[发明专利]具有再加热循环的混合生物质处理

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及通过将生物质燃烧系统与例如天然气或其它化石燃料燃烧系统等常规能量系统组合来生成电力的方法和系统。更具体而言，本发明针对于将来自生物质燃料循环的蒸汽输出与天然气联合循环或其它化石燃料燃烧发电设备的蒸汽输出组合来生成电力的方法和系统。

背景技术

使用生物质作为生成电力的手段在纸浆和造纸行业中是完善确立的。生物质也用于独立的发电设施中。基于蒸汽的生成使用生物质作为燃料的发电技术的缺陷之一在于，相对于天然气或其它化石燃料燃烧发电设备的效率，其发电循环固有的低效率。使用生物质燃料源的发电的这种低水平的效率是由于两个主要缺点。首先，生物质燃料的水分含量通常高于40%，这降低了锅炉的燃烧效率。其次，生物质燃料燃烧发电设备的大小通常小于50MW，这导致比更大的天然气或化石燃料燃烧发电设备更低效率的蒸汽循环。本发明设法通过将从生物质处理所生成的蒸汽与从天然气或其它化石燃料循环所生成的蒸汽组合，来克服这些和其它缺点。

发明内容

本发明针对于通过将生物质燃料燃烧循环与天然气或其它化石燃料燃烧循环的组合来发电的系统和方法。一般而言，混合循环格式利用来自生物质锅炉的蒸汽与来自传统天然气或化石燃料燃烧发电设备的蒸汽输出。在替代实施例中，来自生物质锅炉的蒸汽可以与来自固体燃料锅炉的蒸汽输出组合。通过这种组合来克服传统生物质发电设备的低效。

将用于从两个源生成蒸汽的工艺保持为分离的。将来自生物质源的蒸汽与来自天然气、其它化石燃料循环或固体燃料循环的蒸汽组合，并且使其流到共同的蒸汽涡轮发电机。现在将描述本发明的示例性实施例。

在第一示例性实施例中，使用非燃烧三汽包热回收蒸汽发生器(HRSG)。所组合的蒸汽流通过蒸汽涡轮发电机的高压段。当设备以化石燃料与生物质燃烧锅炉都工作的混合模式工作时，离开蒸汽涡轮发电机的高压段的组合蒸汽流沿着蒸汽管线传送到两个目的地。首先，蒸汽的一部分沿着冷再热蒸汽管线传送到HRSG的再加热段。来自电力产生循环的蒸汽在HRSG中再加热。在离开HRSG的再加热段时，该再加热后的蒸汽与来自HRSG的中压汽包的蒸汽组合。其次，离开蒸汽涡轮的高压段的蒸汽流的一部分沿着冷再热蒸汽管线传送，以在生物质锅炉中的再加热段中再加热。来自HRSG的再加热段、HRSG的中压汽包和生物质锅炉再加热器的输出然后组合，并且传送到蒸汽涡轮的中压段，并且然后膨胀到蒸汽涡轮发电机的低压段以生成电力。优选地，HRSG还包括连接到蒸汽涡轮发电机的低压段的蒸汽管线输出。蒸汽在低压段中膨胀以生成电力。离开蒸汽涡轮的低压段的蒸汽经过冷凝器上方，在那里被冷凝为给水。给水从冷凝器被泵送到HRSG和生物质锅炉，以用于再加热和蒸汽产生。

当该设备仅以生物质模式工作时，离开蒸汽涡轮的高压段的蒸汽流沿着蒸汽管线传送到仅一个目的地。来自电力产生循环的冷再热蒸汽被传送到生物质锅炉的再加热段。来自生物质锅炉再加热循环的输出然后传送到蒸汽涡轮的中压段，并且然后膨胀到蒸汽涡轮发电机的低压段以生成电力。离开蒸汽涡轮的低压段的蒸汽经过冷凝器上方，在那里被冷凝为给水。给水然后被传送到生物质锅炉用于加热和蒸汽产生。

在本发明的第二示例性实施例中，使用非燃烧的二汽包HRSG。该HRSG并不具有再加热能力。来自天然气循环和生物质锅炉的组合的蒸汽流被引导至蒸汽涡轮发电机的高压段。蒸汽涡轮的高压段的蒸汽输出然后被传送到生物质锅炉，在那里其被再加热并且然后传送到蒸汽涡轮发电机的低压段以生成电力。离开蒸汽涡轮的低压段的蒸汽经过冷凝器上方，在那里被冷凝为液态给水。然后可以将给水传送到HRSG和生物质锅炉用于加热和蒸汽产生。

在本发明的其它示例性实施例中，可以使用其它化石燃料锅炉，例如煤锅炉、或者其它固体燃料锅炉来代替经由HRSG的天然气处理。

附图说明

图1为本发明的混合循环的第一示例性实施例。

图2为本发明的混合循环的第二示例性实施例。

应当指出的是附图不是按照比例绘制的。还应当指出的是附图仅旨在便于描述优选实施例。

具体实施方式

本发明的系统和方法允许从生物质燃料更高效地产生能量。通过在混合工艺中将典型的生物质燃料循环与天然气或化石燃料循环组合，来实现本方法的提高的效率。将从生物质燃料循环生成的蒸汽与从天然气或其它化石燃料循环生成的蒸汽组合，并且然后使组合的蒸汽流传送通过蒸汽涡轮发电机。所提出的工艺与天然气分离地燃烧生物质燃料。将燃烧后的气体保持分离，用于在排放到大气之前的燃烧后处理。