一種生物質(zhì)加壓流化床氣化燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種生物質(zhì)加壓流化床氣化燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，采用加壓氣流輸送的進料方式將生物質(zhì)原料送至氣化裝置，氣化爐采用加壓流化床的形式，生成的可燃氣體依次通入熱回收裝置、旋風(fēng)分離器、陶瓷多管除塵器、套管式急冷焦油分離器和燃氣凈化器進行處理，高溫燃氣的顯熱被回收用于余熱鍋爐，分離出的未反應(yīng)殘?zhí)亢徒褂涂苫氐郊訅簹饣癄t中再次反應(yīng)，凈化后的氣體用于燃氣輪機—蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。本實用新型幾乎不排放任何有害氣體，對環(huán)境保護十分有利；氣化效率高，焦油可以被吸附再分解；燃氣除塵和凈化較徹底，焦油分離效率高；充分地利用有限的能源，提高了發(fā)電效率，適用于大規(guī)模開發(fā)利用生物質(zhì)能源。
【專利說明】一種生物質(zhì)加壓流化床氣化燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種新型生物質(zhì)氣化的循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，具體涉及一種生物質(zhì)加壓流化床氣化燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，能源問題已經(jīng)成為世界各國普遍關(guān)注的焦點，由于一次能源的相對短缺，開發(fā)可再生能源成為世界各國能源戰(zhàn)略的重要組成部分。生物質(zhì)是唯一可存儲的可再生能源，也屬于綠色能源。利用生物質(zhì)發(fā)電既可以節(jié)省化石能源，又可以減少有害廢棄物的排放，具有很高的經(jīng)濟價值，對環(huán)境保護具有重要意義。
[0003]隨著國家對生物質(zhì)利用技術(shù)的重視與研究，我國生物質(zhì)發(fā)電迅速發(fā)展，主要以直接燃燒發(fā)電和氣化發(fā)電為主。直接燃燒發(fā)電是將生物質(zhì)原料送至鍋爐燃燒后產(chǎn)生蒸汽通過蒸汽輪機發(fā)電，這種技術(shù)的發(fā)電效率較低，只有20%左右，對生物質(zhì)原料的需求量很大。同時，由于生物質(zhì)具有密度小、體積大的特點,其運輸成本高，限制了生物質(zhì)的收集運輸半徑不宜過大。而且直接燃燒仍然給環(huán)境帶來極大的污染，能源利用率低下。
[0004]生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的基本原理是把生物質(zhì)在氣化爐中氣化，轉(zhuǎn)化為可燃氣，再將凈化后的氣體直接送入內(nèi)燃機、燃氣輪機的燃燒室中燃燒發(fā)電。氣化發(fā)電解決了生物質(zhì)難于燃燒利用而且分布分散的問題，同時充分發(fā)揮燃氣發(fā)電技術(shù)設(shè)備緊湊且污染少的優(yōu)點，是生物質(zhì)能最有效最潔凈的利用方法之一。但是生物質(zhì)燃氣的特點是熱值低、雜質(zhì)含量高，一般小型燃氣輪機的效率僅為25%左右，現(xiàn)在所采用的常壓氣化和燃氣降溫氣化技術(shù)，總體效率一般低于35%。因此有必要改進生物質(zhì)發(fā)電的技術(shù)，提高生物質(zhì)發(fā)電總體效率，增大生物質(zhì)發(fā)電裝機容量，降低傳統(tǒng)污染物和溫室氣體的排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種生物質(zhì)氣化發(fā)電的系統(tǒng)，將生物質(zhì)以加壓氣流輸送的方式送至加壓氣化爐氣化，燃氣經(jīng)除塵、除焦油和凈化后利用燃氣輪機和余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，提高發(fā)電效率和系統(tǒng)的能量利用率。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型針對所存在的技術(shù)問題提出的解決方案為:提出一種新型生物質(zhì)氣化發(fā)電的系統(tǒng)——生物質(zhì)加壓流化床氣化燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，包括生物質(zhì)進料、生物質(zhì)氣化、氣體凈化、燃氣輪機發(fā)電、利用余熱發(fā)電五部分。將生物質(zhì)原料收集并預(yù)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(nèi)循環(huán)流化床，通入空氣進行氣化，生物質(zhì)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(fā)電。凈化后的氣體進入燃氣輪機發(fā)電機組發(fā)電，燃氣輪機發(fā)電機組排出的高溫?zé)煔饫糜酂峄厥昭b置回收熱量。發(fā)電設(shè)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(chǎn)生蒸汽，推動蒸汽輪機轉(zhuǎn)動進行發(fā)電。[0007]具體方案如下:
[0008]—種生物質(zhì)加壓流化床氣化燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),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(fēng)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(fā)電機組、余熱鍋爐和蒸汽輪機發(fā)電機組，其中:原料斗的下部連接破碎機用于生物質(zhì)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(nèi)，生物質(zhì)在加壓氣化爐中發(fā)生氣化反應(yīng)，生成高溫的可燃氣體，在加壓氣化爐的出口處設(shè)置熱回收裝置，利用水系統(tǒng)回收高溫燃氣顯熱，回收的熱量通過余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電，氣化后剩余的灰及時排出爐外；降溫后的燃氣進入旋風(fēng)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(yīng)殘?zhí)客ㄟ^回料閥回到加壓氣化爐進一步反應(yīng)；經(jīng)過旋風(fēng)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(yīng)，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、C0S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(fā)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(fā)電機組發(fā)電，發(fā)電后排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐進行熱回收，產(chǎn)生蒸汽并送至蒸汽輪機發(fā)電機組發(fā)電，形成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，剩余尾氣通過煙?排出。
