[发明专利]一种生物质燃气与天然气耦合发电装置

说明书

本发明公开了一种生物质燃气与天然气耦合发电装置，包括联合循环发电装置和生物质气化装置；所述联合循环发电装置包括压气机、燃气轮机燃烧室、燃气轮机透平机、分离器、余热锅炉、蒸汽轮机、冷凝器和水泵；所述生物质气化装置包括生物质加料料斗、生物质气化炉、旋风分离器和燃气压缩机；本发明利用燃气轮机透平机出口的高温烟气作为生物质气化的气化剂，并为气化过程提供热量，不再需要利用外部热源为生物质气化过程提供热量，大大降低了生物质气化的能耗，并将气化后的生物质燃气和天然气混合燃烧用于联合循环发电，实现了生物质能高效利用，并提高了天然气电厂的能源综合利用效率。

技术领域

本发明属于生物质气化发电领域，更具体地，涉及一种生物质燃气与天然气耦合发电装置及方法。

背景技术

目前，全球能源需求量的持续高涨与化石能源紧缺之间的矛盾愈发尖锐。而生物质能源，作为仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，由于蕴藏量丰富、CO₂零排放等特点，将成为支撑全球经济可持续发展的理想选择。

生物质不仅包括农作物、木材、海藻等本原型农林水产资源，还包括纸浆废物、酒精发酵残渣等工业有机废物、城市生活垃圾、污泥和人畜粪便等。生物质资源储量丰富，分布广泛，具有可再生性、可储存性和利用技术多样性等优点。

生物质发电是生物质资源化利用的一种有效形式，生物质发电的电能质量好、发电可靠性高，技术也相对成熟，是我国建设生态文明、实现可持续发展的能源战略选择之一。生物质气化发电技术是生物质能高效洁净利用的一种重要方式，它具有3个方面的特点：①技术灵活性好，生物质气化发电技术可以采用燃气轮机，也可以采用内燃机，还可以结合余热锅炉和蒸汽发电系统；②具有较好的洁净性，可以有效的减少SO₂等有害气体的排放，而且气化过程一般温度较低，NO₂的生成量很少，所以能有效控制NO₂的排放；③经济性好。生物质气化发电技术灵活、简单，比其它可再生能源发电技术投资更小现行的生物质气化技术仍然面临一些问题，如需提供气化高温以及气化剂,实现低成本的生物质高效气化是目前的一大热点。

天然气电厂具有启停迅速、运行方式灵活、能源利用效率高、造价低、厂区面积小且清洁环保等优势。虽然天然气发电具有诸多优势，但与已发展完善的燃煤发电相比成本较高，天然气价格影响着燃气发电经济性。目前天然气价格偏高决定了天然气发电燃料成本较高。若用生物质燃气耦合天然气进行联合循环发电，可有效降低发电成本。

发明内容

本发明解决了现有技术中生物质燃气发电过程中生物质气化需要额外外加热源提供气化能量，以及使用氧气、水蒸气等气化剂气化制备气化剂工艺复杂且昂贵的问题，还有天然气发电成本高的技术问题，同时也解决了生物质利用的技术难题，有效的利用了生物质能源。

按照本发明的第一方面，提供一种生物质燃气与天然气耦合发电装置，包括联合循环发电装置和生物质气化装置；所述联合循环发电装置包括压气机、燃气轮机燃烧室、燃气轮机透平机、分离器、余热锅炉、蒸汽轮机、冷凝器和水泵；所述生物质气化装置包括生物质加料料斗、生物质气化炉、旋风分离器和燃气压缩机；

所述压气机的出口端连接燃气轮机燃烧室，所述压气机用于将空气压缩后，输至燃气轮机燃烧室中作为燃烧氧化剂；所述燃气轮机燃烧室的出口端与燃气轮机透平机连接，所述燃气轮机透平机用于将燃烧产生的烟气进行膨胀做功，驱动发电机发电；所述燃气轮机透平机的出口端连接分离器；所述分离器的出口端分别与余热锅炉和生物质气化炉连接，所述分离器用于将燃气轮机透平机出口的烟气分别输送至余热锅炉和生物质气化炉中；所述余热锅炉用于将烟气与水换热产生水蒸气驱动蒸汽轮机发电；所述冷凝器与蒸汽轮机连接，用于将水蒸气冷凝成液态；所述水泵与冷凝器连接，用于将液态水泵至余热锅炉中；