一種生物質能輔助燃煤的混合發電系統的製作方法

2023-10-05 11:31:44 1

專利名稱：一種生物質能輔助燃煤的混合發電系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於發電技術領域，具體涉及生物質能與增壓富氧燃燒整體化混合發電系統，特別涉及利用生物質氣化裝置產生變動的蒸汽量作用於增壓富氧燃燒發電機組回熱系統某級低壓加熱器，實現降低發電煤耗、提高節能減排能力的目的。
背景技術：
我國能源消費以煤為主，是世界上唯一以煤為主的能源消費大國。在現有的能源消費結構中，煤佔68%。據國際能源機構預測，2030年煤炭仍佔我國能源消費總量的60%。以煤為主的能源結構不僅對我國能源安全及能源發展戰略構成威脅，而且不利於環境保護。據世界銀行的統計報告顯示，全球有20個汙染最嚴重的城市，我國佔了 16個。因此，尋求新的可替代、無汙染、可再生能源是我國現階段亟待解決的戰略問題。火電廠是耗煤和CO2排放大戶，通過提高火電機組參數和容量等措施實現節能減排的潛力有限。眾多分離和捕捉CO2的方法目前看來不具備可觀經濟可行性。從可持續發展角度看，只有調整能源結構，實現低碳或者無碳代替化石能源，才是節能減排的一種有效手段。生物質能是僅次於煤炭、石油和天然氣的世界第四大能源，由於其CO2淨排放量近似於零，因此可有效減輕溫室效應。我國擁有豐富的生物質能資源，理論生物質能資源為50億噸標準煤，是目前總能耗的4倍，而實際利用率只有2%，可開發潛力巨大。通過將生物質能引入到增壓富氧燃燒發電機組，在增壓富氧燃燒技術的基礎上進一步提高系統減排CO2的能力，可作為調整能源結構、促進低碳經濟發展的一個方向。

發明內容
本發明的目的是通過將生物質氣化裝置產生的變動蒸汽量引入增壓富氧燃燒發電機組回熱系統某級低壓加熱器，提供一種生物質能與增壓富氧燃燒整體化混合發電系統，在增壓富氧燃燒技術的基礎上進一步提高系統減排CO2的能力，可提高機組的經濟性，促進可再生能源大規模開發利用，緩解一次能源緊張局面以及減少環境汙染。本發明的生物質能輔助燃煤的混合發電系統，包括常規燃煤發電機組和生物質氣化裝置，所述常規燃煤發電機組包括依次連接的凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器、增壓富氧燃燒鍋爐、汽輪機、和發電機，所述汽輪機與低壓加熱器之間設有抽汽管路；所述生物質氣化裝置連接在低壓加熱器的抽汽管路上。優選地，所述低壓加熱器包括多個串聯的低壓加熱器，各個加熱器內的溫度和壓力按照介質流向逐個升高。更優選，所述各低壓加熱器之間以及初始低壓加熱器和凝汽器之間設有疏水管路，用以回收疏水及其熱量。優選地，所述高壓加熱器包括多個串聯的高壓加熱器，各個加熱器內的溫度和壓力按照介質流向逐個升高。更優選，所述各高壓加熱器之間以及初始高壓加熱器和除氧器之間設有疏水管路，用以回收疏水及其熱量。優選地，所述汽輪機包括多個串聯的汽缸，各個汽缸內的壓力按照介質流向逐個降低。更優選，所述汽輪機的各個汽缸與高壓加熱器、除氧器和低壓加熱器通過抽汽管路連接。優選地，所述生物質氣化裝置的入口與低壓加熱器的出口連接，所述生物質氣化裝置的出口與低壓加熱器的抽汽管路連接。優選地，所述生物質氣化裝置的入口與凝結水泵的出口連接，所述生物質氣化裝置的出口與低壓加熱器的抽汽管路連接，所述生物質氣化裝置與所述低壓加熱器並聯。