專利名稱：一種生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝及其發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電工藝及其發(fā)電系統(tǒng)，特別是涉及一種生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝及其發(fā) 電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
新能源技術(shù)作為二十一世紀(jì)世界經(jīng)濟發(fā)展中最具影響的技術(shù)之一，人類最終將依靠新能 源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來解決全球的能源危機和環(huán)境污染問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。國家鼓勵的可再生 能源中，最大一塊就是生物質(zhì)能的發(fā)電和利用，我國擁有豐富的生物質(zhì)能資源，據(jù)測算，我 國理論生物質(zhì)能資源為50億噸左右。目前，可供利用開發(fā)的生物質(zhì)能資源主要為生物質(zhì)廢棄 物，包括農(nóng)作物秸稈、谷殼、薪柴、工業(yè)有機廢棄物和城市固體有機垃圾等。面對經(jīng)濟發(fā)展 中如影隨形的高消耗、高污染和資源環(huán)境約束問題，近年來，中國開始尋求經(jīng)濟增長模式的 全面轉(zhuǎn)變，走節(jié)約型發(fā)展道路。循環(huán)經(jīng)濟是一種以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，以" 減量化、再利用、資源化"為原則，以低消耗、低排放、高效率為基本特征，符合可持續(xù)發(fā)展 理念的經(jīng)濟增長模式，是對"大量生產(chǎn)、大量消費、大量廢棄"的傳統(tǒng)增長模式的根本變革。 生物質(zhì)能是一個重要的能源，預(yù)計到下世紀(jì)，世界能源消費的40%來自生物質(zhì)能，我國有豐 富的生物質(zhì)能資源，我國農(nóng)村能源的70%是生物質(zhì)，僅農(nóng)村秸桿每年總量達(dá)6億多噸。隨著 經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，環(huán)境保護(hù)意識的加強，對生物質(zhì)能的合理、高效開發(fā)利 用，必然愈來愈受到人們的重視。目前，生物質(zhì)氣化發(fā)電的應(yīng)用是潔凈利用生物質(zhì)能的有效方法之一，它可以在不產(chǎn)生污 染的情況下把生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能，達(dá)到從低品位能源獲取高品位能源的目的。特別是小型 生物質(zhì)氣化發(fā)電工藝及發(fā)電系統(tǒng)，簡單、靈活，比較容易推廣應(yīng)用。伹中、大型生物質(zhì)氣化 發(fā)電工藝及發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電量一般為》2MW，在實際產(chǎn)業(yè)化過程中遇到很多現(xiàn)實問題，主要 表現(xiàn)在如下幾個方面(1) ，系統(tǒng)利用效率偏低， 一般只有15%左右，對這個問題曾經(jīng)試圖通過增加余熱鍋爐和 蒸汽輪機發(fā)電來提高效率，但系統(tǒng)不穩(wěn)定，達(dá)不到效果；(2) ，在氣化、凈化過程中產(chǎn)生大量的灰渣、污泥、有機污水、焦油等廢棄物，這些廢 棄物含有很高的熱量未被利用，雖然一部分可用來做肥料還田、也有一部分作為工業(yè)原料， 如保溫材料、煉鋼材料等，但大部分的廢棄物沒法利用，嚴(yán)重影響了電廠的正常運行，也 給環(huán)境帶來一定的危害；(3) ，氣體內(nèi)燃機發(fā)電過程中效率也不高， 一般為30%左右，大部分的熱量從尾氣和冷卻水中散失掉了。綜上，目前的中、大型生物質(zhì)氣化發(fā)電工藝及系統(tǒng)還存在很多問題沒解決，電廠的運行 費用過高，效率低下，如果不進(jìn)一步提升效率，就很難商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化推廣。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝及其發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電效率高，運行穩(wěn)定， 廢棄物可被高效回收利用，環(huán)保無污染。