[發明專利]一種生物質燃氣與天然氣耦合發電裝置

在審

• 申請號: 201811212573.5
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN111075566A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 蔡磊;鄭莉;管延文;劉文斌
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F01D15/10;C10J3/20;C10J3/56;C10J3/72;C10J3/84
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孫楊柳;曹葆青

本發明公開了一種生物質燃氣與天然氣耦合發電裝置，包括聯合循環發電裝置和生物質氣化裝置；所述聯合循環發電裝置包括壓氣機、燃氣輪機燃燒室、燃氣輪機透平機、分離器、余熱鍋爐、蒸汽輪機、冷凝器和水泵；所述生物質氣化裝置包括生物質加料料斗、生物質氣化爐、旋風分離器和燃氣壓縮機；本發明利用燃氣輪機透平機出口的高溫煙氣作為生物質氣化的氣化劑，并為氣化過程提供熱量，不再需要利用外部熱源為生物質氣化過程提供熱量，大大降低了生物質氣化的能耗，并將氣化后的生物質燃氣和天然氣混合燃燒用于聯合循環發電，實現了生物質能高效利用，并提高了天然氣電廠的能源綜合利用效率。

技術領域

本發明屬于生物質氣化發電領域，更具體地，涉及一種生物質燃氣與天然氣耦合發電裝置及方法。

背景技術

目前，全球能源需求量的持續高漲與化石能源緊缺之間的矛盾愈發尖銳。而生物質能源，作為僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源，由于蘊藏量豐富、CO₂零排放等特點，將成為支撐全球經濟可持續發展的理想選擇。

生物質不僅包括農作物、木材、海藻等本原型農林水產資源，還包括紙漿廢物、酒精發酵殘渣等工業有機廢物、城市生活垃圾、污泥和人畜糞便等。生物質資源儲量豐富，分布廣泛，具有可再生性、可儲存性和利用技術多樣性等優點。

生物質發電是生物質資源化利用的一種有效形式，生物質發電的電能質量好、發電可靠性高，技術也相對成熟，是我國建設生態文明、實現可持續發展的能源戰略選擇之一。生物質氣化發電技術是生物質能高效潔凈利用的一種重要方式，它具有3個方面的特點：①技術靈活性好，生物質氣化發電技術可以采用燃氣輪機，也可以采用內燃機，還可以結合余熱鍋爐和蒸汽發電系統；②具有較好的潔凈性，可以有效的減少SO₂等有害氣體的排放，而且氣化過程一般溫度較低，NO₂的生成量很少，所以能有效控制NO₂的排放；③經濟性好。生物質氣化發電技術靈活、簡單，比其它可再生能源發電技術投資更小現行的生物質氣化技術仍然面臨一些問題，如需提供氣化高溫以及氣化劑,實現低成本的生物質高效氣化是目前的一大熱點。

天然氣電廠具有啟停迅速、運行方式靈活、能源利用效率高、造價低、廠區面積小且清潔環保等優勢。雖然天然氣發電具有諸多優勢，但與已發展完善的燃煤發電相比成本較高，天然氣價格影響著燃氣發電經濟性。目前天然氣價格偏高決定了天然氣發電燃料成本較高。若用生物質燃氣耦合天然氣進行聯合循環發電，可有效降低發電成本。

發明內容

本發明解決了現有技術中生物質燃氣發電過程中生物質氣化需要額外外加熱源提供氣化能量，以及使用氧氣、水蒸氣等氣化劑氣化制備氣化劑工藝復雜且昂貴的問題，還有天然氣發電成本高的技術問題，同時也解決了生物質利用的技術難題，有效的利用了生物質能源。

按照本發明的第一方面，提供一種生物質燃氣與天然氣耦合發電裝置，包括聯合循環發電裝置和生物質氣化裝置；所述聯合循環發電裝置包括壓氣機、燃氣輪機燃燒室、燃氣輪機透平機、分離器、余熱鍋爐、蒸汽輪機、冷凝器和水泵；所述生物質氣化裝置包括生物質加料料斗、生物質氣化爐、旋風分離器和燃氣壓縮機；

所述壓氣機的出口端連接燃氣輪機燃燒室，所述壓氣機用于將空氣壓縮后，輸至燃氣輪機燃燒室中作為燃燒氧化劑；所述燃氣輪機燃燒室的出口端與燃氣輪機透平機連接，所述燃氣輪機透平機用于將燃燒產生的煙氣進行膨脹做功，驅動發電機發電；所述燃氣輪機透平機的出口端連接分離器；所述分離器的出口端分別與余熱鍋爐和生物質氣化爐連接，所述分離器用于將燃氣輪機透平機出口的煙氣分別輸送至余熱鍋爐和生物質氣化爐中；所述余熱鍋爐用于將煙氣與水換熱產生水蒸氣驅動蒸汽輪機發電；所述冷凝器與蒸汽輪機連接，用于將水蒸氣冷凝成液態；所述水泵與冷凝器連接，用于將液態水泵至余熱鍋爐中；