CN101131119A - 模块化5000kw多燃料发电机组 - Google Patents

Abstract

一种模块化5000kw多燃料发电机组，固定床与流化床之间通过管道相通，流化床分别与直烧炉和分离器通过连接管道相连通，固定床另一端的燃气输出口通过管道连接至余热锅炉，余热锅炉一端的出汽口经过半干式烟气净化器连接至内燃机，内燃机通过动力输出轴连接发电机；内燃机另一端的出气口通过管道连接燃气轮机内的压气机的进气口，压气机又分别与燃气轮机内的燃烧器和流化床相连通，燃烧器连接涡轮机并通过动力输出轴连接另一个发电机；直烧炉的燃气输出口连接到蒸汽轮机的进汽口，蒸汽轮机通过动力输出轴连接第三个发电机；固定床使内燃机发电，流化床使燃气轮机发电，直烧炉使蒸汽轮机发电，发电量汇集在一起达到5000KW多燃料发电。

Description

模块化5000kw多燃料发电机组

技术领域：

本发明涉及一种运用非常广泛的发电设备，特别指一种模块化5000kw多燃料发电机组。

背景技术：

目前我国在能源的利用上存在着以下状况：

1)近年来我国电力产业有很大发展，但在生物质能垃圾发电综合利用上与国外差距仍然很大，原因是所引进的设备没有自主知识产权，并且引进国外设备成本较高。

2)我国生物质和垃圾每年数量相当大，而石化燃料、特别是石油都采用进口的方式，每年进口约1.5亿吨，所以是第二大石油进口大国。

3)随着国民经济发展，所需求源量越来越大，寻找替代能源已经成为了各级政府和人们面前的主要问题。

4)现有的发电装置，如柴油发电机组、燃气轮机发电机、气轮机等，存在结构庞大、占地面积也大、辅助设备多，生产成本较高的问题。

实用新型内容：

本发明的目的在于提供一种创新性的模块化5000kw多燃料发电机组，其结构、形式在传统发电系统原理基础上，参考火力发电系统设计及设备结构有关理论创新开发而成。它是一种运用非常广泛的发电设备，可用于部队、医院、学校、工矿企业、住宅发电，除作为一般发电外，还可用于生物质能发电场、垃圾梵烧发电场等特殊发电的场所。该发电设备也可作为发电厂的节能降耗的辅助设备，可采取多元的组合达到用户的需求。比较特别的是也可作为城市垃圾处理的设备，建立垃圾发电厂及生物质发电厂等。

本发明是这样实现的：

一种模块化5000kw多燃料发电机组，主要有固定床、流化床、直烧炉、分离器、内燃机、燃气轮机、蒸汽轮机，其特征在于：固定床与流化床之间通过管道相通，流化床分别与直烧炉和分离器通过连接管道相连通，固定床另一端的燃气输出口通过管道连接至余热锅炉，余热锅炉一端的出汽口经过半干式烟气净化器连接至内燃机，内燃机通过动力输出轴连接发电机；内燃机另一端的出气口通过管道连接燃气轮机内的压气机的进气口，压气机又分别与燃气轮机内的燃烧器和流化床相连通，燃烧器连接涡轮机并通过动力输出轴连接另一个发电机；直烧炉的燃气输出口连接到蒸汽轮机的进汽口，蒸汽轮机通过动力输出轴连接第三个发电机。

所述的内燃机的一个燃气输送口余热锅炉一端的进气口连通。

所述的蒸汽轮机经过一个水槽和水泵后与余热锅炉的进水口相连。

所述的余热锅炉的废汽排放口经过再分离器连接到直烧炉。

所述的在余热锅炉内有一进行气、水交换产生蒸汽的水泡装置。

本发明与现有技术相比具有下列优点：

1)属于多个单机组连接的多元机组设备，是技术密集型产品。涉及锅炉、气化炉、燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、自动控制等多个领域技术。

2)它不同于以往复式内燃机和气轮机为动力的发电设备。与其它发电机相比，如柴油发电机组、燃气轮机发电机、气轮机等，具有结构紧凑、占地小、安装灵活、辅助设备少、体积小、建设速度快及燃料多样性等特点。

3)具体单机容量等级多，单位为5000kW。可以通过组合达到几万、几十万千瓦的机组，所以选择范围大。

4)当作为常备电源时，一般可采用一个或多个机组，独立配置，规模可大可小。可发电上网，效率高，可产燃气，耗能低，发电时热效率在30％-43％之间，热电一体时热效率更高85％-91％。而采用柴油机时热效率在30％左右，燃气机时热效率在20％-30％左右。

5)维修操作简单，所需操作人员少。

6)燃料多样性，不需要用柴油、天然气等石化能源，各种生物质及可燃性垃圾、各种类的煤均可作为燃料。

附图说明：

图1是本发明的流程示意图。

图2是图1中三元气化设备的结构示意图。

图3是图2的平面布置示意图。

具体实施方式：

结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明中模块化5000KW多燃料发电机主要分为三元气化系统、三元发电系统及三元净化系统。其中一组三元气化设备为整个装置的核心，三元气化设备是一个外形为炉体的三元一体设备，主要有固定床、流化床、直烧炉和分离器。

所述的“三元”是指以三种不同的连接结构进行发电：固定床使内燃机发电，流化床使燃气轮机发电，直烧炉使蒸汽轮机发电，该三种连接的发电量又汇集在一起达到5000KW多燃料发电。