本發明利用生物質氣化裝置加熱部分給水產生變動的蒸汽量作用於增壓富氧燃燒機組回熱系統某級低壓加熱器，可解決單純生物質能發電投資成本高、利用率低等問題，維持發電系統穩定性及連續性，實現深層次的節能減排。該系統從某級低壓加熱器或凝結水泵給水出口引出部分給水通過生物質氣化裝置進行加熱，產生變動的蒸汽量引入到加熱器進行放熱，從而可替代甚至取代汽輪機抽汽，增大汽輪機出力。該系統綜合利用生物質能和煤炭兩種能源進行發電，使燃煤機組在相同發電量的情況下煤耗降低，減少了 CO2排放，節約了煤炭和CO2減排成本。


圖1為本發明生物質能輔助燃煤的混合發電系統第一種連接示意圖。圖2為本發明生物質能輔助燃煤的混合發電系統第二種連接示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明進一步詳細說明。如圖1所示，本發明主要分為以下部分1_增壓富氧燃燒鍋爐；2_汽輪機高壓缸；3-汽輪機中壓缸；4_汽輪機低壓缸；5_發電機；6_第一級高壓加熱器；7_第二級高壓加熱器；8_第三級高壓加熱器；9_給水泵；10-除氧器；11-生物質氣化裝置；12-第一級低壓加熱器；13-第二級低壓加熱器；14-第三級低壓加熱器；15-第四級低壓加熱器；16-凝結水泵；17凝汽器。圖1為本發明第一種連接示意圖，以生物質氣化裝置11作用於第一級低壓加熱器12為例。所述發電系統由增壓富氧燃燒鍋爐、汽輪機、發電機、高壓加熱器、給水泵、除氧器、生物質氣化裝置、低壓加熱器、凝結水泵、凝汽器組成，該系統流程為從凝汽器17流出的凝結水經凝結水泵16後依次進入串聯的第四級低壓加熱器15、第三級低壓加熱器14、第二級低壓加熱器13、第一級低壓加熱器12進行初步升溫、升壓，從第一級低壓加熱器給水出口處引出一定量給水送入生物質氣化裝置11進行加熱，當達到該級加熱器抽汽參數時，與該級抽汽混合成一股蒸汽對加熱器進行放熱，放熱完成後通過疏水管路返回到熱力系統。未引入生物質氣化裝置的其他給水通過除氧器10除氧，給水泵9升壓後依次送入串聯的第三級高壓加熱器8、第二級高壓加熱器7、第一級高壓加熱器6進行吸熱，然後送入增壓富氧燃燒鍋爐I繼續吸熱，達到額定蒸汽參數後送入汽輪機高壓缸2、汽輪機中壓缸3、汽輪機低壓缸4做功，驅動發電機5發電，做功完成後的蒸汽排往凝汽器，完成整個熱力循環。其中，汽輪機的高壓缸、中壓缸和低壓缸均有抽汽分別被引入高壓加熱器、除氧器、低壓加熱器，對加熱器進行放熱之後通過疏水管路返回到熱力循環；第一級高壓加熱器6和第二級高壓加熱器7之間、第二級高壓加熱器7和第三級高壓加熱器8之間、第三級高壓加熱器8和除氧器10之間、第一級低壓加熱器12和第二級低壓加熱器13之間、第二級低壓加熱器13和第三級低壓加熱器14之間、第三級低壓加熱器14和第四級低壓加熱器15之間、第四級低壓加熱器15和凝汽器17之間分別設有疏水管路，以回收疏水及其熱量，生物質氣化裝置11作用於其他某級低壓加熱器時，只需調整生物質氣化裝置的給水入口和工質蒸汽的出口，給水入口取生物質氣化裝置作用級加熱器的給水出口，工質經加熱達到加熱器抽汽參數後引到該級加熱器進行放熱，放熱完成後通過疏水管路返回到熱力循環，其餘流程與作用於第一級低壓加熱器類似。當生物質氣化裝置不能滿足該級加熱器的抽汽參數時，生物質加熱系統退出運行，此時混合發電系統為單純燃煤的常規發電機組。本系統的另一種連接方式參見附圖2。圖2中生物質氣化裝置11從主給水管路引出部分給水的位置改為凝結水泵16出口處。系統工作流程中，從凝汽器17流出的凝結水經凝結水泵16後，抽出一部分送入生物質氣化裝置11進行加熱，當被加熱的工質參數達到某級低壓加熱器的抽汽參數時(圖2以第一級低壓加熱器12為例)，引到該級加熱器放熱，放熱完成後的蒸汽通過疏水管路返回熱力系統，其餘流程與第一種實施方式相同。
