[發(fā)明專利]基于有機朗肯循環(huán)的生物質(zhì)氣化發(fā)電余熱回收利用系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710025670.2
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106701203A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王奪;趙英汝;李寧;楊凱;劉美麗;王泉敏
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學;西安陜鼓動力股份有限公司
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/84;F01D15/10;F02C6/00;F02B63/04
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務(wù)所(普通合伙)35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)氣化發(fā)電，尤其是涉及一種基于有機朗肯循環(huán)的生物質(zhì)氣化發(fā)電余熱回收利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著全球能源危機的加劇，生物質(zhì)能源的高效轉(zhuǎn)換和清潔利用日益受到全世界的重視，開發(fā)和利用生物質(zhì)能已成為各國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。生物質(zhì)是植物通過光合作用而形成的有機物，是一種包括所有動植物和微生物的可再生能源。近年來，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民收入快速增長，生活水平穩(wěn)步提高，廣大農(nóng)村開始逐漸使用天然氣、電力作為主要用能，取代了傳統(tǒng)的燃燒生物質(zhì)為主的能源利用方式。用能形式的巨大轉(zhuǎn)變使大量秸稈堆積在田間，這些秸稈通常采用露天焚燒的方式處理，不僅造成了嚴重的能源浪費，也帶來了巨大的環(huán)保壓力。生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，將生物質(zhì)氣化與發(fā)電技術(shù)結(jié)合在一起，其中的生物質(zhì)氣化技術(shù)能夠?qū)U棄的農(nóng)林生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為富含CO、H₂的可燃氣體，稱之為生物質(zhì)氣化氣，氣化氣經(jīng)凈化除塵和脫焦處理后，進入內(nèi)燃機或燃氣輪機中燃燒，帶動發(fā)電機輸出電力。一般地生物質(zhì)氣化氣離開氣化爐后的溫度通常高達600℃以上，氣化氣將被引入到噴淋塔中，通過噴淋水直接將氣化氣冷凝至常溫，這一過程有大量的物理熱損失。在內(nèi)燃機或燃氣輪機中，排煙溫度常高達500℃以上，如此高的排煙溫度如果不進行回收利用的話，也是一種較大的能源浪費，降低了生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟性。因此，通過合適的能量回收裝置，將這兩部分能量進行回收并用于發(fā)電，可以極大地提高生物質(zhì)氣化發(fā)電效率。

有機朗肯循環(huán)能夠利用較低溫度的熱源，基于低沸點的有機工質(zhì)，將這些低品位熱能轉(zhuǎn)化高品位的電能，從而可以將原來廢氣的低品位熱能再生后以電能的形式輸出。

中國專利CN102183010A公開一種具有煙氣余熱回收功能的生物質(zhì)發(fā)電汽水系統(tǒng)。包括冷凝式凝結(jié)水加熱器，冷凝式凝結(jié)水加熱器包括外殼，外殼內(nèi)設(shè)置有上下連通的交換腔和疏水腔，生物質(zhì)鍋爐的煙氣出口與交換腔連通，交換腔中設(shè)置有豎向布置凝結(jié)水盤管且在交換腔的外殼上設(shè)置有上下布置的凝結(jié)水出口和凝結(jié)水入口，疏水腔的外殼上設(shè)置有上下布置的煙氣出口和煙氣冷凝水出口；凝結(jié)水出口接除氧器，凝結(jié)水入口接汽封加熱器。該發(fā)明可及時排掉煙氣冷凝水，增強了加熱器的防積灰和耐腐蝕性能，節(jié)約的回熱抽汽全用作發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供基于有機朗肯循環(huán)的生物質(zhì)氣化發(fā)電余熱回收利用系統(tǒng)。

本發(fā)明設(shè)有生物質(zhì)給料機、鼓風機、料倉、氣化爐、一級旋風分離器、二級旋風分離器、儲灰室、工質(zhì)過熱器、氣化氣凈化系統(tǒng)、引風機、儲氣柜、內(nèi)燃機或燃氣輪機發(fā)電機組、工質(zhì)預(yù)熱器、汽輪機發(fā)電機組、工質(zhì)冷凝器和工質(zhì)壓縮機；所述料倉與生物質(zhì)給料機相連，生物質(zhì)給料機與氣化爐相連，鼓風機的入口與氣化爐連接，氣化爐的出口與一級旋風分離器的入口連接，一級旋風分離器的氣體出口與二級旋風分離器的入口連接，一級旋風分離器和二級旋風分離器的灰出口與儲灰室連接；二級旋風分離器的出口與工質(zhì)過熱器的氣化氣入口連接，工質(zhì)過熱器的氣化氣出口與氣化氣凈化系統(tǒng)的入口連接，氣化氣凈化系統(tǒng)的出口與引風機的入口連接，引風機的出口與儲氣柜的入口連接，儲氣柜的出口與內(nèi)燃機或燃氣輪機發(fā)電機組的入口連接，內(nèi)燃機或燃氣輪機發(fā)電機組的出口與工質(zhì)預(yù)熱器的入口連接，工質(zhì)預(yù)熱器的煙氣出口排放尾氣，工質(zhì)預(yù)熱器的工質(zhì)出口與工質(zhì)過熱器的工質(zhì)入口連接，工質(zhì)過熱器的工質(zhì)出口與汽輪機發(fā)電機組的入口連接，汽輪機發(fā)電機組的出口與工質(zhì)冷凝器的入口連接，工質(zhì)冷凝器的出口與工質(zhì)壓縮機的入口連接，工質(zhì)壓縮機的出口與工質(zhì)預(yù)熱器的工質(zhì)入口連接。

本發(fā)明是對現(xiàn)有生物質(zhì)氣化發(fā)電的過程余熱，包括生物質(zhì)氣化氣降溫過程的物理熱和內(nèi)燃機或燃氣輪機排煙的物理熱，基于有機朗肯循環(huán)進行回收利用。具有以下主要特點：

1)利用內(nèi)燃機或燃氣輪機排放的煙氣對有機朗肯循環(huán)工質(zhì)進行預(yù)熱，利用旋風分離器出口的高溫氣化氣對工質(zhì)進行過熱，充分利用煙氣和氣化氣的余熱；

2)生物質(zhì)氣化氣在內(nèi)燃機或燃氣輪機中燃燒后，排放的煙氣溫度達到400℃以上，經(jīng)換熱后降低至150℃以下，直接排放，充分利用了這部分能量；

3)生物質(zhì)氣化氣從一級、二級旋風分離器離開后的溫度通常超過600℃，通過工質(zhì)過熱器將熱量傳遞給工質(zhì)，氣化氣的溫度降低至350℃，這樣的溫度可以保證氣化氣中的焦油不會冷凝，不會造成換熱管道的結(jié)焦、阻塞；

4)生物質(zhì)氣化裝置可以采用上吸式氣化爐、下吸式氣化爐、鼓泡流化床氣化爐和循環(huán)流化床氣化爐。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：