一种热电联产系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种热电联产系统及其控制方法，所述系统包括：气化分离单元、高温裂解室、热炭床、降温单元、水分分离单元和内燃机发电机组。本发明专利技术提供的技术方案，可以将农业废弃物转化成电能，低碳环保，一次能源利用效率高；在提供生活用电的同时，也可以对水进行加热，从而提供生活热水。

A Cogeneration System and Its Control Method

The invention relates to a cogeneration system and its control method, which comprises a gasification separation unit, a high temperature cracking chamber, a hot carbon bed, a cooling unit, a water separation unit and an internal combustion engine generator set. The technical scheme provided by the invention can convert agricultural waste into electric energy, low carbon environmental protection, and improve the utilization efficiency of primary energy; while providing domestic electricity, it can also heat water to provide domestic hot water.

【技术实现步骤摘要】
一种热电联产系统及其控制方法
本专利技术涉及可再生能源综合利用
，具体涉及一种热电联产系统及其控制方法。
技术介绍
随着农业生产水平和农民生活水平的提高，原本可作为燃料和肥料的农业废弃物，现在利用的越来越少了，同时农业废弃物种类繁多，数量庞大。大量农业废弃物的累积，对环境造成污染，并威胁着农业可持续发展和人类的健康。因此资源化利用农业废弃物将其加工转化，对合理利用农业资源、减少环境污染、改善生态环境和应对能源危机有突出的作用。而气化发电技术具有发电效率高、规模灵活和投资运行费用低等优势，是资源化利用的重要技术之一。但是，气化发电技术中的气化过程会不可避免的产生焦油、灰尘和水等杂质。特别是生物质焦油，其低温凝结会在管道中，形成污垢，堵塞管道；高温燃烧会产生炭黑，磨损燃气设备，同时难以满足后续内燃机、燃气轮机、合成液体燃料以及费托合成等对于燃气中焦油和其他杂质的严格要求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是通过利用热电联产系统将农业废弃物转化成电能，低碳环保，一次能源利用效率高，在提供生活用电的同时，也可以对水进行加热，从而提供生活热水。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种热电联产系统，其改进之处在于，所述系统包括：气化分离单元、高温裂解室、热炭床、降温单元、水分分离单元和内燃机发电机组；所述气化分离单元，用于利用通入气化分离单元的热空气对获取的农业废弃物进行气化处理，并分离成气化残炭和夹杂焦油的燃气，将所述夹杂焦油的燃气送入高温裂解室且将所述气化残炭送入所述热炭床；所述高温裂解室，用于利用通入高温裂解室的热空气对所述夹杂焦油的燃气进行加热获得降低焦油含量的第一高温燃气，并将所述第一高温燃气送入所述热炭床；所述热炭床，用于对所述气化残炭和第一高温燃气进行处理后，转化为提高燃气热值的第二高温燃气；所述降温单元，用于利用通入降温单元的冷水对第二高温燃气进行降温处理后，生成常温燃气和供用户使用的生活用水；水分分离单元，用于分离常温燃气中的水分，并生成用于驱动内燃机发电机组发电的燃气。优选的，所述气化分离单元包括：鼓泡流化床气化炉，其上设有进料口和出气口，其中设有布风室，用于将其进料口获取的农业废弃物和其布风室获取的热空气转化成夹杂气化残炭和焦油的燃气，并通过管道将所述夹杂气化残炭和焦油的燃气从所述鼓泡流化床气化炉的出气口传送到旋风分离器的进气口；和旋风分离器，其上设有进气口、出气口和收集区，用于将从进气口获取的夹杂气化残炭和焦油的燃气中的气化残炭分离至其收集区内，并通过管道将其收集区内的气化残炭传送到所述热炭床的进料口，通过管道将保留的夹杂焦油的燃气从所述旋风分离器的出气口传送到所述高温裂解室的第一进气口。