CN103016081A - 生物质气化与化石能源的混合发电系统 - Google Patents

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李春曦
王佳
叶学民
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Abstract

本发明公开了一种生物质气化与化石能源的混合发电系统，该系统包括常规燃煤发电机组和生物质气化装置，所述常规燃煤发电机组包括依次连接的凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、增压富氧燃烧锅炉、汽轮机、和发电机；所述生物质气化装置连接在凝结水泵出口和低压加热器出口之间，与所述低压加热器并联。

Description

生物质气化与化石能源的混合发电系统
技术领域
本发明属于发电技术领域，具体涉及一种综合利用新能源与化石能源的混合发电系统，特别涉及利用生物气化装置代替增压富氧燃烧发电机组回热系统低压加热器加热部分给水，以实现降低发电煤耗、提高节能减排能力的目的。
背景技术
近年来，与能源相关的环境、生态问题成为世界各国普遍关注的焦点。各国均从本国国情和实际情况出发制定了一系列措施解决能源短缺和环境污染等问题。我国拥有世界第二大能源体系，能源储量居世界前列。同时，我国也是能源消费大国，能源消费总量位居世界第二，仅次于美国。人均资源量少、资源消耗量大、能源供需矛盾尖锐以及利用效率低下、环境污染严重、能源结构不合理等已成为制约我国经济社会可持续发展的重要因素。
长期以来，我国以化石能源为主的能源构成形式加剧了对化石能源的依赖，大量消费化石能源使我国面临严峻的资源环境问题。寻求新的可替代、无污染、可再生能源是我国现阶段亟待解决的战略问题。相对于传统化石能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染和资源枯竭问题具有重要意义。通过将新能源引入到传统燃煤机组中，实现新能源与化石能源的综合互补利用，一方面可促进低碳经济发展、调整能源结构，另一方面可积极促进新能源大规模开发利用。
发明内容
本发明的目的是利用生物气化装置代替增压富氧燃烧发电机组回热系统低压加热器加热部分给水，可减少进入加热器吸热的给水量，从而可减少汽轮机抽汽，提高机组的经济性和节能减排能力，促进生物质能开发利用。
本发明的生物质气化与化石能源的混合发电系统包括常规燃煤发电机组和生物质气化装置，所述常规燃煤发电机组包括依次连接的凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、增压富氧燃烧锅炉、汽轮机、和发电机，其特征在于，所述生物质气化装置连接在凝结水泵出口和低压加热器出口之间，与所述低压加热器并联。
优选地，所述低压加热器包括多个串联的低压加热器，各个加热器内的温度和压力按照介质流向逐个升高。更优选，所述各低压加热器之间以及初始低压加热器和凝汽器之间设有疏水管路，用以回收疏水及其热量。
优选地，所述高压加热器包括多个串联的高压加热器，各个加热器内的温度和压力按照介质流向逐个升高。更优选，所述各高压加热器之间以及初始高压加热器和除氧器之间设有疏水管路，用以回收疏水及其热量。
优选地，所述汽轮机包括多个串联的汽缸，各个汽缸内的压力按照介质流向逐个降低。更优选，所述汽轮机的各个汽缸与高压加热器、除氧器和低压加热器之间均设有抽汽管路。
本发明利用新能源和化石能源两种不同形式的能源进行互补发电。这种互补发电模式可解决单纯生物质能发电投资成本高、利用率低等问题，可维持发电系统稳定性及连续性，实现深层次的节能减排。从该系统凝汽器流出的凝结水经凝结水泵后引出部分给水经生物质气化装置加热，达到某级低压加热器给水出口参数后，与从该级加热器流出的主给水混合，从而可替代加热器加热部分给水，减少汽轮机抽汽，增加汽轮机做功，使燃煤机组在相同发电量的情况下煤耗降低，减少了CO2排放，节约了煤炭和CO2减排成本。
附图说明
图1为本发明生物质气化与化石能源的混合发电系统连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明主要分为以下部分：1-增压富氧燃烧锅炉；2-汽轮机高压缸；3-汽轮机中压缸；4-汽轮机低压缸；5-发电机；6-第一级高压加热器；7-第二级高压加热器；8-第三级高压加热器；9-给水泵；10-除氧器；11-生物质气化装置；12-第一级低压加热器；13-第二级低压加热器；14-第三级低压加热器；15-第四级低压加热器；16-凝结水泵；17-凝汽器。
图1为本发明的系统连接示意图。所述发电系统由增压富氧燃烧锅炉、汽轮机、发电机、高压加热器、给水泵、除氧器、生物质气化装置、低压加热器、凝结水泵、凝汽器组成，该系统流程为：从凝汽器17流出的凝结水经凝结水泵16后，抽出一部分给水送入生物质气化装置11进行加热，当工质参数达到某级低压加热器给水出口参数时(以第一级低压加热器12为例)，与从该级加热器流出的主给水混合。其余主给水依次进入串联的第四级低压加热器15、第三级低压加热器14、第二级低压加热器13、第一级低压加热器12进行初步升温、升压，与从生物质气化装置出来的给水混合后，经除氧器10除氧、给水泵9升压后依次送入串联的第三级高压加热器8、第二级高压加热器7、第一级高压加热器6进行吸热，然后进入增压富氧燃烧锅炉1继续吸热，达到额定蒸汽参数后送入汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4做功，驱动发电机5发电，做功完成后的蒸汽排往凝汽器，完成整个热力循环。其中，汽轮机的高压缸、中压缸和低压缸均有抽汽分别被引入高压加热器、除氧器、低压加热器，对加热器进行放热之后通过疏水管路返回到热力循环；第一级高压加热器6和第二级高压加热器7之间、第二级高压加热器7和第三级高压加热器8之间、第三级高压加热器8和除氧器10之间、第一级低压加热器12和第二级低压加热器13之间、第二级低压加热器13和第三级低压加热器14之间、第三级低压加热器14和第四级低压加热器15之间、第四级低压加热器15和凝汽器17之间分别设有疏水管路(图1中虚线部分)，以回收疏水及其热量。
以图1生物质气化装置作用于第一级低压加热器12为例，当从凝结水泵出来的给水全部经过生物质气化装置进行加热时，此时可取代第一级低压加热器12、第二级低压加热器13、第三级低压加热器14、第四级低压加热器15，在这种工况下系统的热经济性最好。生物质气化装置与某300MW机组集成时，燃煤机组节煤量达7.61g/kWh，CO2减排量达3.93万t/年，煤炭节约成本（取标准煤价为650元/t）达977.66万元/年，CO2减排节约成本达971.03万元/年，随着标准煤价升高，混合发电系统取得的经济效益更突出。