本發(fā)明的技術(shù)方案可以通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn)， 一種生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝，其特 征在于包括如下步驟(1) 將生物質(zhì)原料進(jìn)行氣化，轉(zhuǎn)換為可燃?xì)怏w，然后經(jīng)除塵、除焦凈化后再送入氣體內(nèi)燃 機組中發(fā)電；(2) 將生物質(zhì)原料或步驟1所述的氣化發(fā)電過程中產(chǎn)生的灰渣，或二者的混合物送入蒸汽 鍋爐中燃燒產(chǎn)生過熱蒸汽，即在蒸汽鍋爐中，可以僅燃燒氣化發(fā)電過程中產(chǎn)生的灰渣，還可 以燃燒生物質(zhì)原料及灰渣的混合物，主要根據(jù)所要求的發(fā)電量來靈活控制；將步驟1所述的 氣體內(nèi)燃機組的排氣余熱通入余熱鍋爐中產(chǎn)生過熱蒸汽；(3) 將步驟2所述的蒸汽鍋爐和余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽一起送入汽輪發(fā)電機組中發(fā)電。 本發(fā)明充分利用了生物質(zhì)能氣化發(fā)電過程中各處理環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的熱能和產(chǎn)物，循環(huán)發(fā)電，使發(fā)電效率大大提高、充分利用了廢棄物，降低了運行成本。本發(fā)明步驟2所述的氣化發(fā)電過程中產(chǎn)生的灰渣包括步驟1中所述的生物質(zhì)原料氣化后 產(chǎn)生的干灰渣及所述的可燃?xì)怏w凈化后產(chǎn)生的濕灰渣。本發(fā)明可以做以下的改進(jìn)為了進(jìn)一步利用發(fā)電過程中產(chǎn)生的余熱，在所述的步驟2中， 可以將所述的氣化爐出口的高溫燃?xì)庥酂嵯人腿霟峤粨Q器中產(chǎn)生汽水混合物，該汽水混合物 再送入余熱鍋爐或蒸汽鍋爐中，或者分別送到余熱鍋爐和蒸汽鍋爐中，進(jìn)一步產(chǎn)生過熱蒸汽， 然后轉(zhuǎn)入步驟3中推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。本發(fā)明還可以作如下改進(jìn)將步驟1所述的氣體內(nèi)燃機組在循環(huán)冷卻過程中產(chǎn)生的熱水 熱能轉(zhuǎn)換為電能，即可以將上述熱水通過熱交換設(shè)備與膨脹發(fā)電裝置的介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從 而讓熱交換后的介質(zhì)蒸汽推動膨脹發(fā)電裝置發(fā)電，如推動螺桿膨脹發(fā)電機組來產(chǎn)生電能，而 熱交換降溫后的水繼續(xù)用來冷卻氣體內(nèi)燃機組，如此不斷循環(huán)，達(dá)到充分利用熱水余熱的目 的。本發(fā)明還可以進(jìn)一步作如下改進(jìn)步驟3所述的汽輪發(fā)電機組在工作過程中也產(chǎn)生一些 熱水，如汽輪機在循環(huán)冷卻過程中產(chǎn)生的熱水，本發(fā)明將這些熱水熱能也用來發(fā)電將汽 輪發(fā)電機組在工作過程中產(chǎn)生的熱水的一部分或全部直接用來冷卻氣體內(nèi)燃機組，然后將產(chǎn)生的熱水進(jìn)一步用來發(fā)電，如出來的熱水可以通過熱交換設(shè)備與膨脹發(fā)電裝置的介質(zhì)進(jìn)行熱 交換，從而讓熱交換后的介質(zhì)蒸汽推動膨脹發(fā)電裝置發(fā)電，而汽輪機循環(huán)冷卻系統(tǒng)中通過熱 交換降溫后的水則繼續(xù)下一循環(huán)冷卻過程。本發(fā)明利用氣體發(fā)電和熱水發(fā)電雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可以帶來雙重經(jīng)濟效益 一方面可降低 循環(huán)冷卻系統(tǒng)的冷卻水量，從而降低系統(tǒng)投資和水泵運行費用，降低自用電量，另一方面， 可以增加余熱發(fā)電量，提高系統(tǒng)效率。本發(fā)明所述的生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝中，可以根據(jù)所要求的發(fā)電量選擇是單獨利用燃燒 氣化發(fā)電過程中產(chǎn)生的灰渣送入蒸汽鍋爐發(fā)電，還是同時在蒸汽鍋爐中燃燒生物質(zhì)原料及灰 渣的混合物發(fā)電。后者是可以將步驟2所述的生物質(zhì)原料氣化后產(chǎn)生的干灰渣及可燃?xì)怏w凈 化后產(chǎn)生的濕灰渣先進(jìn)行混合，然后再送入蒸汽鍋爐中燃燒。