CN111075565B - 一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置 - Google Patents

一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，属于生物质气化发电领域。包括气化炉、旋风分离器、水洗涤器、换热器、合成气压缩机、氧气压缩机、燃烧器、燃气轮机、余热锅炉、气水分离器、分水器、烟气压缩机、CO2冷凝器、气液分离器、CO2分流器B、CO2泵、CO2储罐、超临界CO2泵、污水萃取池和萃取液分离器。本发明以从燃烧烟气中分离出的CO2和/或水为气化剂进行气化反应，气化效率高和发电效率高。本发明易于实现燃烧烟气组分的分离以及碳捕获，具有负碳排放的优势，捕获后的部分液态CO2用于制取超临界CO2，以萃取合成气净化过程中产生的含有焦油的污水，实现了较低成本的污水净化。

Description

一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置
技术领域
本发明属于生物质气化发电领域，更具体地，涉及一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置。
背景技术
化石能源的日益枯竭和环境污染已经成为当代发展的两大难题，人类急需寻找绿色清洁的能源推动社会的可持续发展。生物质具有可再生性、原料丰富和清洁低碳的优势，生物质气化发电技术可以替代传统能源，并避免能源利用过程中产生的环境问题。然而，传统的生物质气化发电技术采用的气化剂一般含有空气，空气带入的大量N2使得合成气中含有大量N2和氮氧化物，稀释了其中的有效成分H2、CO、CH4，降低了生物质气化效率，从而降低了系统的发电效率。此外，随着温室效应的不断加剧和社会对环境问题的日益重视，碳捕获受到了越来越多的关注。进行生物质气化电厂的碳捕获，能实现碳的“负排放”，有效抵消能源系统中其他地方较高的碳排放，然而在传统的生物质气化发电技术中，生物质气化及合成气燃烧过程都会带入大量N2，稀释了烟气中CO2的浓度，不利于烟气中CO2的分离，从而为碳捕获的进行带来了不便。
现有技术中生物质气化产生的合成气中混有大量液态焦油，水洗涤过程产生大量污水，为避免污染，必须对生物质气化过程中产生的污水进行处理。
发明内容
本发明解决了现有技术中生物质气化效率低导致的发电效率低，发电系统中CO2分离困难，以及生物质气化过程中产生的污染物导致环境污染的技术问题。
按照本发明的第一方面，提供了一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，包括气化炉、旋风分离器、水洗涤器、换热器、合成气压缩机、氧气压缩机、燃烧器、燃气轮机、余热锅炉、气水分离器、分水器、烟气压缩机、CO2冷凝器、气液分离器、CO2分流器B、CO2泵、CO2储罐、超临界CO2泵、污水萃取池和萃取液分离器；
所述气化炉、旋风分离器和水洗涤器依次连接；所述气化炉用于使生物质气化生成粗合成气；所述旋风分离器用于分离粗合成气中的固体灰渣；所述水洗涤器用于清洗粗合成气中的焦油得到净合成气，并用于将净合成气通入换热器中以及将含有焦油的污水通入污水萃取池中；所述换热器用于为第一蒸汽朗肯循环装置提供热量，并用于将降温后的净合成气通入合成气压缩机中进行压缩；所述燃烧器的入口端分别与合成气压缩机和氧气压缩机连接；所述氧气压缩机用于将氧气压缩并输入燃烧器中作为燃烧氧化剂；所述燃烧器用于燃烧净合成气，并用于将燃烧产生的热量驱动燃气轮机膨胀做功；所述燃气轮机的出口端与余热锅炉连接；所述余热锅炉用于为第二蒸汽朗肯循环装置提供热量，并用于将降温后的烟气输入气水分离器中；所述气水分离器用于将降温后烟气中的水通入分水器中，并用于将降温后烟气中的气体通入烟气压缩机中；
所述分水器分离出的部分水通入气化炉中作为气化剂使生物质气化；或者所述气水分离器将降温后烟气中的部分气体通过CO2分流器A分离出来后通入气化炉中作为气化剂使生物质气化，气水分离器将降温后烟气中的剩余气体通过CO2分流器A通入烟气压缩机中；或者所述分水器分离出的部分水和通过CO2分流器A分离出的部分从气水分离器顶部排出的烟气通入气化炉中作为气化剂使生物质气化；