[0009]本實用新型所述的生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，具有以下優(yōu)點:
[0010]1、幾乎不排放任何有害氣體，對環(huán)境保護十分有利；
[0011]2、采用加壓氣流輸送的給料方式，可以使輸送壓力與氣化爐壓力一致，避免出現(xiàn)反沖；
[0012]3、氣化爐采用多管式內(nèi)循環(huán)流化床，保證流化介質(zhì)與燃料直接接觸，蓄熱量龐大，傳熱效果好，同時高分子成分(如焦油)可以被吸附再分解；
[0013]4、采用加壓氣化爐可以滿足燃氣輪機對壓力的要求，同時單位面積上的燃料處理量增大，氣化爐體積減小；
[0014]5、采用套管式急冷焦油分離器，焦油幾乎被徹底分離。充填活性炭的燃氣凈化器使燃氣的雜質(zhì)徹底被清洗干凈。
[0015]6、采用了燃氣輪機和蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)高效發(fā)電技術(shù)，提高了發(fā)電效率，發(fā)電凈效率可達到35%以上，適用于大規(guī)模開發(fā)利用生物質(zhì)能源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型生物質(zhì)加壓流化床氣化燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)示意圖；
[0017]圖中組件符號說明:
[0018]原料斗1，破碎機2，常壓料斗3，變壓倉4，計量斗5，空壓機6，氣化爐7，熱回收裝置8，旋風(fēng)分離器9，回料閥10，陶瓷多管除塵器11，焦油分離器12，焦油噴射器13，回收裝置14，燃氣凈化器15，燃氣增壓機16，燃氣輪機發(fā)電機組17，余熱鍋爐18，蒸汽輪機發(fā)電機組19?！揪唧w實施方式】
[0019]如圖1所示的一種新型的生物質(zhì)發(fā)電的系統(tǒng)，氣化規(guī)模在6?50MW，壓力范圍在常壓到1.5MPa之間，包括生物質(zhì)氣化爐原料斗1，下部連接破碎機2用于生物質(zhì)原料破碎，破碎后的顆粒粒徑小于5mm，依次通過常壓料斗3、變壓倉4和計量斗5，采用加壓氣流輸送的進料方式從加壓氣化爐7底部進入。
[0020]加壓氣化爐7采用多管式內(nèi)循環(huán)流化床的形式，同時空壓機6提供的壓縮空氣從底部加入氣化爐7，生物質(zhì)在氣化爐7中發(fā)生氣化反應(yīng)，生成高溫的可燃氣體，在氣化爐7出口處設(shè)置熱回收裝置8，利用水系統(tǒng)回收高溫燃氣顯熱，降低燃氣溫度，并通過余熱鍋爐18產(chǎn)生蒸汽，氣化后剩余的灰及時排出爐外。
[0021]降溫后的燃氣進入旋風(fēng)分離器9，除去氣體中攜帶的固體顆粒，氣固分離后收集的未反應(yīng)殘?zhí)客ㄟ^回料閥10回到氣化爐7進一步反應(yīng)。燃氣再通入陶瓷多管除塵器11進行除塵，微細顆粒被基本清洗干凈。除塵后的燃氣進入焦油分離器12，焦油分離器12采用套管式急冷氣液分離裝置，外套冷卻管內(nèi)充填冷卻介質(zhì)(多孔質(zhì)材料)，連續(xù)或間歇通入液氮，使冷卻器溫度控制在0?-20°C。分離出的焦油可以通過回收裝置14收集用作它途，也可以通過焦油噴射器13回到氣化爐7中進一步反應(yīng)，這時需要空壓機6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15進行凈化，除去氣體中的HCL、H2S、COS和超細微小顆粒。
[0022]凈化后的氣體通過燃氣增壓機16提高壓力，使燃氣壓力和燃氣輪機發(fā)電機組17中空壓機壓力一致。增壓后的燃氣被送至燃氣輪機發(fā)電機組17發(fā)電，發(fā)電后排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐18進行熱回收，產(chǎn)生蒸汽并送至蒸汽輪機發(fā)電機組19發(fā)電，形成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，剩余尾氣通過煙囪排出。
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)加壓流化床氣化燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，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(fēng)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(fā)電機組、余熱鍋爐和蒸汽輪機發(fā)電機組，其中: 原料斗的下部連接破碎機用于生物質(zhì)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(nèi)，生物質(zhì)在加壓氣化爐中發(fā)生氣化反應(yīng)，生成高溫的可燃氣體，在加壓氣化爐的出口處設(shè)置熱回收裝置，利用水系統(tǒng)回收高溫燃氣顯熱，回收的熱量通過余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電，氣化后剩余的灰及時排出爐外；降溫后的燃氣進入旋風(fēng)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(yīng)殘?zhí)客ㄟ^回料閥回到加壓氣化爐進一步反應(yīng)； 經(jīng)過旋風(fēng)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(yīng)，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(fā)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(fā)電機組發(fā)電，發(fā)電后排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐進行熱回收，產(chǎn)生蒸汽并送至蒸汽輪機發(fā)電機組發(fā)電，形成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，剩余尾氣通過煙囪排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)加壓流化床氣化燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述生物質(zhì)原料破碎后的顆粒粒徑小于5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)加壓流化床氣化燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述加壓氣化爐采用多管式內(nèi)循環(huán)流化床的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)加壓流化床氣化燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述焦油分離器采用套管式急冷氣液分離裝置。
【文檔編號】F01K11/02GK203403070SQ201320424249
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】樸桂林, 陳麗芳 申請人:南京師范大學(xué)