用于實現(xiàn)上述生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝的一種生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)，包括氣化發(fā)電單元，所 述的氣化發(fā)電單元包括依次相連的氣化爐、氣體凈化裝置、氣體內(nèi)燃機組和循環(huán)冷卻設(shè)備， 其特征在于所述的發(fā)電系統(tǒng)還包括蒸汽發(fā)電單元，所述的蒸汽發(fā)電單元包括蒸汽鍋爐、余熱 鍋爐和汽輪發(fā)電機組，所述的氣體內(nèi)燃機組的尾氣排放口連接到余熱鍋爐；所述的氣體凈化 裝置還連接有污水處理池，所述的氣化爐上用于排放干灰渣的高溫排灰閥和污水處理池的濕 灰渣排放口共同連接到蒸汽鍋爐的燃料進(jìn)口；所述的余熱鍋爐與蒸汽鍋爐并連后再和汽輪發(fā) 電機組相連。本發(fā)電系統(tǒng)在生物質(zhì)能發(fā)電原理的基礎(chǔ)上，將氣體內(nèi)燃機組的尾氣余熱進(jìn)一步 轉(zhuǎn)換為電能，并對系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的干、濕灰渣等廢棄物進(jìn)行再利用，即燃燒發(fā)電，環(huán) 保節(jié)能，降低運行成本，發(fā)電效率大大提高。本發(fā)明所述的氣化發(fā)電單元的氣化燃?xì)獍l(fā)電和所述的蒸汽發(fā)電單元的蒸汽發(fā)電，兩部分 組合成有機的整體，既可統(tǒng)一，又可獨立，互不受限制，可以靈活運用。例如，當(dāng)氣體內(nèi)燃 機組檢修時，可以在蒸汽鍋爐中直接燃燒生物質(zhì)原料來發(fā)電；或者，當(dāng)燃燒灰渣的發(fā)電功率 達(dá)不到要求時，也可以在蒸汽鍋爐中填加一定量的生物質(zhì)燃料作為補充，從而保證整個發(fā)電 系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。本發(fā)明還可以作以下進(jìn)一步改進(jìn)，所述的蒸汽發(fā)電單元的汽輪發(fā)電機組包括汽輪機和與 其相連的發(fā)電機，所述的汽輪機上連接有汽輪機冷卻水泵，該冷卻水泵連接到所述循環(huán)冷卻 設(shè)備的冷水池；所述的循環(huán)冷卻設(shè)備冷卻汽輪機低壓缸排氣溫度，降低低壓缸排氣壓力，使 得蒸汽在通過汽輪機時最大限度的釋放能量做功轉(zhuǎn)化為汽輪機旋轉(zhuǎn)的機械能，從而用于驅(qū)動 發(fā)電機發(fā)電。所述的汽輪機上連接有凝汽器，所述的凝汽器依次通過凝結(jié)水泵、除氧設(shè)備、 給水泵和供水泵分別連接到余熱鍋爐和蒸汽鍋爐，從而使汽輪機排出的蒸汽余熱得到充分利 用；其中，給水泵先經(jīng)換熱器再連接到余熱鍋爐。所述凝汽器的循環(huán)冷卻水的進(jìn)水管通過汽輪機冷卻水泵與所述的冷水池相連，所述凝汽器的循環(huán)冷卻水的回水管連接到氣體內(nèi)燃機組 的冷卻進(jìn)水管，即冷卻水泵將冷卻水壓入凝汽器中與作過功的過熱蒸汽進(jìn)行熱交換，降低汽 輪機末端排壓，而吸收熱量的循環(huán)水通過回水管被輸送至氣體內(nèi)燃機組的冷卻進(jìn)水管，再用 來冷卻氣體內(nèi)燃機組。本發(fā)明可以作以下改進(jìn)，所述的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)還包括熱水發(fā)電單元，其包括依次相連 的熱水池、熱交換器和膨脹發(fā)電裝置，所述的膨脹發(fā)電裝置還依次連接有冷凝器和工質(zhì)泵， 所述的工質(zhì)泵又與熱交換器相連，所述的熱交換器和冷凝器還連接到循環(huán)冷卻設(shè)備的冷水池； 所述的循環(huán)冷卻設(shè)備的回水管與熱水池相連。上述的熱水發(fā)電單元將氣體內(nèi)燃機組在循環(huán)冷 卻過程中產(chǎn)生的熱水熱能轉(zhuǎn)換為電能，充分利用了熱水的余熱，從而有效節(jié)約能源，提高了 發(fā)電效率。本發(fā)明所述的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)還可以包括干濕灰混合機，所述的氣化爐的高溫排灰閥 和污水處理池的濕灰渣排放口均與所述的干濕灰混合機的入口相連，所述的干濕灰混合機的 出口再連接到蒸汽鍋爐。本發(fā)電系統(tǒng)中，干、濕灰混合后再燃燒，可以把濕灰中的焦油等污 染物處理掉，既可排除濕灰，即污泥對環(huán)境的污染，又可以充分利用污泥的熱量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是(1) .