所述CO2分流器A的出口端与烟气压缩机连接，所述烟气压缩机用于将作为气化剂以外的气体进行压缩；所述烟气压缩机的出口端与CO2冷凝器连接，所述CO2冷凝器用于将CO2冷凝成液态；所述CO2冷凝器的出口端与气液分离器连接，所述气液分离器底部的出口端与CO2分流器B连接；所述气液分离器用于将液态的CO2通入CO2分流器B中；所述CO2分流器 B中的部分CO2通过CO2泵加压后形成的液态CO2和/或分水器中的部分水通过水泵加压后形成的加压水通入燃烧器中，作为燃烧温度中和介质；
所述CO2分流器B还分别与CO2储罐和超临界CO2泵连接；所述超临界CO2泵用于将CO2制备成超临界状态，并用于将超临界CO2通入污水萃取池中萃取焦油；所述污水萃取池的出口端与萃取液分离器连接，所述萃取液分离器用于将完成萃取的CO2通入到CO2冷凝器中。
优选地，所述发电装置还包括O2罐，所述O2罐用于提供O2，所述O2与分水器中的部分水分别通入气化炉中作为气化剂使生物质气化；或者所述O2和通过CO2分流器A分离出来的部分CO2分别通入气化炉中作为气化剂使生物质气化；或者所述O2和通过CO2分流器A分离出来的部分CO2经过混合器混匀后通入气化炉中作为气化剂使生物质气化；或者所述O2和通过CO2分流器A分离出来的部分CO2经过混合器混匀后的混合气体与分水器中的部分水分别通入气化炉中作为气化剂使生物质气化。
优选地，还包括预热器，所述预热器连接在水洗涤器和换热器之间，用于将用作气化剂的物质预热后再通入气化炉中。
优选地，还包括预冷器，所述预冷器连接在烟气压缩机和CO2冷凝器之间，所述预冷器用于将烟气压缩机中的烟气利用CO2泵泵出的冷凝的CO2预冷后再通入CO2冷凝器中冷凝。
优选地，所述第一蒸汽朗肯循环装置含有汽轮机A、冷凝器A和水泵 A；所述换热器、汽轮机A、冷凝器A和水泵A顺次连接。
优选地，所述第二蒸汽朗肯循环装置含有汽轮机B、冷凝器B和水泵 B；所述余热锅炉、汽轮机B、冷凝器B和水泵B顺次连接。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供了一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置。该装置采用生物质气化发电，气化产生的合成气用于燃烧，取代了传统的化石能源，有助于促进可持续发展；气化剂采用CO2、水或其混合物，气化剂中还可以加入高浓度O2，合成气中除可燃成分H2、CO和CH4等气体外，只含有CO2和水蒸气；将富氧燃烧、燃气轮机发电和蒸汽朗肯循环有机结合，充分利用了烟气中的热能并将其转化为电能，以提高电厂的发电效率，且燃烧产生的烟气的主要成分只有CO2和水，便于实现碳捕获，由此解决了现有技术的生物质气化发电系统存在的由于气化效率不高导致的发电效率不高以及带来的环境问题。利用捕获得到的部分CO2制取超临界CO2，用于萃取合成气净化过程中产生的污水，过程简单，能实现较低成本的污水净化，实现系统的绿色运行。
(2)本发明所述的生物质气化过程，采用从燃烧烟气中分离出的CO2和/或水为气化剂，气化剂中可以加或不加O2，合成气中除了可燃气体之外，只含有CO2和水蒸气，便于实现燃烧后烟气的碳捕获过程，实现了高效低污染的生物质利用。
(3)本发明所述的联合循环是基于富氧燃烧的技术路线，利用合成气富氧燃烧烟气中CO2和H2O的浓度高的特点，直接将烟气中的H2O冷凝分离即可得到高浓度CO2，同时对从烟气中分离出的CO2进行冷凝，即可高效便捷地实现电厂的碳捕获。
(4)超临界CO2对工业生产中使用的大量有机溶剂具有良好的溶解作用，能有效萃取污水中的污染物。CO2无毒、不易燃，临界温度和压力较为温和，制取容易，且超临界CO2污水处理过程简单，本发明通过超临界CO2萃取法，对合成气净化产生的污水进行了处理，实现了较低成本的污水净化。
(5)本发明将燃烧产生的部分CO2和/或H2O作为燃烧温度中和介质，通过不同的燃烧温度中和介质的选择，适应了不同电厂的需求。
附图说明
图1是本发明实施例1的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置的结构示意图。
