CN207945695U - 一种生物质循环流化床气化双耦合发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物质循环流化床气化双耦合发电系统，所述系统由生物质气化、汽水换热和耦合发电三大部分组成；在流化床气化炉内对生物质料进行气化产生高温生物质燃气，燃气进入汽水换热系统，经过换热降温，送至电厂燃煤锅炉燃烧进行耦合发电，同时，汽水换热系统产生的部分蒸汽送入汽轮机发电系统，经再热后送入汽轮机耦合发电。相对于传统方案，本系统可调节性强，汽水换热系统产生的经济效益高，具有较好的推广应用前景。

Description

一种生物质循环流化床气化双耦合发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种生物质能源清洁高效利用系统，尤其涉及一种生物质循环流化床气化双耦合发电系统。

背景技术

生物质能作为一种可再生能源，充分利用生物质能可以实现能源的获取和CO₂的循环，相比化石燃料能够最大限度的降低CO₂等温室气体的排放，是国家倡导应用的绿色清洁能源之一。

目前大量运行的生物质直燃锅炉，普遍存在燃料适应性差，给料不连续，结渣和腐蚀问题得不到解决，温度不可控，能量利用不充分等诸多问题，并且锅炉运行和建设规模受燃料供应的影响较大。

生物质循环流化床气化耦合发电，其规模灵活，利用电厂原有发电设备且发电效率高，方便计量，国家政策大力支持，目前已有部分示范项目。

现有生物质循环流化床气化耦合发电的换热系统还存在诸多不足：导热油系统回收燃气热量仅用于冷凝水加热，回收热量品位低；现有的蒸汽换热系统对燃气和热量的利用还不完善，不能真正做到双耦合发电。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有生物质发电技术的不足之处，提供一种生物质循环流化床气化双耦合发电系统，实现能量的有效利用。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种生物质循环流化床气化双耦合发电系统，它包括：沙仓、生物质料仓、一级螺旋给料机、二级螺旋给料机、点火燃烧器、返料风机、流化床气化炉、汽水换热器、一级分离器、返料装置、主汽集箱、二级分离器、灰渣冷却器、汽包、给水泵、除氧器、空预器、送风机、引风机、减温减压器、余热锅炉；其中，余热锅炉内具有过热器和蒸发器；沙仓的出口连接二级螺旋给料机，生物质仓的出口经过一级螺旋给料机连接二级螺旋给料机，二级螺旋给料机连接流化床气化炉下部的给料口，一级分离器的进口连接流化床气化炉上部的出口，一级分离器的固体出口通过返料装置连接流化床气化炉下部的返料口；流化床气化炉的底部安装点火燃烧器，返料风机与返料装置连接；一级分离器的气体出口连接余热锅炉的进气口，余热锅炉的出气口连接二级分离器的进口，二级分离器的固体出口连接灰渣冷却器，二级分离器的气体出口连接引风机；送风机连接空预器的空气进口，空预器的空气出口连接点火燃烧器，空预器的蒸汽出口连接除氧器的一个进口，除氧器的出口通过给水泵连接汽水换热器的进水口，汽水换热器的出气口连接空预器的进气口，汽水换热器的出水口连接汽包的上部进口，汽包的上部出口通过过热器连接主汽集箱的进口，汽包的的下部进口和下部出口分别连接蒸发器的液体通道的两端；主汽集箱的第一出口通过第一蒸汽管线连接汽水换热器的进气口，主汽集箱的第二出口通过第二蒸汽管线分别连接返料装置的底部和流化床气化炉下部的进气口，主汽集箱的第三出口通过第三蒸汽管线连接减温减压器，减温减压器连接电厂汽机发电系统，主汽集箱的第四出口通过第四蒸汽管线连接空预器的蒸汽入口。

进一步地，所述生物质料仓的底部安装有拱料设备。

进一步地，所述流化床气化炉的顶部安装有防爆门装置。

进一步地，还包括连接在灰渣冷却器底部的除灰装置。

进一步地，还包括与引风机相连的烟气分析仪。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的生物质循环流化床气化双耦合发电系统，采用电厂现有除氧器的水源，有效利用现有电厂的加热、除氧设备，减少设备投资，保证了蒸汽品质；另外，通过燃气耦合和蒸汽耦合进行双耦合发电，实现能量的有效利用。