优选的，所述高温裂解室，其上设有第一进气口、第二进气口和出气口，具体用于：将从高温裂解室的第一进气口获取的夹杂焦油的燃气和第二进气口获取的热空气转化成第一高温燃气，并将所述第一高温燃气通过管道从所述高温裂解室的出气口传送到所述热炭床的进气口。优选的，所述热炭床，其上设有进料口、进气口和出气口，具体用于：将从热炭床的进气口获取的第一高温燃气和进料口获取的气化残炭转化成第二高温燃气，并将所述第二高温燃气通过管道从所述热炭床的出气口传送到所述降温单元。优选的，所述降温单元包括：空气预热器，其中设有管外通道和管内通道，用于利用其管外通道进气口获取的空气对其管内通道进气口获取的第二高温燃气进行一次降温后得到中温燃气，并通过管内通道对应的管道将中温燃气从管内通道出气口传送到余热锅炉的进气口；利用其管内通道进气口获取的第二高温燃气对从管外通道进气口获取的空气进行加热，并通过管外通道对应的管道将加热后的热空气从管外通道出气口分别传送到气化分离装置和高温裂解室；余热锅炉，其上设有进水口、出水口、进气口和出气口；用于利用从余热锅炉进水口获取的冷水对从进气口获取的中温燃气进行二次降温后得到常温燃气，将常温燃气通过出气口传送至水分分离单元；利用从余热锅炉进气口获取的中温燃气对从进水口获取的冷水进行加热，将得到的生活用户从出水口传送至用户。进一步的，所述系统还包括：第一鼓风机，其上设有进气口和出气口，用于将其进气口获取空气预热器传送的热空气从第一鼓风机出气口传送到气化分离装置；第二鼓风机，其上设有进气口和出气口，用于从将其进气口获取空气预热器传送的热空气从第二鼓风机出气口传送到高温裂解室的第二进气口。优选的，所述水分分离单元采用冷干机，其上设有进气口和出气口，具体用于：对从冷干机进气口获取的常温燃气进行水分分离，并通过管道将分离水分后的常温燃气从冷干机的出气口传送到内燃机发电机组的进气口。一种热电联产系统的控制方法，其改进之处在于，所述方法包括：S1.所述气化分离单元，用于利用通入气化分离单元的热空气对获取的农业废弃物进行气化处理，并分离成气化残炭和夹杂焦油的燃气，将所述夹杂焦油的燃气送入高温裂解室且将所述气化残炭送入所述热炭床；S2.高温裂解室将其第一进气口获取的夹杂焦油的燃气和第二进气口获取的热空气转化成第一高温燃气，并将所述第一高温燃气通过管道从所述高温裂解室的出气口传送到所述热炭床的进气口；S3.热炭床将其进气口获取的第一高温燃气和进料口获取的气化残炭转化成第二高温燃气，并将所述第二高温燃气通过管道从所述热炭床的出气口传送到所述降温单元；S4.所述降温单元，用于利用通入降温单元的冷水对第二高温燃气进行降温处理后，生成常温燃气和供用户使用的生活用水，并将所述常温燃气传送到水分分离单元；S5.水分分离单元利用分离常温燃气中的水分，并通过管道将分离水分后的常温燃气传送到内燃机发电机组的进气口；S8.内燃机发电机组利用其进气口获取的分离水分后的常温燃气进行燃烧发电。优选的，所述步骤S1，包括：气化分离单元中的鼓泡流化床气化炉将其进料口获取的农业废弃物和其布风室获取的热空气转化成夹杂气化残炭和焦油的燃气，并通过管道将所述夹杂气化残炭和焦油的燃气从所述鼓泡流化床气化炉的出气口传送到气化分离单元中旋风分离器的进气口；气化分离单元中的旋风分离器将其进气口获取的夹杂气化残炭和焦油的燃气中的气化残炭分离至其收集区内，并通过管道将其收集区内的气化残炭传送到所述热炭床的进料口，通过管道将保留的夹杂焦油的燃气从所述旋风分离器的出气口传送到所述高温裂解室的第一进气口。进一步的，所述步骤S4，包括：降温单元中的空气预热器，利用其管外通道进气口获取的空气对其管内通道进气口获取的第二高温燃气进行一次降温后得到中温燃气，并通过管内通道对应的管道将中温燃气从管内通道出气口传送到余热锅炉的进气口；利用其管内通道进气口获取的第二高温燃气对从管外通道进气口获取的空气进行加热，并通过管外通道对应的管道将加热后的热空气从管外通道出气口分别传送到气化分离装置和高温裂解室；降温单元中的余热锅炉利用其进水口获取的冷水对从进气口获取的中温燃气进行二次降温后得到常温燃气，将常温燃气通过出气口传送至水分分离单元；利用其进气口获取的中温燃气对从进水口获取的冷水进行加热，将得到的生活用户从出水口传送至用户。具体的，所述方法，还包括：所述空气预热器利用设置于空气预热器和气化分离装置间的第一鼓风机将加热后的热空气从管外通道出气口传送到气化分离装置中鼓泡流化床气化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热电联产系统，其特征在于，所述系统包括：气化分离单元、高温裂解室、热炭床、降温单元、水分分离单元和内燃机发电机组；所述气化分离单元，用于利用通入气化分离单元的热空气对获取的农业废弃物进行气化处理，并分离成气化残炭和夹杂焦油的燃气，将所述夹杂焦油的燃气送入高温裂解室且将所述气化残炭送入所述热炭床；所述高温裂解室，用于利用通入高温裂解室的热空气对所述夹杂焦油的燃气进行加热获得降低焦油含量的第一高温燃气，并将所述第一高温燃气送入所述热炭床；所述热炭床，用于对所述气化残炭和第一高温燃气进行处理后，转化为提高燃气热值的第二高温燃气；所述降温单元，用于利用通入降温单元的冷水对第二高温燃气进行降温处理后，生成常温燃气和供用户使用的生活用水；水分分离单元，用于分离常温燃气中的水分，并生成用于驱动内燃机发电机组发电的燃气。