图2是本发明实施例2的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置的结构示意图。
图3是本发明实施例3的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置的结构示意图。
图4是本发明实施例4的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置的结构示意图。
图5是本发明实施例5的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置的结构示意图。
图6是本发明实施例6的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置的结构示意图。
图7是本发明实施例7的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置的结构示意图。
图8是本发明装置工作时的工艺流程图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中： 1-气化炉、2-旋风分离器、3-水洗涤器、4-换热器、5-合成气压缩机、6-氧气压缩机、7-燃烧器、8-燃气轮机、9-余热锅炉、10-气水分离器、11-分水器、12- CO2分流器A、13-混合器、14-水泵、15-烟气压缩机、16-CO2冷凝器、17- 气液分离器、18-CO2分流器B、19-CO2泵、20-CO2储罐、21-超临界CO2泵、 22-污水萃取池、23-萃取液分离器、24-O2罐、25-预热器、26-预冷器、27-汽轮机A、28-冷凝器A、29-水泵A、30-汽轮机B、31-冷凝器B、32-水泵B。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，包括生物质气化以及合成气富氧燃烧燃气轮机循环。包括气化炉1、旋风分离器2、水洗涤器3、换热器4、合成气压缩机5、氧气压缩机6、燃烧器7、燃气轮机8、余热锅炉9、气水分离器10、分水器11、CO2分流器A12、混合器13、烟气压缩机15、CO2冷凝器16、气液分离器17、CO2分流器B 18、CO2泵19、CO2储罐20、超临界CO2泵21、污水萃取池22和萃取液分离器23；
所述气化炉1、旋风分离器2和水洗涤器3依次连接；所述气化炉1用于使生物质气化生成粗合成气；所述旋风分离器2用于分离粗合成气中的固体灰渣；所述水洗涤器3用于清洗粗合成气中的焦油得到净合成气，并用于将净合成气通入换热器4中以及将含有焦油的污水通入污水萃取池22 中；所述换热器4用于为第一蒸汽朗肯循环装置提供热量，并用于将降温后的净合成气通入合成气压缩机5中进行压缩；所述燃烧器7的入口端分别与合成气压缩机5和氧气压缩机6连接；所述燃烧器7用于燃烧净合成气，并用于将燃烧产生的热量驱动燃气轮机8膨胀做功；所述燃气轮机8的出口端与余热锅炉9连接；所述余热锅炉9用于为第二蒸汽朗肯循环装置提供热量，并用于将降温后的烟气输入气水分离器10中；所述气水分离器 10用于将降温后烟气中的水通入分水器11中，并用于将降温后烟气中的气体通入CO2分流器A12中；所述分水器11分离出的部分水通入气化炉1 中作为气化剂使生物质气化，或者所述气水分离器10将降温后烟气中的部分气体通过CO2分流器A 12分离出来后通入气化炉1中作为气化剂使生物质气化，气水分离器10将降温后烟气中的剩余气体通过CO2分流器A 12 通入烟气压缩机15中；或者所述分水器11分离出的部分水和通过CO2分流器A12分离出的部分从气水分离器10顶部排出的烟气通入气化炉1中作为气化剂使生物质气化；
所述CO2分流器A 12的出口端与烟气压缩机15连接，所述烟气压缩机15用于将作为气化剂以外的气体进行压缩；所述烟气压缩机15的出口端与CO2冷凝器16连接，所述CO2冷凝器16用于将CO2冷凝成液态；所述CO2冷凝器16的出口端与气液分离器17连接，所述气液分离器17的出口端与CO2分流器B 18连接；所述气液分离器17用于将液态的CO2通入 CO2分流器B 18中；所述CO2分流器B 18中的部分CO2通过CO2泵19降温后和/或分水器11中的部分水通过水泵14降温后通入燃烧器7中，作为燃烧温度中和介质；
