供电平衡点。
所述余热锅炉3的选型，是根据高压溶出***对蒸汽参数和燃气轮机1的排烟参数计算而得，为保证生产用热的连续型，余热锅炉数量宜大于二台，单台余热锅炉蒸发量为蒸汽需用量的75％～100％。
所述压气机2、燃机发电机3、除氧器及除氧水箱5、给水泵6、减温减压器7均为常规标准设备。
Claims (4)
1.一种用于氧化铝厂热电联供的方法，其特征在于：
燃气轮机驱动压气机，将大气中吸入的空气压缩升压后送入燃烧室，与喷入的燃气混合燃烧；燃烧产生的高温烟气进入燃气轮机膨胀做功，将燃烧产生的热能转换成对外输出的机械功，通过燃机发电机进行发电，实现机械能向电能的转换；膨胀做功后高温烟气进入余热锅炉，产出高压溶出工艺所要求的高压蒸汽，送入高压溶出***；高压溶出***的合格冷凝水，送至除氧器进行除氧后，经给水泵加压，送至余热锅炉，循环使用；除氧器所需低压蒸汽，由高压蒸汽经减温减压器进行制备，减温减压器所需要的减温水取自给水泵出口母管的高压给水；
由余热锅炉作为氧化铝工艺高压溶出***的汽源，根据氧化铝高压溶出***对高压蒸汽的要求，设定供应蒸汽参数，主要包括流量q0、压力p0和温度t0，在设定蒸汽参数基础上，计算并设定合适的烟气焓降Δh和烟气流量V0；
高压蒸汽热源来自于燃气轮机排出的高温烟气，根据供热和供电平衡进行燃机循环计算，确定燃机功率Pe、排烟量V1、排烟温度t1、排烟压力p1；根据设定蒸汽参数、计算烟气参数、燃机排烟参数，进行余热锅炉设计计算及选型。
2.根据权利要求1所述用于氧化铝厂热电联供的方法，其特征在于：
所述燃气轮机的功率和排烟参数是根据高压溶出***对蒸汽参数的要求而确定的，与常规标准的燃气机型相比，所述燃气轮机的排烟温度将适当提高，功率将适当降低，以到达氧化铝生产的供热供电平衡点。
3.根据权利要求1所述用于氧化铝厂热电联供的方法，其特征在于：
余热锅炉数量大于二台，单台余热锅炉蒸发量为蒸汽需用量的75％～100％。
4.一种实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于：包括燃气轮机、压气机、燃机发电机、热锅炉、除氧器及除氧水箱、给水泵、减温减压器；燃气轮机驱动压气机，将大气中吸入的空气压缩升压后送入燃烧室，与喷入的燃气混合燃烧；燃烧产生的高温烟气进入燃气轮机膨胀做功，将燃烧产生的热能转换成对外输出的机械功，通过燃机发电机进行发电，实现机械能向电能的转换；膨胀做功后高温烟气进入余热锅炉，产出高压溶出工艺所要求的高压蒸汽，送入高压溶出***；高压溶出***的合格冷凝水，送至除氧器及除氧水箱进行除氧后，经给水泵加压，送至余热锅炉，循环使用；除氧器所需低压蒸汽，由高压蒸汽经减温减压器进行制备，减温减压器所需要的减温水取自给水泵出口母管的高压给水。
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