[发明专利]基于有机朗肯循环的生物质气化发电余热回收利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及生物质气化发电，尤其是涉及一种基于有机朗肯循环的生物质气化发电余热回收利用系统。

背景技术

随着全球能源危机的加剧，生物质能源的高效转换和清洁利用日益受到全世界的重视，开发和利用生物质能已成为各国可持续发展战略的重要组成部分。生物质是植物通过光合作用而形成的有机物，是一种包括所有动植物和微生物的可再生能源。近年来，随着我国经济的不断发展，人民收入快速增长，生活水平稳步提高，广大农村开始逐渐使用天然气、电力作为主要用能，取代了传统的燃烧生物质为主的能源利用方式。用能形式的巨大转变使大量秸秆堆积在田间，这些秸秆通常采用露天焚烧的方式处理，不仅造成了严重的能源浪费，也带来了巨大的环保压力。生物质气化发电技术，将生物质气化与发电技术结合在一起，其中的生物质气化技术能够将废弃的农林生物质转化为富含CO、H₂的可燃气体，称之为生物质气化气，气化气经净化除尘和脱焦处理后，进入内燃机或燃气轮机中燃烧，带动发电机输出电力。一般地生物质气化气离开气化炉后的温度通常高达600℃以上，气化气将被引入到喷淋塔中，通过喷淋水直接将气化气冷凝至常温，这一过程有大量的物理热损失。在内燃机或燃气轮机中，排烟温度常高达500℃以上，如此高的排烟温度如果不进行回收利用的话，也是一种较大的能源浪费，降低了生物质气化发电技术的经济性。因此，通过合适的能量回收装置，将这两部分能量进行回收并用于发电，可以极大地提高生物质气化发电效率。

有机朗肯循环能够利用较低温度的热源，基于低沸点的有机工质，将这些低品位热能转化高品位的电能，从而可以将原来废气的低品位热能再生后以电能的形式输出。

中国专利CN102183010A公开一种具有烟气余热回收功能的生物质发电汽水系统。包括冷凝式凝结水加热器，冷凝式凝结水加热器包括外壳，外壳内设置有上下连通的交换腔和疏水腔，生物质锅炉的烟气出口与交换腔连通，交换腔中设置有竖向布置凝结水盘管且在交换腔的外壳上设置有上下布置的凝结水出口和凝结水入口，疏水腔的外壳上设置有上下布置的烟气出口和烟气冷凝水出口；凝结水出口接除氧器，凝结水入口接汽封加热器。该发明可及时排掉烟气冷凝水，增强了加热器的防积灰和耐腐蚀性能，节约的回热抽汽全用作发电。

发明内容

本发明的目的在于提供基于有机朗肯循环的生物质气化发电余热回收利用系统。

本发明设有生物质给料机、鼓风机、料仓、气化炉、一级旋风分离器、二级旋风分离器、储灰室、工质过热器、气化气净化系统、引风机、储气柜、内燃机或燃气轮机发电机组、工质预热器、汽轮机发电机组、工质冷凝器和工质压缩机；所述料仓与生物质给料机相连，生物质给料机与气化炉相连，鼓风机的入口与气化炉连接，气化炉的出口与一级旋风分离器的入口连接，一级旋风分离器的气体出口与二级旋风分离器的入口连接，一级旋风分离器和二级旋风分离器的灰出口与储灰室连接；二级旋风分离器的出口与工质过热器的气化气入口连接，工质过热器的气化气出口与气化气净化系统的入口连接，气化气净化系统的出口与引风机的入口连接，引风机的出口与储气柜的入口连接，储气柜的出口与内燃机或燃气轮机发电机组的入口连接，内燃机或燃气轮机发电机组的出口与工质预热器的入口连接，工质预热器的烟气出口排放尾气，工质预热器的工质出口与工质过热器的工质入口连接，工质过热器的工质出口与汽轮机发电机组的入口连接，汽轮机发电机组的出口与工质冷凝器的入口连接，工质冷凝器的出口与工质压缩机的入口连接，工质压缩机的出口与工质预热器的工质入口连接。

本发明是对现有生物质气化发电的过程余热，包括生物质气化气降温过程的物理热和内燃机或燃气轮机排烟的物理热，基于有机朗肯循环进行回收利用。具有以下主要特点：

1)利用内燃机或燃气轮机排放的烟气对有机朗肯循环工质进行预热，利用旋风分离器出口的高温气化气对工质进行过热，充分利用烟气和气化气的余热；

2)生物质气化气在内燃机或燃气轮机中燃烧后，排放的烟气温度达到400℃以上，经换热后降低至150℃以下，直接排放，充分利用了这部分能量；

3)生物质气化气从一级、二级旋风分离器离开后的温度通常超过600℃，通过工质过热器将热量传递给工质，气化气的温度降低至350℃，这样的温度可以保证气化气中的焦油不会冷凝，不会造成换热管道的结焦、阻塞；

4)生物质气化装置可以采用上吸式气化炉、下吸式气化炉、鼓泡流化床气化炉和循环流化床气化炉。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：