所述CO2分流器B 18还分别与CO2储罐20和超临界CO2泵21连接；所述超临界CO2泵21用于将CO2制备成超临界状态，并用于将超临界CO2通入污水萃取池22中萃取焦油；所述污水萃取池22的出口端与萃取液分离器23连接，所述萃取液分离器23用于将完成萃取的CO2通入到CO2冷凝器16中。
优选地，所述混合器12的入口端还与O2罐24连接，所述混合器13还用于将O2罐24中的O2通入气化炉1中作为气化剂使生物质气化。
优选地，还包括预热器25，所述预热器25连接在水洗涤器3和换热器 4之间，用于将混合器13中的物质和/或分水器11分离出的部分水预热后作为气化剂使生物质气化。
优选地，还包括预冷器26，所述预冷器26连接在烟气压缩机15和CO2冷凝器16之间，所述预冷器26用于将烟气压缩机15中的烟气利用CO2泵 19泵出的冷凝的CO2预冷后再通入CO2冷凝器16中冷凝。
优选地，所述第一蒸汽朗肯循环装置含有汽轮机A 27、冷凝器A 28和水泵A 29；所述换热器、汽轮机A 27、冷凝器A 28和水泵A 29顺次连接。
优选地，所述第二蒸汽朗肯循环装置含有汽轮机B 30、冷凝器B 31和水泵B 32；所述余热锅炉、汽轮机B 30、冷凝器B 31和水泵B 32顺次连接。
本发明提供了一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，包括生物质气化、富氧燃烧燃气轮机循环、高压蒸汽朗肯循环以及CO2分离液化系统。本发明采用单一的CO2、O2、水或其任意组合的混合物作为气化剂，气化产生的合成气除了有效成分H2、CO、CH4等可燃气体之外，只包含CO2和水蒸气，有利于后续燃烧烟气中CO2的分离和捕获。本发明采用富氧燃烧方式，燃烧产生的烟气的主要成分是CO2和水，简单的冷凝即可实现CO2的分离和捕获。本发明采用燃气-蒸汽联合循环的发电方式，能充分利用烟气的热能，从而显著提高系统的发电效率。
实施例1
一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，该装置结构示意图如图1所示，具体工作过程如下：
(1)生物质气化
将生物质原料加入到气化炉1中，从CO2分流器A 12分离出的部分 CO2、分水器11分离出的部分水以及O2罐24中的O2作为气化剂，从CO2分流器A 12分离出的部分CO2和O2罐24中的O2混合后，以及分水器11 分离出的部分水分别经过预热器25预热后进入气化炉1中，对生物质原料进行气化，气化压力为一个大气压，气化温度为600～1000℃。气化产生的粗合成气进入旋风分离器2中，除去未反应的固体杂质后，进入水洗涤器3 中洗涤出焦油等液体杂质，得到净合成气。
(2)富氧燃烧联合循环
步骤(1)得到的净合成气进入预热器25中与气化剂换热，使气化剂升温至150-300℃。预热器25的排气进入换热器4中为第一蒸汽朗肯循环提供热量，温度降低至50-80℃。换热器4的排气经合成气压缩机5压缩至燃烧压力2.0-9.0MPa，此高压合成气与经氧气压缩机6压缩的高压O2、预冷器26排出的燃烧温度中和介质CO2和水泵14排出的燃烧温度中和介质水混合后进入燃烧器7中，产生温度为1250-1400℃的高温高压烟气。此烟气进入燃气轮机8中膨胀做功，压力降低到稍高于环境压力，温度随之降低至600～700℃。燃气轮机8的高温排气进入到余热锅炉9中为第二蒸汽朗肯循环提供热量，温度降低至50-80℃。从余热锅炉9流出的烟气进入气水分离器10中，根据流体的不同状态，气液相流体得以分离，以CO2为主的气态烟气经气水分离器10的顶部流出，经CO2分流器A 12分成两部分，一部分用作气化剂，通入混合器13中，另一部分则进入烟气压缩机15、预冷器26和CO2冷凝器16，实现CO2液化；液态H2O则从气水分水器10的底部流出，经分水器11分成三部分，一部分直接排出，一部分作为气化剂，经预热器25预热后进入气化炉1参与气化，另一部分则经水泵14加压后回到燃烧器7作为燃烧温度中和介质，形成高压富氧燃烧联合循环。
(3)CO2捕获系统
