CN118481830A - 基于生物质气化的联合循环机组发电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于生物质气化的联合循环机组发电系统及方法，其中，系统包括：燃气轮机，适于通入气化气以进行燃烧；余热锅炉，与燃气轮机相连接，适于回收燃气轮机烟气中的热量；汽轮机，与燃气轮机及余热锅炉相连接，适于驱动发电机发电；生物质气化单元，与燃气轮机相连接，适于产生气化气和气化渣；送料器，与生物质气化单元相连接，适于将气化渣送入烘干器；烘干器，与余热锅炉和燃气轮机相连接，适于通入余热锅炉烟气和燃气轮机烟气，以干燥气化渣；回收器，与烘干器相连接，适于储存干燥后的气化渣。上述系统能够利用烟气来实现对气化渣的干燥处理，有利于节省电能，提高系统发电效率。

Description

基于生物质气化的联合循环机组发电系统及方法

技术领域

本申请涉及发电技术领域，具体而言，涉及一种基于生物质气化的联合循环机组发电系统及方法。

背景技术

生物质整体气化联合循环发电技术，是将生物质气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。该系统由两大部分组成，即生物质的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。生物质气化渣是生物质气化生产过程中的废渣，其具有回收价值。相关技术中，在回收生物质气化渣之前通常会使用电烘干机对其进行干燥处理。然而，电烘干机需要消耗大量电能，从而会导致系统发电效率降低。

发明内容

本申请实施例至少提供一种基于生物质气化的联合循环机组发电系统及方法，能够利用烟气来实现对气化渣的干燥处理，有利于节省电能，提高系统发电效率。

根据本申请实施例的第一方面，提供了一种基于生物质气化的联合循环机组发电系统，包括：

燃气轮机，适于通入气化气以进行燃烧；

余热锅炉，与所述燃气轮机相连接，适于回收所述燃气轮机烟气中的热量；

汽轮机，与所述燃气轮机及所述余热锅炉相连接，适于驱动发电机发电；

生物质气化单元，与所述燃气轮机相连接，适于产生气化气和气化渣；

送料器，与所述生物质气化单元相连接，适于将所述气化渣送入烘干器；

烘干器，与所述余热锅炉和所述燃气轮机相连接，适于通入所述余热锅炉烟气和所述燃气轮机烟气，以干燥所述气化渣；

回收器，与所述烘干器相连接，适于储存干燥后的所述气化渣。

根据上述方案，基于生物质气化的联合循环机组发电系统，能够利用烟气来实现对气化渣的干燥处理，相对于使用电烘干器进行干燥处理的方式，有利于节省电能，提高系统发电效率。

在一种可选的实施方式中，所述燃气轮机的烟气出口设置有分流器，所述分流器具有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口和所述余热锅炉相连接，所述第二出气口和所述烘干器相连接。

在一种可选的实施方式中，所述分流器在所述燃气轮机的烟气产生量超出烟量设定值时向所述烘干器通入所述燃气轮机烟气。

在一种可选的实施方式中，所述燃气轮机还适于通入水蒸气。

在一种可选的实施方式中，所述水蒸气由所述余热锅炉产生。

在一种可选的实施方式中，所述基于生物质气化的联合循环机组发电系统还包括：换热器，与所述烘干器相连接，适于利用所述烘干器尾气对通入所述燃气轮机的水蒸气进行预加热。

在一种可选的实施方式中，所述基于生物质气化的联合循环机组发电系统还包括：过滤器，与所述烘干器和所述换热器相连接，适于滤除所述烘干器尾气中的杂质。

根据本申请实施例的第二方面，提供了一种气化渣干燥方法，适用于第一方面任一项基于生物质气化的联合循环机组发电系统，所述方法包括：

利用所述生物质气化单元产生气化气和气化渣；

将所述气化气通入所述燃气轮机进行燃烧；

将至少部分所述燃气轮机烟气经过所述余热锅炉换热后通入所述烘干器，以干燥所述气化渣。

根据上述方案，基于生物质气化的联合循环机组发电方法，能够利用烟气来实现对气化渣的干燥处理，相对于使用电烘干器进行干燥处理的方式，有利于节省电能，提高系统发电效率。

在一种可选的实施方式中，所述方法还包括：将所述烘干器尾气通入所述换热器，以加热经过所述换热器的水蒸气；将加热后的所述水蒸气通入所述燃气轮机，以与所述气化气混合燃烧。

在一种可选的实施方式中，所述方法还包括：在将所述烘干器尾气通入所述换热器之前，对所述烘干器尾气进行过滤。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，此处的附图被并入说明书中并构成本说明书中的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种基于生物质气化的联合循环机组发电系统的结构示意图；