附图说明

图1为本实用新型实施例中生物质汽水换热循环流化床气化耦合发电系统的结构示意图；

图中，沙仓1、生物质料仓2、拱料设备3、一级螺旋给料机4、二级螺旋给料机5、点火燃烧器6、返料风机7、流化床气化炉8、防爆门装置9、汽水换热器10、一级分离器11、返料装置12、主汽集箱13、过热器14、蒸发器15、二级分离器16、灰渣冷却器17、汽包 18、给水泵19、电厂现有除氧器20、空预器21、送风机22、引风机23、烟气分析仪24、燃气燃烧器25、减温减压器26、电厂汽机发电系统27、除灰装置28、余热锅炉29、第一蒸汽管线131、第二蒸汽管线132、第三蒸汽管线133、第四蒸汽管线134。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的生物质汽水换热循环流化床气化双耦合发电系统包括：沙仓 1、生物质料仓2、拱料设备3、一级螺旋给料机4、二级螺旋给料机5、点火燃烧器6、返料风机7、流化床气化炉8、防爆门装置9、汽水换热器10、一级分离器11、返料装置12、主汽集箱13、过热器14、蒸发器15、二级分离器16、灰渣冷却器17、汽包18、给水泵19、除氧器20、空预器21、送风机22、引风机23、烟气分析仪24、减温减压器26、除灰装置 28、余热锅炉29。

沙仓1的出口连接二级螺旋给料机5，生物质料仓2的底部安装拱料设备3，用于防止生物质料仓2的底部出口堵塞；生物质料仓2的出口经过一级螺旋给料机4连接二级螺旋给料机5，二级螺旋给料机5连接流化床气化炉8下部的给料口，一级分离器11的进口连接流化床气化炉8上部的出口，一级分离器11的固体出口通过返料装置12连接流化床气化炉8下部的返料口；流化床气化炉8的底部安装点火燃烧器6，顶部安装防爆门装置9，返料风机7与返料装置12连接。

一级分离器11的气体出口连接余热锅炉29的进气口，余热锅炉29内从上至下依次安装过热器14和蒸发器15，余热锅炉29的出气口连接二级分离器16的进口，二级分离器16的固体出口连接灰渣冷却器17，灰渣冷却器17的底部连接除灰装置28。二级分离器16的气体出口依次连接引风机23、烟气分析仪24，再连接电厂的燃气燃烧器25。

送风机22连接空预器21的空气进口，空预器21的空气出口连接点火燃烧器6，空预器 21的蒸汽出口连接除氧器20的一个进口，除氧器20的另一个进口通入电厂凝结水，除氧器 20的出口通过给水泵19连接汽水换热器10的进水口，汽水换热器10的出气口连接空预器 21的进气口，汽水换热器10的出水口连接汽包18的上部进口，连接汽包18的上部出口通过过热器14连接主汽集箱13的进口，汽包18的的下部进口和下部出口分别连接蒸发器15的液体通道的两端；主汽集箱13的第一出口通过第一蒸汽管线131连接汽水换热器10的进气口，主汽集箱13的第二出口通过第二蒸汽管线132分别连接返料装置12的底部和流化床气化炉8下部的进气口，主汽集箱13的第三出口通过第三蒸汽管线133连接减温减压器26，减温减压器26连接电厂汽机发电系统27，主汽集箱13的第四出口通过第四蒸汽管线134连接空预器21的蒸汽入口。

本实用新型的工作过程如下：系统启动时，沙子由沙仓1经二级螺旋给料机5进入流化床气化炉8。送风机22和点火燃烧器6同时开启，点火加热流化床气化炉8。待炉温升到设定温度时，生物质料仓2的生物质依次通过一级螺旋给料机4和二级螺旋给料机5进入流化床气化炉8，燃烧加热流化床气化炉8，此时，开启返料风机7，返料风机7鼓风实现固体颗粒的返料。随着生物质给料量和风量的调节，流化床气化炉8内温度达到气化所需的750℃左右，此时，启动并调节送风机22的流量，将返料装置12切换为蒸汽返料。

生物质燃料在流化床气化炉8中欠氧燃烧，经过氧化和还原反应生成含CO、H₂、C_nH_n的生物质燃气，温度在750℃左右，流化床气化炉8的出口燃气经过一级分离器11实现气固分离，被分离下来的固体颗粒通过返料装置12重新返回气化炉8进行气化，分离后的高温燃气经余热锅炉29换热降温至400℃-450℃，再经二级分离器16进行进一步的气固分离，通过引风机23送至电厂的燃气燃烧器25进行燃烧发电，实现燃气耦合发电。烟气分析仪24实时检测送至电厂的燃气燃烧器25的高温燃气的状态，事故状态时，高温燃气可通过烟气分析仪24下游设置的分支管路进行燃气放散，确保安全性。二级分离器16气固分离后的灰渣排放至灰渣冷却器17。电厂凝结水对灰渣冷却器17中的灰渣进行降温后再返回电厂凝结水系统，回收灰渣热量。冷却后的灰渣通过除灰装置28输送出去，并进行综合利用。