步骤(2)中从气水分离器10顶部流出的烟气经CO2分流器A 12分为两部分，一部分作为气化剂在混合器13中与其他的气化剂混合，后经预热器25预热后进入气化炉1参与气化，另一部分则经烟气压缩机15加压至 0.6MPa，后进入预冷器26与CO2泵19流出的液态CO2换热，温度降低至 -30～-20℃，预冷后的烟气进入CO2冷凝器16，烟气中的CO2在此过程中冷凝成液态，温度为-55～-50℃，后经气液分离器17由底部排出；其他不凝性气体如剩余的O2、少量的N2等则由气液分离器17顶部直接排出；从气液分离器17底部排出的液态CO2经CO2分流器B 18分为三部分，一部分储存在CO2储罐20中；一部分则由CO2泵19加压，进入预冷器26中被加热至常温，最后进入燃烧器7中中和燃烧温度；另一部分则用于污水处理。
(4)超临界CO2污水处理系统
步骤(3)用于污水处理的液态CO2经超临界CO2泵21加压至7.5～10.0 MPa，达到超临界状态，后进入污水萃取池22中进行萃取，萃取完成后通过排水口将污水浓溶液与洁净水进行分离；污水浓溶液进入萃取液分离器 23中，超临界CO2压力降低至稍高于三相点压力，其中的溶质在超临界CO2中的溶解度降低，污水杂质与CO2得以分离；污水杂质由萃取液分离器23 下部排出，降压后的CO2进入CO2冷凝器16中被液化。
实施例2
一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其结构示意图如图2所示。本实施例不同于实施例1之处在于，从气水分离器10底部排出的水，经分水器11分离成两部分，一部分直接排出，另一部分作为气化剂，经预热器25预热后进入气化炉1参与气化。因此，在本实施例中，在富氧燃烧的燃烧温度中和介质仅为从烟气中分离出的CO2。
实施例3
一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其结构示意图如图3所示。本实施例不同于实施例1之处在于，以CO2为主的烟气经烟气压缩机15压缩至0.6MPa之后，直接进入CO2冷凝器16中，烟气中的 CO2被冷凝成液态，由气液分离器17的底部排出并被储存于CO2储罐20 中，其他不凝性气体则从气液分离器17的顶部排出。因此，本实施例中，在富氧燃烧的燃烧温度中和介质仅为循环水。
实施例4
一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其结构示意图如图4所示。本实施例不同于实施例1之处在于，从气水分离器10底部排出的水，经分水器11分离成两部分，一部分直接排出，另一部分则经水泵 14加压后回到燃烧器7作为燃烧温度中和介质，形成高压富氧燃烧联合循环。因此，本实施例中生物质气化过程的气化剂为O2和CO2的混合物。
实施例5
一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其结构示意图如图5所示。本实施例不同于实施例1之处在于，从气水分离器10顶部排出的以CO2为主的烟气直接进入烟气压缩机15和CO2冷凝器16的CO2液化系统，而不作为气化剂进入混合器13后再进入气化炉。因此，本实施例中，生物质气化过程的气化剂为O2和水的混合物。
实施例6
一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其结构示意图如图6所示。本实施例不同于实施例1之处在于，经CO2分流器A 12分离出的部分CO2直接进入预热器25中被预热后进入气化炉1参与气化，而不与其他物质混合，不与O2罐24中的氧气混合，分水器11中的水也不作为气化剂。因此，本实施例中生物质气化过程的气化剂为单一的CO2。
实施例7
一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其结构示意图如图7所示。本实施例不同于实施例1之处在于，经分水器11分离出的部分水直接进入换热器25中被预热后进入气化炉1参与气化，而不与其他物质混合，不与O2罐24中的氧气以及CO2分流器A 12中的部分CO2混合。因此，本实施例中生物质气化过程的气化剂为单一的水。
实施例8