附图标记：

1、燃气轮机；2、余热锅炉；3、汽轮机；4、发电机；5、生物质气化炉；6、脱落装置；7、送料器；8、烘干器；9、回收器；10、分流器；11、第一气泵；12、第二气泵；13、换热器；14、过滤器。

具体实施方式

需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

生物质整体气化联合循环发电技术，是将生物质气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。该系统由两大部分组成，即生物质的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。生物质气化渣是生物质气化生产过程中的废渣，其具有回收价值。

相关技术中，在回收生物质气化渣之前通常会使用电烘干机对其进行干燥处理。然而，电烘干机需要消耗大量电能，从而会导致系统发电效率降低。

为此，本申请实施例提供一种基于生物质气化的联合循环机组发电系统及方法，能够利用烟气来实现对气化渣的干燥处理，有利于节省电能，提高系统发电效率。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体的附图以及实施例对其进行详细的说明。

参考图1，图1示出了本申请实施例所提供的一种基于生物质气化的联合循环机组发电系统的结构示意图。

本申请实施例提供的基于生物质气化的联合循环机组发电系统，包括：燃气轮机1、余热锅炉2、汽轮机3、生物质气化单元、送料器7、烘干器8和回收器9。燃气轮机1适于通入气化气以进行燃烧。余热锅炉2与燃气轮机1相连接，适于回收燃气轮机1烟气中的热量。汽轮机3与燃气轮机1及余热锅炉2相连接，适于驱动发电机4发电。生物质气化单元与燃气轮机1相连接，适于产生气化气和气化渣。送料器7与生物质气化单元相连接，适于将气化渣送入烘干器8。烘干器8与余热锅炉2和燃气轮机1相连接，适于通入余热锅炉2烟气和燃气轮机1烟气，以干燥气化渣。回收器9与烘干器8相连接，适于储存干燥后的气化渣。

在本实施例中，燃气轮机1烟气是燃气轮机1在燃烧过程中产生的，为高温烟气。燃气轮机1烟气可以自燃气轮机1的烟气出口输出至余热锅炉2中并在余热锅炉2中散热，使得余热锅炉2中的水吸收热量形成高温水蒸气，高温水蒸气可以在汽轮机3中做功，以使汽轮机3驱使发电机4发电。

在本实施例中，燃气轮机1烟气在经过余热锅炉2后形成低温烟气，也即余热锅炉2烟气。余热锅炉2烟气经过烘干器8内部时，可以带走气化渣中的水分，以实现对气化渣的干燥。此外，由于余热锅炉2烟气温度较低，将余热锅炉2烟气通入烘干器8中，不仅可以带走气化渣中的水分，还可以带走气化渣中的热量。也即，烘干器8尾气的热量较高，可以用于进一步热回收处理。

在本实施例中，由于烘干器8还与燃气轮机1相连接，这使得燃气轮机1烟气可以直接输出至烘干器8中，以对气化渣进行干燥。具体来说，由于燃气轮机1烟气温度较高，相对于使用低温烟气来烘干气化渣，直接使用燃气轮机1烟气来烘干气化渣，有利于提高干燥效果。

根据上述方案，基于生物质气化的联合循环机组发电系统，利用烟气来实现对气化渣的干燥处理，相对于使用电烘干器8进行干燥处理的方式，有利于节省电能，提高系统发电效率。

在一些实施例中，燃气轮机1的烟气出口可以设置有分流器10，分流器10具有第一出气口和第二出气口，第一出气口和余热锅炉2相连接，第二出气口和烘干器8相连接。

在本实施例中，分流器10可以将高温烟气分为两路，一路高温烟气输出至余热锅炉2，另一路高温烟气输出至烘干器8。这样，能够控制高温烟气分别通入余热锅炉2和烘干器8。

进一步地，在具体设置时，分流器10的第一出气口可以设置第一气泵11，分流器10的第二出气口可以设置第二气泵12。在具体实施中，可以通过第一气泵11将燃气轮机1烟气泵入余热锅炉2，以及可以通过第二气泵12将燃气轮机1烟气泵入烘干器8。

在一些实施例中，分流器10可以在燃气轮机1的烟气产生量超出烟量设定值时向烘干器8通入燃气轮机1烟气。

在本实施例中，分流器10可以在燃气轮机1燃烧产生的烟气量大于余热锅炉2加热水蒸气所需的烟气量时将高温烟气分为两路，一路高温烟气输出至余热锅炉2，另一路高温烟气输出至烘干器8。这样，能够避免因烟气分流而影响余热锅炉2正常工作，从而影响发电效率。