本發(fā)明所述的生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝及其發(fā)電系統(tǒng)，在傳統(tǒng)的生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)的 基礎(chǔ)上，綜合創(chuàng)新，對生物質(zhì)能采取集約化綜合開發(fā)利用，增加了余熱鍋爐、蒸汽鍋爐及汽 輪發(fā)電機組，將氣化發(fā)電與蒸汽發(fā)電相結(jié)合，在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能的過程中，使資源得到 高效、循環(huán)利用，節(jié)能環(huán)保，大大降低了運行成本；(2) .本發(fā)明還增加了生物質(zhì)原料直接燃燒發(fā)電和熱水發(fā)電環(huán)節(jié)，充分利用生物質(zhì)能發(fā)電 主系統(tǒng)發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱能及廢棄產(chǎn)物，大大提高了發(fā)電的效率；(3) .本發(fā)明所述的發(fā)電系統(tǒng)，氣化燃?xì)獍l(fā)電和蒸汽發(fā)電兩部分組合成有機的整體，既可 統(tǒng)一，又可獨立，互不受限制，可以靈活運用，如當(dāng)部分氣體內(nèi)燃機組檢修時，可以在蒸 汽鍋爐中直接摻入生物質(zhì)原料和灰渣混合后燃燒發(fā)電，還可以根據(jù)現(xiàn)場條件在蒸汽鍋爐中僅 燃燒生物質(zhì)原料或灰渣，從而保證整個發(fā)電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性；本發(fā)電系統(tǒng)運行安全可靠， 可廣泛應(yīng)用于中、大型生物質(zhì)氣化發(fā)電廠，具有極高的商業(yè)推廣價值。


圖1是本發(fā)明實施例1的生物質(zhì)能發(fā)電工藝組合流程框圖；圖2是本發(fā)明實施例1的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例1的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)的氣化發(fā)電單元示意圖；圖4是本發(fā)明實施例2的生物質(zhì)能發(fā)電工藝組合流程框圖； 圖5是本發(fā)明實施例2的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)示意圖；圖6是本發(fā)明實施例2的的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)的氣化發(fā)電單元示意圖；圖7是本發(fā)明實施例2的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)的蒸汽發(fā)電單元的蒸汽循環(huán)熱力系統(tǒng)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅僅局限于以下的具體實施方式
，其他人作出的非本質(zhì)的改進(jìn)， 均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。 實施例l本發(fā)明的實施例1如圖1 3所示，本發(fā)明可以通過與大型米廠合作辦電廠或在糧食生產(chǎn)基地辦生物質(zhì)發(fā)電廠來推廣應(yīng)用，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳镔|(zhì)資源來選擇電廠的規(guī)模， 一般為5MW和IOMW兩種規(guī)格。本實施例的生物質(zhì)能發(fā)電工藝，包括如下步驟(1) 將生物質(zhì)原料進(jìn)行處理，如將植物秸稈原料進(jìn)行粉碎，而谷殼原料可以直接使用，然 后將生物質(zhì)原料進(jìn)行氣化，即把固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為可燃?xì)怏w，這些可燃?xì)怏w的主要成份為co、 H2、 CH4、 C02等，氣化出來的燃?xì)膺€包含一定的雜質(zhì)，如灰分，焦炭，少量的焦油等；經(jīng)除塵、 除焦凈化后再送入氣體內(nèi)燃機組中發(fā)電；(2) 將步驟1的氣化發(fā)電過程中的生物質(zhì)原料氣化后產(chǎn)生的干灰渣及可燃?xì)怏w凈化后產(chǎn)生的濕灰渣送入蒸汽鍋爐21中燃燒，產(chǎn)生過熱蒸汽；將步驟1的氣體內(nèi)燃機組13的排氣余 熱通入余熱鍋爐9中產(chǎn)生過熱蒸汽；(3) 將步驟2的蒸汽鍋爐21和余熱鍋爐9產(chǎn)生的過熱蒸汽一起并入主蒸汽母管，最后送 入汽輪發(fā)電機組中來推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。