[发明专利]一种生物质能循环发电工艺及其发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电工艺及其发电系统，特别是涉及一种生物质能循环发电工艺及其发电系统。

背景技术

新能源技术作为二十一世纪世界经济发展中最具影响的技术之一，人类最终将依靠新能源产业的发展来解决全球的能源危机和环境污染问题，实现可持续发展。国家鼓励的可再生能源中，最大一块就是生物质能的发电和利用，我国拥有丰富的生物质能资源，据测算，我国理论生物质能资源为50亿吨左右。目前，可供利用开发的生物质能资源主要为生物质废弃物，包括农作物秸秆、谷壳、薪柴、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾等。面对经济发展中如影随形的高消耗、高污染和资源环境约束问题，近年来，中国开始寻求经济增长模式的全面转变，走节约型发展道路。循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以″减量化、再利用、资源化″为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是对″大量生产、大量消费、大量废弃″的传统增长模式的根本变革。生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40％来自生物质能，我国有丰富的生物质能资源，我国农村能源的70％是生物质，仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，对生物质能的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。

目前，生物质气化发电的应用是洁净利用生物质能的有效方法之一，它可以在不产生污染的情况下把生物质能转化为电能，达到从低品位能源获取高品位能源的目的。特别是小型生物质气化发电工艺及发电系统，简单、灵活，比较容易推广应用。但中、大型生物质气化发电工艺及发电系统，发电量一般为≥2MW，在实际产业化过程中遇到很多现实问题，主要表现在如下几个方面：

(1)，系统利用效率偏低，一般只有15％左右，对这个问题曾经试图通过增加余热锅炉和蒸汽轮机发电来提高效率，但系统不稳定，达不到效果；

(2)，在气化、净化过程中产生大量的灰渣、污泥、有机污水、焦油等废弃物，这些废弃物含有很高的热量未被利用，虽然一部分可用来做肥料还田、也有一部分作为工业原料，如：保温材料、炼钢材料等，但大部分的废弃物没法利用，严重影响了电厂的正常运行，也给环境带来一定的危害；

(3)，气体内燃机发电过程中效率也不高，一般为30％左右，大部分的热量从尾气和冷却水中散失掉了。

综上，目前的中、大型生物质气化发电工艺及系统还存在很多问题没解决，电厂的运行费用过高，效率低下，如果不进一步提升效率，就很难商业化、产业化推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物质能循环发电工艺及其发电系统，发电效率高，运行稳定，废弃物可被高效回收利用，环保无污染。

本发明的技术方案可以通过以下的技术措施来实现，一种生物质能循环发电工艺，其特征在于包括如下步骤：

(1)将生物质原料进行气化，转换为可燃气体，然后经除尘、除焦净化后再送入气体内燃机组中发电；

(2)将生物质原料或步骤(1)所述的气化发电过程中产生的灰渣，或二者的混合物送入蒸汽锅炉中燃烧产生过热蒸汽，即在蒸汽锅炉中，可以仅燃烧气化发电过程中产生的灰渣，还可以燃烧生物质原料及灰渣的混合物，主要根据所要求的发电量来灵活控制；将步骤(1)所述的气体内燃机组的排气余热通入余热锅炉中产生过热蒸汽；所述的气化发电过程中产生的灰渣包括步骤(1)中所述的生物质原料气化后产生的干灰渣及所述的可燃气体净化后产生的湿灰渣；为了进一步利用发电过程中产生的余热，可以将步骤(1)中气化发电过程中产生的高温燃气余热先送入热交换器中产生汽水混合物，该汽水混合物再送入余热锅炉或蒸汽锅炉中，或者分别送到余热锅炉和蒸汽锅炉中，进一步产生过热蒸汽；

(3)将步骤(2)所述的蒸汽锅炉和余热锅炉产生的过热蒸汽一起送入汽轮发电机组中发电。

本发明充分利用了生物质能气化发电过程中各处理环节所产生的热能和产物，循环发电，使发电效率大大提高、充分利用了废弃物，降低了运行成本。

本发明还可以作如下改进：将步骤(1)所述的气体内燃机组在循环冷却过程中产生的热水热能转换为电能，即可以将上述热水通过热交换设备与膨胀发电装置的介质进行热交换，从而让热交换后的介质蒸汽推动膨胀发电装置发电，如推动螺杆膨胀发电机组来产生电能，而热交换降温后的水继续用来冷却气体内燃机组，如此不断循环，达到充分利用热水余热的目的。