在一些实施例中，生物质气化单元可以包括生物质气化炉5和脱硫装置。其中，生物质气化炉5用于将燃煤气化以形成气化气和气化渣。脱硫装置与生物质气化炉5的出气口相连接，以除去气化气中的硫化物。

在本实施例中，脱硫装置具体可以采用石灰石/石膏湿法脱硫脱除SO2以及采用湿式电除尘器脱除SO3。在具体实施中，通入燃气轮机1中的气化气可以是脱硫后的气化气。

在一些实施例中，燃气轮机1还适于通入水蒸气。

在本实施例中，采用气化气作为燃气轮机1的燃料(的一部分)，由于气化气中含有大量的氢气，且氢气的单位分子质量较小，使得燃烧后生成的烟气体积较小，这会导致烟气做功能力较差，通过向燃气轮机1通入水蒸气，使得水蒸气和气化气可以混合燃烧，这样，不仅可以提高燃料的燃烧效率，还可以提升烟气的做功能力。

在一些实施例中，水蒸气可以由余热锅炉2产生。

在本实施例中，水蒸气具体可以由余热锅炉2的低压气包产生，具体地，可以通过扩大低压省煤器来实现蒸汽的额外提取。相对于使用单独的水蒸气发生装置来生产水蒸气，这样，能够节省设备和电力成本，有利于提高系统经济效益。

在一些实施例中，基于生物质气化的联合循环机组发电系统，还可以包括：换热器13。换热器13与烘干器8相连接，适于利用烘干器8尾气对通入燃气轮机1的水蒸气进行预加热。

在本实施例中，换热器13具有蒸汽管路和烟气管路，蒸汽管路用于使水蒸气通过换热器13，烟气管路用于使烘干器8尾气通过换热器13。这样，能够实现烘干器8尾气和水蒸气在换热器13中进行换热。此外，相对于通过消耗电能来提高水蒸气温度的方式，这样，不仅能够节省电能，降低成本，还能够实现对尾气的热量回收，以减少能量损失。

在一些实施例中，基于生物质气化的联合循环机组发电系统，还可以包括：过滤器14。过滤器14与烘干器8和换热器13相连接，适于滤除烘干器8尾气中的杂质。

在本实施例中，过滤器14可以滤除烘干器8尾气中的水分和灰尘，这样，能够避免杂质沉积在换热器13中，从而影响换热器13的换热效率。此外，通过设置过滤器14，还可以减小尾气排放时对环境的污染。

应理解，换热器13的烟气管道可以连接大气，这使得换热后的烘干器8尾气可以直接排放至大气。

本申请实施例还提供了一种气化渣干燥方法，适用于基于生物质气化的联合循环机组发电系统。

本申请实施例的气化渣干燥方法，包括以下步骤：

步骤S100、利用生物质气化单元产生气化气和气化渣。

步骤S200、将气化气通入燃气轮机1进行燃烧。

步骤S300、将至少部分燃气轮机1烟气经过余热锅炉2换热后通入烘干器8，以干燥气化渣。

在本实施例中，燃气轮机1烟气是燃气轮机1在燃烧过程中产生的，为高温烟气。燃气轮机1烟气可以自燃气轮机1的烟气出口输出至余热锅炉2中并在余热锅炉2中散热，使得余热锅炉2中的水吸收热量形成高温水蒸气，高温水蒸气可以在汽轮机3中做功，以使汽轮机3驱使发电机4发电。应理解，燃气轮机1烟气在经过余热锅炉2后形成低温烟气，也即余热锅炉2烟气。余热锅炉2烟气经过烘干器8内部时，可以带走气化渣中的水分，以实现对气化渣的干燥。

在本实施例中，由于低温烟气温度较低，将低温烟气通入烘干器8中，不仅可以带走气化渣中的水分，还可以带走气化渣中的热量。也即，烘干器8尾气的热量较高，可以用于进一步热回收处理。

在本实施例中，由于烘干器8还与燃气轮机1相连接，这使得燃气轮机1烟气可以直接输出至烘干器8中，以对气化渣进行干燥。由于燃气轮机1烟气温度较高，相对于使用低温烟气来烘干气化渣，直接使用燃气轮机1烟气来烘干气化渣，有利于提高干燥效果。

在本实施例中，燃气轮机1在燃烧过程中产生高温烟气也可以经分流器10直接输出至烘干器8。例如，分流器10可以在燃气轮机1的烟气产生量超出烟量设定值时向烘干器8通入燃气轮机1烟气。这样，能够避免因烟气分流而影响余热锅炉2正常工作，从而影响发电效率。