實現(xiàn)上述生物質(zhì)能發(fā)電工藝的發(fā)電系統(tǒng)，包括氣化發(fā)電單元l、蒸汽發(fā)電單元2，氣化發(fā) 電單元1包括依次相連的氣化爐11、氣體凈化裝置12、氣體內(nèi)燃機組13、循環(huán)冷卻水泵和 冷水池7;氣體內(nèi)燃機組13與內(nèi)燃機冷卻水泵5的一端相連，內(nèi)燃機冷卻水泵5的另一端連 接到冷水池7;蒸汽發(fā)電單元2包括蒸汽鍋爐21、余熱鍋爐9和汽輪發(fā)電機組，汽輪發(fā)電機 組包括汽輪機22和與其相連的發(fā)電機23，汽輪機22上與汽輪機冷卻水泵6的一端相連，該 冷卻水泵的另一端連接到冷水池7;汽輪機22上還連接有凝汽器25，凝汽器25依次通過凝 結(jié)水泵26、除氧設(shè)備27、給水泵28和供水泵30分別連接到余熱鍋爐9和蒸汽鍋爐21，從 汽輪機22排出的蒸汽余熱得到充分利用。其中，給水泵28先經(jīng)換熱器29再連接到余熱鍋爐 9。凝汽器25的循環(huán)冷卻水的進(jìn)水管通過汽輪機冷卻水泵6與冷水池7相連。凝汽器25的循 環(huán)冷卻水的回水管還連接到氣體內(nèi)燃機組13的冷卻進(jìn)水管，大大節(jié)省了冷水池7的用水量。氣體凈化裝置12包括依次相連的一級文氏塔121、 二級文氏塔122、三級噴淋塔123、 四級噴淋塔124、污水分離器125、羅茨風(fēng)機126、電除塵器127，電除塵器127經(jīng)儲氣罐8 連到氣體內(nèi)燃機組13;氣體凈化裝置12還連接有污水處理池14，污水處理池14包括依次相 連的噴淋塔污水循環(huán)池141、隔油池142、大污水循環(huán)池143、厭氧池144、好氧池145、斜 沉池146和脫色池147，脫色池147再分別連至三、四級噴淋塔123、 124的污水進(jìn)水管，一 級文氏塔121和二級文氏塔122的污水排水管連到隔油池142，三級噴淋塔123和四級噴淋 塔124的污水排水管連到噴淋塔污水循環(huán)池141的進(jìn)水口，經(jīng)物理沉淀三、四級噴淋塔123、 124出來的污水，去除污水中大顆粒沉淀物，沉淀后的水再被文氏塔利用，即噴淋塔污水循 環(huán)池141的出水口再直接連到一級文氏塔121和二級文氏塔122的進(jìn)水管。氣化爐11包括原 料倉111和氣化爐112，氣化爐11與氣體凈化裝置12之間還設(shè)有分離器17和熱交換器18， 熱交換器18主要是用來吸收高溫燃?xì)獾娘@熱，熱交換器18的下方還設(shè)有鼓風(fēng)機的空氣進(jìn)口 和空氣出口，空氣出口經(jīng)鼓風(fēng)機再連到氣化爐11，用來提高氣化反應(yīng)的熱效率。氣化爐11 的2個排灰口和分離器17的1個排灰口經(jīng)其下方設(shè)有的用于排放干灰渣的高溫排灰閥llla、 112a、 17a通過機械輸送連接到蒸汽鍋爐21的燃料進(jìn)口；污水處理池14中的斜沉池146上 的濕灰渣排放口經(jīng)污泥濃縮池15和帶式壓濾機16也連接到蒸汽鍋爐21的燃料進(jìn)口 。氣體內(nèi) 燃機組13的尾氣排放口連接到余熱鍋爐9,余熱鍋爐9與蒸汽鍋爐21并連后再和汽輪發(fā)電 機組的汽輪機22相連。本實施例中，生物質(zhì)原料包括農(nóng)作物秸稈原料和谷殼原料兩種，將本發(fā)電系統(tǒng)與原料處 理系統(tǒng)3相連秸稈原料由秸稈堆放場31經(jīng)過秸稈粉碎機32和輸送機33被輸送到運行倉 19，而谷殼由谷殼倉34直接被輸送至運行倉19，原料由運行倉19進(jìn)入氣化爐112中進(jìn)行氣 化燃燒反應(yīng)，而氣化燃燒留下的干灰渣和可燃?xì)怏w凈化后產(chǎn)生的濕灰渣送入蒸汽鍋爐21中直 接燃燒發(fā)電，氣體內(nèi)燃機組13的排氣余熱通過余熱鍋爐9產(chǎn)生過熱蒸汽。實施例2本發(fā)明的實施例2如圖4 7所示，與上一個實施例所不同的是，在生物質(zhì)能發(fā)電的工藝 中，在步驟2中，還將氣化爐11出口的高溫燃?xì)庥酂嵯人腿霟峤粨Q器18中產(chǎn)生汽水混合物， 該汽水混合物再送入余熱鍋爐9或蒸汽鍋爐21中，或者分別送到余熱鍋爐9和蒸汽鍋爐21 中燃燒，進(jìn)一步產(chǎn)生過熱蒸汽，然后轉(zhuǎn)入步驟3中推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電；在步驟2中，將生物質(zhì)原料氣化后產(chǎn)生的干灰渣及可燃?xì)怏w凈化后產(chǎn)生的濕灰渣先進(jìn)行 混合，然后再送入蒸汽鍋爐21中燃燒；在步驟2中，在必要時，還在蒸汽鍋爐21中直接摻入生物質(zhì)原料和灰渣混合后燃燒，產(chǎn)生過熱蒸汽；將步驟1的氣體內(nèi)燃機組13在循環(huán)冷卻過程中產(chǎn)生的熱水熱能轉(zhuǎn)換為電能熱水經(jīng)熱水池43再通過熱交換器42與膨脹發(fā)電裝置的介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而讓熱交換后的介質(zhì)蒸汽推動螺桿膨脹發(fā)電機組來產(chǎn)生電能，而熱交換降溫后的水重新回到冷水池7，繼續(xù)用來冷卻氣體內(nèi)燃機組13，如此不斷循環(huán)。