本发明中的工作流程图如图8所示。工作时，生物质原料加入到气化炉1中，从CO2分流器A 12分离出的部分CO2、分水器11分离出的部分水以及O2罐24中的O2作为气化剂，CO2分流器A 12分离出的部分CO2和 O2罐24中的O2混合后，以及分水器11分离出的部分水分别经过混合器13 混合后经过预热器25预热后进入气化炉1中，参与生物质气化，产生粗合成气；
所述粗合成气进入所述旋风分离器2中，分离出未反应的灰渣，后进入所述水洗涤器3中洗涤出焦油等液体杂质，得到净合成气；
所述净合成气进入所述预热器25中预热气化剂混合物，得到预热器25 排出的合成气；
所述预热器25排出的合成气进入所述换热器4为第一蒸汽朗肯循环提供热量，得到换热器的排气；
所述换热器25的排气进入所述合成气压缩机5中被压缩，得到高压合成气；
所述高压合成气与经氧气压缩机6压缩的高压O2、预冷器26排出的燃烧温度中和介质CO2和水泵14排出的燃烧温度中和介质水混合后进入燃烧器7中，并在所述燃气轮机8中膨胀做功，得到燃气轮机8排出的烟气；
所述燃气轮机8排出的烟气进入所述余热锅炉9中为第二蒸汽朗肯循环提供热量，得到余热锅炉9排出的烟气；
所述余热锅炉9排出的烟气进入所述气水分离器10中，分离出的液态水经底部流出，以CO2为主的烟气从顶部流出，经所述CO2分流器A 12分流；所述经CO2分流器A 12分离出的部分以CO2为主的烟气与经过分水器 12分出的部分水以及O2罐24中的O2混合作为气化剂，所述气化剂进入所述预热器25被预热后进入所述气化炉1参与气化；另一部分以CO2为主的烟气则进入烟气压缩机15、预冷器26和CO2冷凝器16，实现CO2液化；即进入碳捕获装置冷凝成液态CO2；后经气液分离器17由底部排出；其他不凝性气体如剩余的O2、少量的N2等则由气液分离器17顶部直接排出；所述液态CO2进入所述CO2分流器B 18分为三部分，一部分储存在CO2储罐20中；一部分则由CO2泵19加压，进入预冷器26中被加热至常温，最后进入燃烧器7中中和燃烧温度；另一部分则用于污水处理。作为污水处理的液态CO2经超临界CO2泵21加压至超临界状态，进入所述污水萃取池 22中进行污水处理；萃取完成后通过排水口将污水浓溶液与洁净水进行分离；污水浓溶液进入萃取液分离器23中，超临界CO2压力降低至稍高于三相点压力，其中的溶质在超临界CO2中的溶解度降低，污水杂质与CO2得以分离；污水杂质由萃取液分离器23下部排出，降压后的CO2进入CO2冷凝器16中被液化。所述气水分离器10分离出的液态水经所述分水器11分为三部分，一部分直接排出，一部分作为气化剂，经预热器25预热后进入气化炉1参与气化，另一部分则经水泵14加压后回到燃烧器7作为燃烧温度中和介质。
优选地，所述生物质原料可以为木屑、秸秆、农产品加工业下脚料、农林废弃物或畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等。
优选地，所述气化可以是常压气化或高压气化。
优选地，所述第一蒸汽朗肯循环和第二蒸汽朗肯循环可以是单压、双压无再热、双压再热、三压无再热、三压再热等多种形式。
优选地，所述气化剂可以是单一的CO2、单一的水、CO2和水的混合物；所述CO2和水的混合物的配比可以根据实际需求进行调整；所述气化剂中可以加入O2，且掺混比例可根据实际要求进行调整。
优选地，所述燃烧温度中和介质可以是单一的CO2、单一的水或者CO2和水的混合物；所述CO2和水的混合物的配比可以根据实际需求进行调整。
优选地，所述燃烧器的温度通过调节通入所述燃烧器的中和介质水或者CO2的流量来控制，根据设备能承受的最高温度确定系统的循环水流量，以保证燃烧温度不超过设备的最高允许操作温度。
以上实施例的神生物质气化富氧燃烧联合循环发电系统的整体净发电效率高于35.0％。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其特征在于，包括气化炉（1）、旋风分离器（2）、水洗涤器（3）、换热器（4）、合成气压缩机（5）、氧气压缩机（6）、燃烧器（7）、燃气轮机（8）、余热锅炉（9）、气水分离器（10）、分水器（11）、烟气压缩机（15）、CO2冷凝器（16）、气液分离器（17）、CO2分流器B（18）、CO2储罐（20）、超临界CO2泵（21）、污水萃取池（22）和萃取液分离器（23）；