根据上述方案，基于生物质气化的联合循环机组发电方法，利用烟气来实现对气化渣的干燥处理，相对于使用电烘干器8进行干燥处理的方式，有利于节省电能，提高系统发电效率。

在一些实施例中，在将至少部分燃气轮机1烟气经过余热锅炉2换热后通入烘干器8之后，方法还包括：

步骤S500、将烘干器8尾气通入换热器13，以加热经过换热器13的水蒸气。

步骤S600、将加热后的水蒸气通入燃气轮机1，以与气化气混合燃烧。

在本实施例中，由于气化气中含有大量的氢气，且氢气的单位分子质量较小，使得燃烧后生成的烟气体积较小，这会导致烟气做功能力较差，通过向燃气轮机1通入水蒸气，使得水蒸气和气化气可以混合燃烧，这样，不仅可以提高燃料的燃烧效率，还可以提升烟气的做功能力。

在本实施例中，由于水蒸气可以由余热锅炉2的低压气包产生，相对于使用单独的水蒸气发生装置来生产水蒸气，这样，能够节省设备和电力成本，有利于提高系统经济效益。

在本实施例中，由于烘干器8尾气可以用来加热水蒸气，相对于通过消耗电能来提高水蒸气温度的方式，这样，不仅能够节省电能，降低成本，还能够实现对尾气的热量回收，以减少能量损失。

在一些实施例中，在将烘干器8尾气通入换热器13之前，方法还包括：

步骤S700、对烘干器8尾气进行过滤。

在本实施例中，在将烘干器8尾气通入换热器13之前对烘干器8尾气进行过滤，具体地，可以滤除烘干器8尾气中的水分和灰尘。这样，能够避免杂质沉积在换热器13中，从而影响换热器13的换热效率。并且，还可以减小尾气排放时对环境的污染。

本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于生物质气化的联合循环机组发电系统，其特征在于，包括：

燃气轮机，适于通入气化气以进行燃烧；

余热锅炉，与所述燃气轮机相连接，适于回收所述燃气轮机烟气中的热量；

汽轮机，与所述燃气轮机及所述余热锅炉相连接，适于驱动发电机发电；

生物质气化单元，与所述燃气轮机相连接，适于产生气化气和气化渣；

送料器，与所述生物质气化单元相连接，适于将所述气化渣送入烘干器；

烘干器，与所述余热锅炉和所述燃气轮机相连接，适于通入所述余热锅炉烟气和所述燃气轮机烟气，以干燥所述气化渣；

回收器，与所述烘干器相连接，适于储存干燥后的所述气化渣。

2.根据权利要求1所述的基于生物质气化的联合循环机组发电系统，其特征在于，所述燃气轮机的烟气出口设置有分流器，所述分流器具有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口和所述余热锅炉相连接，所述第二出气口和所述烘干器相连接。

3.根据权利要求1所述的基于生物质气化的联合循环机组发电系统，其特征在于，所述分流器在所述燃气轮机的烟气产生量超出烟量设定值时向所述烘干器通入所述燃气轮机烟气。

4.根据权利要求1所述的基于生物质气化的联合循环机组发电系统，其特征在于，所述燃气轮机还适于通入水蒸气。

5.根据权利要求4所述的基于生物质气化的联合循环机组发电系统，其特征在于，所述水蒸气由所述余热锅炉产生。

6.根据权利要求4所述的基于生物质气化的联合循环机组发电系统，其特征在于，还包括：

换热器，与所述烘干器相连接，适于利用所述烘干器尾气对通入所述燃气轮机的水蒸气进行预加热。

7.根据权利要求6所述的基于生物质气化的联合循环机组发电系统，其特征在于，还包括：

过滤器，与所述烘干器和所述换热器相连接，适于滤除所述烘干器尾气中的杂质。

8.一种基于生物质气化的联合循环机组发电方法，适用于如权利要求1-7任一项基于生物质气化的联合循环机组发电系统，其特征在于，所述方法包括：

利用所述生物质气化单元产生气化气和气化渣；

将所述气化气通入所述燃气轮机进行燃烧；

将至少部分所述燃气轮机烟气经过所述余热锅炉换热后通入所述烘干器，以干燥所述气化渣。

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：

将所述烘干器尾气通入所述换热器，以加热经过所述换热器的水蒸气；

将加热后的所述水蒸气通入所述燃气轮机，以与所述气化气混合燃烧。

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：

在将所述烘干器尾气通入所述换热器之前，对所述烘干器尾气进行过滤。