步驟3的汽輪發(fā)電機組的汽輪機22在循環(huán)冷卻過程中產(chǎn)生熱水，將這些熱水熱能也進(jìn)行發(fā)電將上述熱水的一部分或全部直接用來冷卻氣體內(nèi)燃機組13，然后將產(chǎn)生的熱水進(jìn)一步用來發(fā)電，熱水經(jīng)熱水池43，并通過熱交換器42與膨脹發(fā)電裝置的介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而讓熱交換后的介質(zhì)蒸汽推動螺桿膨脹發(fā)電機組發(fā)電，而汽輪機循環(huán)冷卻系統(tǒng)中通過熱交換降溫后的水重新回到冷水池7，如此不斷循環(huán)。另外，可將蒸汽鍋爐21排污產(chǎn)生的低壓蒸汽、汽封和軸封泄漏產(chǎn)生的低壓蒸汽直接連接 到熱水池43進(jìn)一步用來發(fā)電或供曖。實現(xiàn)本實施例的生物質(zhì)能發(fā)電工藝的發(fā)電系統(tǒng)，與上一個實施例所不同的是，熱交換器 18的下方設(shè)有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口連接到給水泵28，出水口經(jīng)供水泵30分別和余熱鍋 爐9、蒸汽鍋爐21的給水口相連，進(jìn)一步產(chǎn)生過熱蒸汽來推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電，其中，供 水泵30先經(jīng)換熱器29再連接到余熱鍋爐9。發(fā)電系統(tǒng)還包括干濕灰混合機10，原料倉lll、氣化爐112和分離器17下面的高溫排灰 闊llla、 112a、 17a均與干濕灰混合機10的入口相連，污水處理池14的濕灰渣排放口也經(jīng) 污泥濃縮池15和帶式壓濾機16連接到干濕灰混合機10的入口，干濕灰混合機10的出口再 連接到蒸汽鍋爐21。氣化發(fā)電系統(tǒng)還包括熱水發(fā)電單元4，其包括依次相連的熱水池43、循環(huán)熱水泵48、過 濾器49、熱交換器42和膨脹發(fā)電裝置，膨脹發(fā)電裝置為螺桿膨脹發(fā)電機組，包括螺桿膨脹 動力機44和發(fā)電機45，螺桿膨脹動力機44上還依次連接有冷凝器47和工質(zhì)泵46，工質(zhì)泵 46又與熱交換器42相連，熱交換器42和冷凝器47還分別連接到冷水池7;氣體內(nèi)燃機組 13循環(huán)冷卻后的回水管與熱水池43相連，上述的熱水發(fā)電單元4將氣體內(nèi)燃機組13在循環(huán) 冷卻過程中產(chǎn)生的熱水熱能轉(zhuǎn)換為電能。蒸汽鍋爐21和余熱鍋爐9通過主蒸汽母管與汽輪機22相連，利用過熱蒸汽來推動汽輪 發(fā)電機組發(fā)電，汽輪機22還通過汽輪機冷卻水泵6與冷水池7相連；汽輪機22的凝汽器25 依次經(jīng)凝結(jié)水泵26、除氧設(shè)備27、給水泵28連接到熱交換器18的進(jìn)水口 。凝汽器25的循 環(huán)冷卻水的進(jìn)水管通過汽輪機冷卻水泵6與冷水池7相連，凝汽器25的循環(huán)冷卻水的回水管 連接到氣體內(nèi)燃機組13的冷卻進(jìn)水管，大大節(jié)省了冷水池7的用水量。熱水發(fā)電單元4是采用熱水和低沸點介質(zhì)進(jìn)行熱交換，使介質(zhì)蒸發(fā)后推動螺桿膨脹動力 機44進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)，螺桿膨脹動力機44適用于蒸汽、汽水混合物、熱水、被污染熱源的 各種介質(zhì)。熱水發(fā)電單元4的熱水循環(huán)過程為熱水池43的熱水進(jìn)入熱交換器42，與介質(zhì) 發(fā)生熱交換后變成冷水，回到冷水池41，冷卻汽輪發(fā)電機組的凝汽器25、螺桿膨脹動力機 44的冷凝器47，然后再通過凝汽器25循環(huán)冷卻后的回水管連接到氣體內(nèi)燃機組13的冷卻進(jìn) 水管，冷卻氣體內(nèi)燃機組13，產(chǎn)生的熱水重新回到熱水池43，繼續(xù)下一循環(huán)。熱水發(fā)電單元的介質(zhì)循環(huán)過程為介質(zhì)通過工質(zhì)泵46進(jìn)入熱交換器42，與熱水發(fā)生熱 交換后，變成蒸汽推動螺桿膨脹發(fā)電機組發(fā)電，然后再通過冷凝器47冷凝，繼續(xù)下一循環(huán)。 上述的介質(zhì)為低沸點的液體， 一般為低于水的沸點，可以是氨水等介質(zhì)。