所述气化炉（1）、旋风分离器（2）和水洗涤器（3）依次连接；所述气化炉（1）用于使生物质气化生成粗合成气；所述旋风分离器（2）用于分离粗合成气中的固体灰渣；所述水洗涤器（3）用于清洗粗合成气中的焦油得到净合成气，并用于将净合成气通入换热器（4）中以及将含有焦油的污水通入污水萃取池（22）中；所述换热器（4）用于为第一蒸汽朗肯循环装置提供热量，并用于将降温后的净合成气通入合成气压缩机（5）中进行压缩；所述燃烧器（7）的入口端分别与合成气压缩机（5）和氧气压缩机（6）连接；所述氧气压缩机（6）用于将氧气压缩并输入燃烧器（7）中作为燃烧氧化剂；所述燃烧器（7）用于燃烧净合成气，并用于将燃烧产生的热量驱动燃气轮机（8）膨胀做功；所述燃气轮机（8）的出口端与余热锅炉（9）连接；所述余热锅炉（9）用于为第二蒸汽朗肯循环装置提供热量，并用于将降温后的烟气输入气水分离器（10）中；所述气水分离器（10）用于将降温后烟气中的水通入分水器（11）中，并用于将降温后烟气中的气体通入烟气压缩机（15）中；
所述分水器（11）分离出的部分水和通过CO2分流器A（12）分离出的部分从气水分离器（10）顶部排出的烟气通入气化炉（1）中作为气化剂使生物质气化；
所述烟气压缩机（15）用于将作为气化剂以外的气体进行压缩；所述烟气压缩机（15）的出口端与CO2冷凝器（16）连接，所述CO2冷凝器（16）用于将CO2冷凝成液态；所述CO2冷凝器（16）的出口端与气液分离器（17）连接，所述气液分离器（17）底部的出口端与CO2分流器B（18）连接；所述气液分离器（17）用于将液态的CO2通入CO2分流器B（18）中；所述CO2分流器B（18）中的部分CO2通过CO2泵（19）加压后形成的液态CO2和/或分水器（11）中的部分水通过水泵（14）加压后形成的加压水通入燃烧器（7）中，作为燃烧温度中和介质；
所述CO2分流器B（18）还分别与CO2储罐（20）和超临界CO2泵（21）连接；所述超临界CO2泵（21）用于将CO2制备成超临界状态，并用于将超临界CO2通入污水萃取池（22）中萃取焦油；所述污水萃取池（22）的出口端与萃取液分离器（23）连接，所述萃取液分离器（23）用于将完成萃取的CO2通入到CO2冷凝器（16）中。
2.如权利要求1所述的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其特征在于，所述发电装置还包括O2罐（24），所述O2罐（24）用于提供O2，所述O2和通过CO2分流器A（12）分离出来的部分CO2经过混合器（13）混匀后的混合气体与分水器（11）中的部分水分别通入气化炉（1）中作为气化剂使生物质气化。
3.如权利要求1或2所述的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其特征在于，还包括预热器（25），所述预热器（25）连接在水洗涤器（3）和换热器（4）之间，用于将用作气化剂的物质预热后再通入气化炉（1）中。
4.如权利要求1所述的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其特征在于，还包括预冷器（26），所述预冷器（26）连接在烟气压缩机（15）和CO2冷凝器（16）之间，所述预冷器（26）用于将烟气压缩机（15）排出的烟气利用CO2泵（19）泵出的冷凝的CO2预冷后再通入CO2冷凝器（16）中冷凝。
5.如权利要求1所述的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其特征在于，所述第一蒸汽朗肯循环装置含有汽轮机A（27）、冷凝器A（28）和水泵A（29）；所述换热器（4）、汽轮机A（27）、冷凝器A（28）和水泵A（29）顺次连接。
6.如权利要求1所述的生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，其特征在于，所述第二蒸汽朗肯循环装置含有汽轮机B（30）、冷凝器B（31）和水泵B（32）；所述余热锅炉（9）、汽轮机B（30）、冷凝器B（31）和水泵B（32）顺次连接。
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