以某300麗機組為例，當生物質氣化裝置分別取代第四級低壓加熱器、第三級低壓加熱器、第二級低壓加熱器、第一級低壓加熱器抽汽時，燃煤機組節煤量達1. 24^5. 22g/kWh, CO2減排量達O. 64 2. 69萬t/年，煤炭節約成本(取標準煤價為650元/t)達168. 75 711. 8萬元/年，CO2減排節約成本達157. 74 665. 4萬元/年，隨著標準煤價升高，混合發電系統取得的經濟效益更突出。
權利要求
1.一種生物質能輔助燃煤的混合發電系統，該系統包括常規燃煤發電機組和生物質氣化裝置，所述常規燃煤發電機組包括依次連接的凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器、增壓富氧燃燒鍋爐、汽輪機、和發電機，所述汽輪機與低壓加熱器之間設有抽汽管路，其特徵在於，所述生物質氣化裝置連接在低壓加熱器的抽汽管路上。
2.根據權利要求1所述生物質輔助燃煤的混合發電系統，其特徵在於，所述低壓加熱器包括多個串聯的低壓加熱器，各個加熱器內的溫度和壓力按照介質流向逐個升高。
3.根據權利要求1所述生物質輔助燃煤的混合發電系統，其特徵在於，所述高壓加熱器包括多個串聯的高壓加熱器，各個加熱器內的溫度和壓力按照介質流向逐個升高。
4.根據權利要求1所述生物質輔助燃煤的混合發電系統，其特徵在於，所述汽輪機包括多個串聯的汽缸，各個汽缸內的壓力按照介質流向逐個降低。
5.根據權利要求2所述生物質輔助燃煤的混合發電系統，其特徵在於，所述各低壓加熱器之間以及初始低壓加熱器和凝汽器之間設有疏水管路，用以回收疏水及其熱量。
6.根據權利要求3所述生物質輔助燃煤的混合發電系統，其特徵在於，所述各高壓加熱器之間以及初始高壓加熱器和除氧器之間設有疏水管路，用以回收疏水及其熱量。
7.根據權利要求4所述生物質輔助燃煤的混合發電系統，其特徵在於，所述汽輪機的各個汽缸與高壓加熱器、除氧器和低壓加熱器通過抽汽管路連接。
8.根據權利要求1所述生物質輔助燃煤的混合發電系統，其特徵在於，所述生物質氣化裝置的入口與低壓加熱器的出口連接，所述生物質氣化裝置的出口與低壓加熱器的抽汽管路連接。
9.根據權利要求1所述生物質輔助燃煤的混合發電系統，其特徵在於，所述生物質氣化裝置的入口與凝結水泵的出口連接，所述生物質氣化裝置的出口與低壓加熱器的抽汽管路連接，所述生物質氣化裝置與所述低壓加熱器並聯。
全文摘要
本發明公開了一種生物質能輔助燃煤的混合發電系統，該系統包括常規燃煤發電機組和生物質氣化裝置，所述常規燃煤發電機組包括依次連接的凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器、增壓富氧燃燒鍋爐、汽輪機、和發電機，所述汽輪機與低壓加熱器之間設有抽汽管路；所述生物質氣化裝置連接在低壓加熱器的抽汽管路上。
文檔編號F01D15/10GK103016075SQ20131000396
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月6日 優先權日2013年1月6日
發明者葉學民, 王佳, 李春曦 申請人:華北電力大學(保定)