蒸汽鍋爐21還可以通過連續(xù)排污母管和定期排污母管分別與連續(xù)排污擴容器221和定期 排污擴容器222相連，連續(xù)排污擴容器221還連接到低壓蒸汽母管，低壓蒸汽母管再連接到 熱水池43，使汽輪機在工作過程中產(chǎn)生的低溫低壓蒸汽的熱量的得到充分利用。汽輪機22 還可以連接有鍋爐補水系統(tǒng)20，適用于蒸汽發(fā)電單元2缺水的情況，鍋爐補水系統(tǒng)20包括 工業(yè)水箱201和和工業(yè)水泵202，工業(yè)水箱201經(jīng)工業(yè)水泵202連接到化學(xué)水處理系統(tǒng)，對 水進(jìn)行化學(xué)處理，處理后的軟水連接到除鹽水母管，與凝結(jié)水泵26相連的汽封加熱器253連 接到凝結(jié)水疏水母管，凝結(jié)水疏水母管通過疏水泵連接到疏水箱223。上述的除鹽水母管和 凝結(jié)水疏水母管共同連接到除氧設(shè)備27，除氧設(shè)備27包括除氧器271和與其相連的除氧水 箱272，除氧水箱272經(jīng)給水泵28連接到熱交換器18。上述的實施例中，余熱鍋爐和蒸汽鍋爐還可以串聯(lián)組合后再連接到汽輪發(fā)電機組發(fā)電， 二者串連的順序可以任意設(shè)定。熱水池的熱水還可以用來冬季采暖，如把熱水送到采暖點加 熱器，然后回到冷水池。此外，蒸汽鍋爐燃燒后的尾氣和余熱鍋爐排出的尾氣余熱有兩種方 法進(jìn)一步利用(1)作為干燥生物質(zhì)原料和濕灰渣的熱源；(2)經(jīng)熱水池的水吸熱后排出。還 可以將蒸汽鍋爐燃燒后剩下的白灰進(jìn)一步提煉成二氧化硅或加工肥料，如秸稈灰可以做鉀肥， 本發(fā)電系統(tǒng)最終的白灰含量已低于5%。還可以將生物質(zhì)原料氣化后產(chǎn)生的多余黑灰，即灰 渣作進(jìn)一步利用。上述的生物質(zhì)原料還可以包括薪柴、工業(yè)有機廢棄物等。上述的實施例中，當(dāng)必要時，如部分氣體內(nèi)燃機組檢修時，可以在蒸汽鍋爐中直接摻入 生物質(zhì)原料和灰渣混合后燃燒發(fā)電，從而保證整個發(fā)電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。同理，在蒸汽鍋 爐中還可以僅燃燒灰渣，或僅燃燒生物質(zhì)原料，主要根據(jù)所要求的發(fā)電量來靈活控制。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝，其特征在于包括如下步驟(1)將生物質(zhì)原料進(jìn)行氣化，轉(zhuǎn)換為可燃?xì)怏w，然后經(jīng)除塵、除焦凈化后再送入氣體內(nèi)燃機組(13)中發(fā)電；(2)將生物質(zhì)原料或步驟1所述的氣化發(fā)電過程中產(chǎn)生的灰渣，或二者的混合物送入蒸汽鍋爐(21)中燃燒產(chǎn)生過熱蒸汽；將步驟1所述的氣體內(nèi)燃機組(13)的排氣余熱通入余熱鍋爐(9)中產(chǎn)生過熱蒸汽；(3)將步驟2所述的蒸汽鍋爐(21)和余熱鍋爐(9)產(chǎn)生的過熱蒸汽一起送入汽輪發(fā)電機組中發(fā)電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝，其特征在于步驟2所述的 氣化發(fā)電過程中產(chǎn)生的灰渣包括步驟1中所述的生物質(zhì)原料氣化后產(chǎn)生的干灰渣及所 述的可燃?xì)怏w凈化后產(chǎn)生的濕灰渣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝，其特征在于所述的步驟2 中，將所述的氣化爐(11)出口的高溫燃?xì)庥酂嵯人腿霟峤粨Q器(18)中產(chǎn)生汽水混合物， 該汽水混合物再分別送到余熱鍋爐(9)和蒸汽鍋爐(21)中，進(jìn)一步產(chǎn)生過熱蒸汽，然后 轉(zhuǎn)入步驟3中推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝，其特征在于將步驟1所述 的氣體內(nèi)燃機組(13)在循環(huán)冷卻過程中產(chǎn)生的熱水熱能轉(zhuǎn)換為電能將上述熱水通過 熱交換設(shè)備與膨脹發(fā)電裝置的介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而讓熱交換后的介質(zhì)蒸汽推動膨脹 發(fā)電裝置發(fā)電，而熱交換降溫后的水繼續(xù)用來冷卻氣體內(nèi)燃機組(13)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝，其特征在于將汽輪發(fā)電機 組在工作過程中產(chǎn)生的熱水的一部分或全部直接用來冷卻氣體內(nèi)燃機組(13)，然后將 出來的熱水通過熱交換設(shè)備與膨脹發(fā)電裝置的介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而讓熱交換后的介 質(zhì)蒸汽推動膨脹發(fā)電裝置發(fā)電，而熱交換降溫后的水則繼續(xù)下一循環(huán)冷卻過程。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝，其特征在于將步驟2所述 的生物質(zhì)原料氣化后產(chǎn)生的干灰渣及可燃?xì)怏w凈化后產(chǎn)生的濕灰渣先進(jìn)行混合，然后 再送入蒸汽鍋爐(21)中燃燒。