Claims (7)

1.一种生物质气化与化石能源的混合发电系统，该系统包括常规燃煤发电机组和生物质气化装置，所述常规燃煤发电机组包括依次连接的凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、增压富氧燃烧锅炉、汽轮机、和发电机，其特征在于，所述生物质气化装置连接在凝结水泵出口和低压加热器出口之间，与所述低压加热器并联。
2.根据权利要求1所述生物质气化与化石能源的混合发电系统，其特征在于，所述低压加热器包括多个串联的低压加热器，各个加热器内的温度和压力按照介质流向逐个升高。
3.根据权利要求1所述生物质气化与化石能源的混合发电系统，其特征在于，所述高压加热器包括多个串联的高压加热器，各个加热器内的温度和压力按照介质流向逐个升高.
4.根据权利要求1所述生物质气化与化石能源的混合发电系统，其特征在于，所述汽轮机包括多个串联的汽缸，各个汽缸内的压力按照介质流向逐个降低。
5.根据权利要求2所述生物质气化与化石能源的混合发电系统，其特征在于，所述各低压加热器之间以及初始低压加热器和凝汽器之间设有疏水管路，用以回收疏水及其热量。
6.根据权利要求3所述生物质气化与化石能源的混合发电系统，其特征在于，所述各高压加热器之间以及初始高压加热器和除氧器之间设有疏水管路，用以回收疏水及其热量。
7.根据权利要求4所述生物质气化与化石能源的混合发电系统，其特征在于，所述汽轮机的各个汽缸与高压加热器、除氧器和低压加热器之间均设有抽汽管路。
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