【技术特征摘要】
1.一种热电联产系统，其特征在于，所述系统包括：气化分离单元、高温裂解室、热炭床、降温单元、水分分离单元和内燃机发电机组；所述气化分离单元，用于利用通入气化分离单元的热空气对获取的农业废弃物进行气化处理，并分离成气化残炭和夹杂焦油的燃气，将所述夹杂焦油的燃气送入高温裂解室且将所述气化残炭送入所述热炭床；所述高温裂解室，用于利用通入高温裂解室的热空气对所述夹杂焦油的燃气进行加热获得降低焦油含量的第一高温燃气，并将所述第一高温燃气送入所述热炭床；所述热炭床，用于对所述气化残炭和第一高温燃气进行处理后，转化为提高燃气热值的第二高温燃气；所述降温单元，用于利用通入降温单元的冷水对第二高温燃气进行降温处理后，生成常温燃气和供用户使用的生活用水；水分分离单元，用于分离常温燃气中的水分，并生成用于驱动内燃机发电机组发电的燃气。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气化分离单元包括：鼓泡流化床气化炉，其上设有进料口和出气口，其中设有布风室，用于将其进料口获取的农业废弃物和其布风室获取的热空气转化成夹杂气化残炭和焦油的燃气，并通过管道将所述夹杂气化残炭和焦油的燃气从所述鼓泡流化床气化炉的出气口传送到旋风分离器的进气口；和旋风分离器，其上设有进气口、出气口和收集区，用于将从进气口获取的夹杂气化残炭和焦油的燃气中的气化残炭分离至其收集区内，并通过管道将其收集区内的气化残炭传送到所述热炭床的进料口，通过管道将保留的夹杂焦油的燃气从所述旋风分离器的出气口传送到所述高温裂解室的第一进气口。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高温裂解室，其上设有第一进气口、第二进气口和出气口，具体用于：将从高温裂解室的第一进气口获取的夹杂焦油的燃气和第二进气口获取的热空气转化成第一高温燃气，并将所述第一高温燃气通过管道从所述高温裂解室的出气口传送到所述热炭床的进气口。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热炭床，其上设有进料口、进气口和出气口，具体用于：将从热炭床的进气口获取的第一高温燃气和进料口获取的气化残炭转化成第二高温燃气，并将所述第二高温燃气通过管道从所述热炭床的出气口传送到所述降温单元。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述降温单元包括：空气预热器，其中设有管外通道和管内通道，用于利用其管外通道进气口获取的空气对其管内通道进气口获取的第二高温燃气进行一次降温后得到中温燃气，并通过管内通道对应的管道将中温燃气从管内通道出气口传送到余热锅炉的进气口；利用其管内通道进气口获取的第二高温燃气对从管外通道进气口获取的空气进行加热，并通过管外通道对应的管道将加热后的热空气从管外通道出气口分别传送到气化分离装置和高温裂解室；余热锅炉，其上设有进水口、出水口、进气口和出气口；用于利用从余热锅炉进水口获取的冷水对从进气口获取的中温燃气进行二次降温后得到常温燃气，将常温燃气通过出气口传送至水分分离单元；利用从余热锅炉进气口获取的中温燃气对从进水口获取的冷水进行加热，将得到的生活用户从出水口传送至用户。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第一鼓风机，其上设有进气口和出气口，用于将其进气口获取空气预热器传送的热空气从第一鼓风机出气口传送到气化分离装置；第二鼓风机，其上设有进气口和出气口，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁保迪，刘海涛，吴鸣，季宇，寇凌峰，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网江西省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11