余热锅炉29内，燃气温度从750℃左右降至400-450℃温度范围，释放出热量；来自电厂的凝结水(压力为1.1Mpa、温度为184℃的饱和水)在除氧器20(可以是电厂现有的)内除氧，经过给水泵19加压至9.8MPa，形成非饱和水，再经汽水换热器10加热形成310℃的饱和水，进入汽包18，经余热锅炉29内的蒸发器15汽化成9.8MPa、310℃的饱和蒸汽，再经过热器14加热成9.8Mpa、450℃的过热蒸汽后，进入主汽集箱13内，整个过程吸收高温燃气降温释放的热量。过热蒸汽在主汽集箱13分为四路，第一路通过第一蒸汽管线131进入汽水换热器10，将给水泵19提供的9.8MPa非饱和水加热形成310℃的饱和水。第二路通过第二蒸汽管线132送至返料装置12的底部和流化床气化炉8的下部，进行蒸汽返料。第三路通过第三蒸汽管线133送至减温减压器26进行减温减压后，进入电厂汽机发电系统27，由电厂汽轮机组推动汽轮机做功进行蒸汽耦合发电，从而实现双耦合发电。第四路通过第四蒸汽管线134进入空预器21，预加热送风机22送往点火燃烧器6的空气。

本实用新型通过换热设计和双耦合发电，实现能量的有效利用。本系统可调节性强，汽水换热系统产生的经济效益高，具有较好的推广应用前景。

Claims (5)

1.一种生物质循环流化床气化双耦合发电系统，其特征在于，它包括：沙仓(1)、生物质料仓(2)、一级螺旋给料机(4)、二级螺旋给料机(5)、点火燃烧器(6)、返料风机(7)、流化床气化炉(8)、汽水换热器(10)、一级分离器(11)、返料装置(12)、主汽集箱(13)、二级分离器(16)、灰渣冷却器(17)、汽包(18)、给水泵(19)、除氧器(20)、空预器(21)、送风机(22)、引风机(23)、减温减压器(26)、余热锅炉(29)；其中，余热锅炉(29)内具有过热器(14)和蒸发器(15)；沙仓(1)的出口连接二级螺旋给料机(5)，生物质料仓(2)的出口经过一级螺旋给料机(4)连接二级螺旋给料机(5)，二级螺旋给料机(5)连接流化床气化炉(8)下部的给料口，一级分离器(11)的进口连接流化床气化炉(8)上部的出口，一级分离器(11)的固体出口通过返料装置(12)连接流化床气化炉(8)下部的返料口；进口连接流化床气化炉(8)的底部安装点火燃烧器(6)，返料风机(7)与返料装置(12)连接；一级分离器(11)的气体出口连接余热锅炉(29)的进气口，余热锅炉(29)的出气口连接二级分离器(16)的进口，二级分离器(16)的固体出口连接灰渣冷却器(17)，二级分离器(16)的气体出口连接引风机(23)；送风机(22)连接空预器(21)的空气进口，空预器(21)的空气出口连接点火燃烧器(6)，空预器(21)的蒸汽出口连接除氧器(20)的一个进口，除氧器(20)的出口通过给水泵(19)连接汽水换热器(10)的进水口，汽水换热器(10)的出气口连接空预器(21)的进气口，汽水换热器(10)的出水口连接汽包(18)的上部进口，连接汽包(18)的上部出口通过过热器(14)连接主汽集箱(13)的进口，汽包(18)的的下部进口和下部出口分别连接蒸发器(15)的液体通道的两端；主汽集箱(13)的第一出口通过第一蒸汽管线(131)连接汽水换热器(10)的进气口，主汽集箱(13)的第二出口通过第二蒸汽管线(132)分别连接返料装置(12)的底部和流化床气化炉(8)下部的进气口，主汽集箱(13)的第三出口通过第三蒸汽管线(133)连接减温减压器(26)，减温减压器(26)连接电厂汽机发电系统(27)，主汽集箱(13)的第四出口通过第四蒸汽管线(134)连接空预器(21)的蒸汽入口。

2.根据权利要求1所述生物质循环流化床气化双耦合发电系统，其特征在于，所述生物质料仓(2)的底部安装有拱料设备(3)。

3.根据权利要求1所述生物质循环流化床气化双耦合发电系统，其特征在于，所述流化床气化炉(8)的顶部安装有防爆门装置(9)。

4.根据权利要求1所述生物质循环流化床气化双耦合发电系统，其特征在于，还包括连接在灰渣冷却器(17)底部的除灰装置(28)。

5.根据权利要求1所述生物质循环流化床气化双耦合发电系统，其特征在于，还包括与引风机(23)相连的烟气分析仪(24)。