[實用新型]一種生物質加壓流化床氣化燃氣輪機聯合循環發電系統

有效

• 申請號: 201320424249.6
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN203403070U
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 樸桂林;陳麗芳
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C10J3/54
• 分類號: C10J3/54;C10J3/84;F02C6/18;F01K11/02;F01D15/10
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本實用新型涉及一種新型生物質氣化的循環發電系統，具體涉及一種生物質加壓流化床氣化燃氣輪機聯合循環發電系統。

背景技術

目前，能源問題已經成為世界各國普遍關注的焦點，由于一次能源的相對短缺，開發可再生能源成為世界各國能源戰略的重要組成部分。生物質是唯一可存儲的可再生能源，也屬于綠色能源。利用生物質發電既可以節省化石能源，又可以減少有害廢棄物的排放，具有很高的經濟價值，對環境保護具有重要意義。

隨著國家對生物質利用技術的重視與研究，我國生物質發電迅速發展，主要以直接燃燒發電和氣化發電為主。直接燃燒發電是將生物質原料送至鍋爐燃燒后產生蒸汽通過蒸汽輪機發電，這種技術的發電效率較低，只有20%左右，對生物質原料的需求量很大。同時，由于生物質具有密度小、體積大的特點，其運輸成本高，限制了生物質的收集運輸半徑不宜過大。而且直接燃燒仍然給環境帶來極大的污染，能源利用率低下。

生物質氣化發電技術的基本原理是把生物質在氣化爐中氣化，轉化為可燃氣，再將凈化后的氣體直接送入內燃機、燃氣輪機的燃燒室中燃燒發電。氣化發電解決了生物質難于燃燒利用而且分布分散的問題，同時充分發揮燃氣發電技術設備緊湊且污染少的優點，是生物質能最有效最潔凈的利用方法之一。但是生物質燃氣的特點是熱值低、雜質含量高，一般小型燃氣輪機的效率僅為25%左右，現在所采用的常壓氣化和燃氣降溫氣化技術，總體效率一般低于35%。因此有必要改進生物質發電的技術，提高生物質發電總體效率，增大生物質發電裝機容量，降低傳統污染物和溫室氣體的排放。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種生物質氣化發電的系統，將生物質以加壓氣流輸送的方式送至加壓氣化爐氣化，燃氣經除塵、除焦油和凈化后利用燃氣輪機和余熱鍋爐聯合循環發電，提高發電效率和系統的能量利用率。

為實現上述目的，本實用新型針對所存在的技術問題提出的解決方案為：提出一種新型生物質氣化發電的系統——生物質加壓流化床氣化燃氣輪機聯合循環發電技術，包括生物質進料、生物質氣化、氣體凈化、燃氣輪機發電、利用余熱發電五部分。將生物質原料收集并預處理后，采用加壓氣流輸送的進料方式送至氣化裝置，使原料輸送壓力與氣化爐壓力一致。氣化爐采用加壓多管式內循環流化床，通入空氣進行氣化，生物質在氣化爐氣化生成高溫可燃氣體，氣化后剩余的灰及時排到爐外，同時通過熱回收裝置回收熱量，降低生成氣體的溫度。生成的可燃氣組分主要為CO、CH₄、H₂、CO₂等，同時含有少量焦油，需進行除塵和除焦油才可用于發電。凈化后的氣體進入燃氣輪機發電機組發電，燃氣輪機發電機組排出的高溫煙氣利用余熱回收裝置回收熱量。發電設備的余熱和氣化爐出口高溫燃氣的顯熱通過余熱鍋爐和過熱器產生蒸汽，推動蒸汽輪機轉動進行發電。

具體方案如下：

一種生物質加壓流化床氣化燃氣輪機聯合循環發電系統，包括原料斗、破碎機，常壓料斗、變壓倉、計量斗、空壓機、加壓氣化爐、熱回收裝置、旋風分離器、回料閥、陶瓷多管除塵器、焦油分離器、焦油噴射器、回收裝置、燃氣凈化器、燃氣增壓機、燃氣輪機發電機組、余熱鍋爐和蒸汽輪機發電機組，其中：原料斗的下部連接破碎機用于生物質原料破碎，破碎后的顆粒依次通過常壓料斗、變壓倉和計量斗，并采用加壓氣流輸送的進料方式從加壓氣化爐底部進入；同時空壓機提供的壓縮空氣從底部加入加壓氣化爐內，生物質在加壓氣化爐中發生氣化反應，生成高溫的可燃氣體，在加壓氣化爐的出口處設置熱回收裝置，利用水系統回收高溫燃氣顯熱，回收的熱量通過余熱鍋爐產生蒸汽驅動蒸汽輪機發電，氣化后剩余的灰及時排出爐外；降溫后的燃氣進入旋風分離器，除去氣體中攜帶的固體顆粒，氣固分離后收集的未反應殘炭通過回料閥回到加壓氣化爐進一步反應；經過旋風分離器的燃氣再通入陶瓷多管除塵器進行除塵，除塵后的燃氣進入焦油分離器：分離出的焦油通過回收裝置收集，或者通過焦油噴射器回到加壓氣化爐中進一步反應，這時需要空壓機提供壓縮空氣對焦油進行霧化；分離出的燃氣通入充填了活性炭的燃氣凈化器進行凈化，除去氣體中的HCL、H₂S、COS和超細微小顆粒；凈化后的氣體通過燃氣增壓機提高壓力，使燃氣壓力和燃氣輪機發電機組中的空壓機壓力一致，增壓后的燃氣被送至燃氣輪機發電機組發電，發電后排出的高溫煙氣通過余熱鍋爐進行熱回收，產生蒸汽并送至蒸汽輪機發電機組發電，形成聯合循環發電，剩余尾氣通過煙囪排出。

本實用新型所述的生物質氣化聯合循環發電技術，具有以下優點：