7. —種用于權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)，包括 氣化發(fā)電單元(l)，所述的氣化發(fā)電單元(l)包括依次相連的氣化爐(ll)、氣體凈化裝 置(12)、氣體內(nèi)燃機組(13)和循環(huán)冷卻設(shè)備，其特征在于所述的發(fā)電系統(tǒng)還包括蒸汽發(fā)電單元(2)，所述的蒸汽發(fā)電單元(2)包括蒸汽鍋爐(21)、余熱鍋爐(9)和汽輪發(fā)電機 組，所述的氣體內(nèi)燃機組(13)的尾氣排放口連接到余熱鍋爐(9)，所述的氣體凈化裝置 (12)還連接有污水處理池(14);所述的氣化爐(ll)上用于排放干灰渣的高溫排灰閥和 污水處理池(14)的濕灰渣排放口共同連接到蒸汽鍋爐(21)的燃料進(jìn)口；所述的余熱鍋 爐(9)與蒸汽鍋爐(21)并連后再和汽輪發(fā)電機組相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的蒸汽發(fā)電單元(2) 的汽輪發(fā)電機組包括汽輪機(22)和與其相連的發(fā)電機(23),所述的汽輪機(22)上連接 有汽輪機冷卻水泵(6)，該冷卻水泵連接到所述循環(huán)冷卻設(shè)備的冷水池(7);所述的汽 輪機(22)上還連接有凝汽器(25)，所述的凝汽器(25)依次通過凝結(jié)水泵(26)、除氧設(shè) 備(27)、給水泵(28)和供水泵(30)分別連接到余熱鍋爐(9)和蒸汽鍋爐(21);所述凝汽 器(25)的循環(huán)冷卻水的進(jìn)水管通過汽輪機冷卻水泵(6)與所述的冷水池(7)相連，所述 凝汽器(25)的循環(huán)冷卻水的回水管連接到氣體內(nèi)燃機組(13)的冷卻進(jìn)水管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的氣化爐(ll)與氣 體凈化裝置(12)之間還設(shè)有熱交換器(18)，熱交換器(18)的下方設(shè)有進(jìn)水口和出水口 ， 熱交換器(18)的進(jìn)水口連接到所述的給水泵(28)，出水口經(jīng)供水泵(30)分別和余熱鍋 爐(9)、蒸汽鍋爐(21)的給水口相連。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)電系 統(tǒng)還包括熱水發(fā)電單元(4)，其包括依次相連的熱水池(43)、熱交換器(42)和膨脹發(fā)電 裝置，所述的膨脹發(fā)電裝置還依次連接有冷凝器(47)和工質(zhì)泵(46)，所述的工質(zhì)泵(46) 又與熱交換器(42)相連，所述的熱交換器(42)和冷凝器(47)還連接到循環(huán)冷卻設(shè)備的 冷水池(7);所述的循環(huán)冷卻設(shè)備的回水管與熱水池(43)相連。
全文摘要
一種生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝，其特征在于包括如下步驟(1)將生物質(zhì)原料進(jìn)行氣化，轉(zhuǎn)換為可燃?xì)怏w，然后經(jīng)除塵、除焦凈化后再送入氣體內(nèi)燃機組中發(fā)電；(2)將生物質(zhì)原料或步驟1所述的氣化發(fā)電過程中產(chǎn)生的灰渣，或二者的混合物送入蒸汽鍋爐中燃燒產(chǎn)生過熱蒸汽；將步驟1所述的氣體內(nèi)燃機組的排氣余熱通入余熱鍋爐中產(chǎn)生過熱蒸汽；(3)將步驟2所述的蒸汽鍋爐和余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽一起送入汽輪發(fā)電機組中發(fā)電。本發(fā)明充分利用了生物質(zhì)能氣化發(fā)電過程中各處理環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的熱能和產(chǎn)物，循環(huán)發(fā)電，使發(fā)電效率大大提高、充分利用了廢棄物，降低了運行成本。本發(fā)明還同時公布了用于實現(xiàn)上述生物質(zhì)能循環(huán)發(fā)電工藝的發(fā)電系統(tǒng)。
文檔編號F02B43/10GK101251045SQ200810087169
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者林文彬, 黃家笙 申請人:黃家笙;林文彬