三元发电系统主要包括国内外已很成熟的内燃机、燃气轮机、蒸汽轮机。

三元净化系统主要包括半干式烟气净化器、低温回流催化裂解器等等，其作用是进行燃气的过滤净化。

在三元气化设备1内，固定床17与流化床15之间通过管道相通，同时固定床另一端的燃气输出口通过管道连接至余热锅炉2，余热锅炉一端的出汽口经过半干式烟气净化器3连接至内燃机4，内燃机通过动力输出轴带动发电机5运转。同时，内燃机产生的燃气输送至余热锅炉一端的进气口。内燃机另一端的出气口通过管道连接燃气轮机7内的压气机9的进气口。压气机又分别与燃气轮机内的燃烧器6和三元气化设备内的流化床15相连通，燃烧器连接涡轮机8并通过动力输出轴带动另一个发电机运转。

三元气化设备内的流化床15还分别与直烧炉14和分离器16通过连接管道相连通。直烧炉14的燃气输出口依次经过余热锅炉后直接连接到蒸汽轮机11的进汽口，蒸汽轮机通过动力输出轴带动第三个发电机运转；蒸汽轮机的另一端经过水槽10由水泵12通过管道与余热锅炉的进水口相连接。

余热锅炉的废汽排放口上连接一再分离器13，经过再分离器处理后，符合环保要求的一部分废气排空，另一部分通过管道送回到直烧炉14再参与燃烧。

本发明的工作过程：有机生物质燃料进入三元气化设备内，首先在固定床中对燃料进行预处理。流化床设备对燃料的颗粒半径要求比较小，经过在固定床设备中进行预处理后的燃料颗粒半径达到流化床的要求，一部分由固定床内的热量做功吹入流化床中，一部分燃料可直接气化产生燃气，燃气经过余热锅炉冷却后再通过半干式烟气净化器进行二次净化，净化后的洁净燃气带动200kW的内燃机做功发电。

在流化床内，燃料加热到600-900℃，在吹入气化剂作用下接触充分、受热均匀，在炉内呈“沸腾”燃烧状态，气化反应速度快，生产能力大、燃气得率高、脱硫、率高、燃气中焦油较少等优点。经过固定床设备预处理后的原料直接吹入至流化床中下部进行气化，并产生出初级气体，再经过气化设备内的低温回流催化裂解器作第一级净化。产生的燃气最后经过炉体外的半干式烟气净化器作二级净化系统，燃烧后的原料通过分离器再落入流化床中下部参与气化。经过净化分离的燃气参与固定床中的燃气带动内燃机发电，另一方面，内燃机做功又带动燃气轮机的压气机工作，压气机对一部分燃气与空气的混合物加压，在燃烧器内燃烧产生高温高压的燃气使涡轮机运转并推动燃气轮机工作，另一部分燃气加压后进入流化床内参与燃烧，大量气化产生足够燃气使内燃机作功带动燃气轮机工作。整个三元发电过程中，内燃机的功率用做压气机工作，小部分参与发电，主要发电功率由燃气轮机及蒸汽轮机来工作产生，再带动发电机发电。工作后的废气温度达到600℃以上，最后燃气轮机产生的高温气体和之前内燃机产生的高温废气进入到余热锅炉内的四烟道热管型自然循环水管进行气、水交换，当高温废气降到45℃左右，进入再分离器进行分流净化处理，降低部分废气污染物，符合环保要求的废气排空，另一部分返回三元汽化炉循环再利用。余热锅炉还有另一部分高温燃气是由三元气化系统中的直烧炉焚烧垃圾后提供，直烧炉以垃圾、废水等废弃物为燃料，工作焚烧后将高温直接供给余热锅炉进行气、水交换，通过固定在余热锅炉内的水泡产生大量蒸汽并输入蒸汽轮机中带动其工作。蒸汽轮机的功率为3000kW。部分多余蒸汽回到水槽，通过水泵再次把冷水打入余热锅炉，余热锅炉所有回收来的热量又对冷水加热，产生蒸汽使蒸汽轮机工作。

Claims (5)

1.一种模块化5000kw多燃料发电机组，主要有固定床、流化床、直烧炉、分离器、内燃机、燃气轮机、蒸汽轮机，其特征在于：固定床(17)与流化床(15)之间通过管道相通，流化床分别与直烧炉(14)和分离器(16)通过连接管道相连通，固定床另一端的燃气输出口通过管道连接至余热锅炉(2)，余热锅炉一端的出汽口经过半干式烟气净化器(3)连接至内燃机(4)，内燃机通过动力输出轴连接发电机(5)；内燃机另一端的出气口通过管道连接燃气轮机(7)内的压气机(9)的进气口，压气机又分别与燃气轮机内的燃烧器(6)和流化床相连通，燃烧器连接涡轮机(8)并通过动力输出轴连接另一个发电机；直烧炉的燃气输出口连接到蒸汽轮机(11)的进汽口，蒸汽轮机通过动力输出轴连接第三个发电机。

2.根据权利要求1所述的多燃料发电机组，其特征在于：内燃机的一个燃气输送口余热锅炉一端的进气口连通。

3.根据权利要求1所述的多燃料发电机组，其特征在于：蒸汽轮机经过一个水槽(10)和水泵(12)后与余热锅炉的进水口相连。

4.根据权利要求1所述的多燃料发电机组，其特征在于：余热锅炉的废汽排放口经过再分离器连接到直烧炉。

5.根据权利要求1所述的多燃料发电机组，其特征在于：在余热锅炉内有一进行气、水交换产生蒸汽的水泡装置。

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