[发明专利]一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置

说明书

本发明公开了一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，属于生物质气化发电领域。包括气化炉、旋风分离器、水洗涤器、换热器、合成气压缩机、氧气压缩机、燃烧器、燃气轮机、余热锅炉、气水分离器、分水器、烟气压缩机、CO₂冷凝器、气液分离器、CO₂分流器B、CO₂泵、CO₂储罐、超临界CO₂泵、污水萃取池和萃取液分离器。本发明以从燃烧烟气中分离出的CO₂和/或水为气化剂进行气化反应，气化效率高和发电效率高。本发明易于实现燃烧烟气组分的分离以及碳捕获，具有负碳排放的优势，捕获后的部分液态CO₂用于制取超临界CO₂，以萃取合成气净化过程中产生的含有焦油的污水，实现了较低成本的污水净化。

技术领域

本发明属于生物质气化发电领域，更具体地，涉及一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置。

背景技术

化石能源的日益枯竭和环境污染已经成为当代发展的两大难题，人类急需寻找绿色清洁的能源推动社会的可持续发展。生物质具有可再生性、原料丰富和清洁低碳的优势，生物质气化发电技术可以替代传统能源，并避免能源利用过程中产生的环境问题。然而，传统的生物质气化发电技术采用的气化剂一般含有空气，空气带入的大量N₂使得合成气中含有大量N₂和氮氧化物，稀释了其中的有效成分H₂、CO、CH₄，降低了生物质气化效率，从而降低了系统的发电效率。此外，随着温室效应的不断加剧和社会对环境问题的日益重视，碳捕获受到了越来越多的关注。进行生物质气化电厂的碳捕获，能实现碳的“负排放”，有效抵消能源系统中其他地方较高的碳排放，然而在传统的生物质气化发电技术中，生物质气化及合成气燃烧过程都会带入大量N₂，稀释了烟气中CO₂的浓度，不利于烟气中CO₂的分离，从而为碳捕获的进行带来了不便。

现有技术中生物质气化产生的合成气中混有大量液态焦油，水洗涤过程产生大量污水，为避免污染，必须对生物质气化过程中产生的污水进行处理。

发明内容

本发明解决了现有技术中生物质气化效率低导致的发电效率低，发电系统中CO₂分离困难，以及生物质气化过程中产生的污染物导致环境污染的技术问题。

按照本发明的第一方面，提供了一种生物质气化与富氧燃烧联合循环耦合的发电装置，包括气化炉、旋风分离器、水洗涤器、换热器、合成气压缩机、氧气压缩机、燃烧器、燃气轮机、余热锅炉、气水分离器、分水器、烟气压缩机、CO₂冷凝器、气液分离器、CO₂分流器B、CO₂泵、CO₂储罐、超临界CO₂泵、污水萃取池和萃取液分离器；

所述气化炉、旋风分离器和水洗涤器依次连接；所述气化炉用于使生物质气化生成粗合成气；所述旋风分离器用于分离粗合成气中的固体灰渣；所述水洗涤器用于清洗粗合成气中的焦油得到净合成气，并用于将净合成气通入换热器中以及将含有焦油的污水通入污水萃取池中；所述换热器用于为第一蒸汽朗肯循环装置提供热量，并用于将降温后的净合成气通入合成气压缩机中进行压缩；所述燃烧器的入口端分别与合成气压缩机和氧气压缩机连接；所述氧气压缩机用于将氧气压缩并输入燃烧器中作为燃烧氧化剂；所述燃烧器用于燃烧净合成气，并用于将燃烧产生的热量驱动燃气轮机膨胀做功；所述燃气轮机的出口端与余热锅炉连接；所述余热锅炉用于为第二蒸汽朗肯循环装置提供热量，并用于将降温后的烟气输入气水分离器中；所述气水分离器用于将降温后烟气中的水通入分水器中，并用于将降温后烟气中的气体通入烟气压缩机中；