[发明专利]生物质转化反应器发电系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种整体气化联合循环（IGCC）发电系统，确切地说，涉及一种并入从生物质材料产生的燃料的涡轮机发电系统。

背景技术

至少一些已知的IGCC系统包括气化系统，所述气化系统与至少一个发电涡轮机系统形成一体。许多这些IGCC系统均包括气化器，所述气化器产生可燃气体或者可燃气体前体，所述可燃气体前体进一步处理成可燃气体（称为“合成气”）。此类IGCC系统通常进一步包括燃气涡轮机，所述合成气在所述燃气涡轮机中燃烧和/或所述燃气涡轮机受燃烧合成气所产生的燃烧副产物驱动。

理想的合成气或合成气前体原料源是生物质材料，因为使用生物质材料能够降低对其他合成气原料源的依赖性，例如基于化石燃料的原料，例如煤、焦炭等。但是，由于多个原因，使用生物质材料作为合成气原料存在一定问题。从生物质材料产生的合成气通常受到焦油、灰分、颗粒或其他污染物的污染，所述污染物可能损坏燃气涡轮发动机的内部部件。此外，为了在燃气涡轮发动机中燃烧，合成气通常必须压缩和/或冷却，然后再喷射到燃气涡轮发动机中。压缩合成气需要消耗能量，因而降低IGCC系统的效率。合成气冷却通常通过水洗来实现，类似地，所述冷却也需要消耗能量，致使效率相应地下降。

因此，需要提供一种使用生物质材料作为原料来产生合成气的IGCC动力装置系统和方法，以利用从生物质材料产生动力的优势，包括降低对基于化石燃料的原料的依赖性。还需要提供一种以合成气作为燃料的IGCC动力装置系统和方法，其通过减少或消除压缩或冷却合成气的需要来改进效率。

发明内容

一方面，本发明提供了一种用于使用生物质原料发电的发电系统。所述发电系统包括生物质转化反应器，所述生物质转化反应器联接到生物质原料源，所述生物质转化反应器配置成产生合成气。所述发电系统还包括燃烧器，所述燃烧器联接到所述生物质转化反应器。所述发电系统还包括第一热交换器元件，所述第一热交换器元件在所述燃烧器内与工作流体源流动连通地联接，当所述工作流体流过所述第一热交换器元件时，所述工作流体从合成气燃烧中接收热量，其中所述工作流体与所述合成气和燃烧产物隔离。所述发电系统还包括涡轮机，所述涡轮机流动连通地联接在所述第一热交换器元件的下游，所述涡轮机由受热工作流体驱动。

另一方面，本发明提供一种用于从生物质原料发电的方法。所述方法包括将生物质原料从生物质原料源输送到生物质转化反应器，所述生物质转化反应器联接到所述生物质原料源。所述方法还包括将所述生物质原料转化成合成气。所述方法还包括将所述合成气输送到燃烧器，所述燃烧器联接到所述生物质转化反应器。所述方法还包括使工作流体从工作流体源流过第一热交换器元件，所述第一热交换器元件联接在所述燃烧器内。所述方法还包括在所述工作流体流过所述第一热交换器元件时，将所述合成气燃烧所产生的热量传递到所述工作流体中，以使所述工作流体与所述合成气和燃烧产物隔离。所述方法还包括将受热工作流体输送到涡轮机中，所述涡轮机流动连通地联接在所述第一热交换器元件下游，所述涡轮机由受热工作流体驱动。

附图说明

图1是用于使用生物质所产生的合成气发电的一个示例性系统的示意图。

图2是用于使用生物质所产生的合成气发电的另一个示例性系统的示意图。

图3是用于使用生物质所产生的合成气发电的另一个示例性系统的示意图。

图4是用于使用生物质所产生的合成气发电的另一个示例性系统的示意图。

具体实施方式

尽管本发明多个示例性实施例的特定特征可以在一些附图中示出而在其他附图中未示出，但这只是为了便于说明。根据本发明的原则，附图中的任何特征可以结合其他任何附图中的任何特征来参考和/或提出权利要求。