一种燃气轮机余热利用的生物质气化系统及气化方法，包括燃气轮机发电系统、空气预热系统、气化系统、蒸汽发生系统、蒸发结晶系统和生物质干燥系统；生物质干燥系统对原料生物质进行干燥，干燥后的生物质从干燥生物质出口经气化生物质入口进入气化系统；气化气进入燃气轮机发电系统后驱动发电机发电；从燃气轮机发电系统流出的的高温烟气分别用于对进入空气预热系统的空气加热、对气化系统中的生物质加热、对蒸汽发生系统中的蒸汽加热、对蒸发结晶系统中的废水加热、对生物质干燥系统中的原料生物质干燥，经梯级利用后产生的低温烟气进入气化系统作为气化剂，减少了气化系统的空气用量，降低了碳排放,同时提高了燃气轮机的余热利用效率。利用效率。利用效率。
【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机余热利用的生物质气化系统及气化方法
[0001]本专利技术涉及一种燃气轮机余热利用的生物质气化系统及气化方法,属于生物质气化
技术介绍
[0002]生物质资源包括农林废弃物、畜禽粪便、城市生活垃圾等。我国每年可作为能源利用的生物质资源丰富，其中农林废弃物资源量约7.5亿吨，相当于4亿吨标煤。为加快实现碳中和碳达峰，鉴于生物质资源在能源化利用过程的低碳排放特征，国家大力鼓励生物质发电和资源化利用。生物质气化耦合燃气轮机发电是生物质发电的一种新型技术，相比生物质直接燃烧，生物质气化过程反应温度低，粉尘和氮氧化物等污染物排放少，副产物价值高，而且避免了高温腐蚀等生物质燃烧锅炉存在的问题。
[0003]CN209383704U公开了一种生物质气化耦合直燃发电系统，通过换热器把生物质气化产生的高温燃气传输至生物质直燃发电系统，不仅增加了锅炉热负荷，且生物质直燃系统存在碱金属结焦的隐患；CN112226238A公开了一种生物质利用一体化装置，通过除尘系统、脱硫系统等把生物质气化后的气体彻底处理干净，但是没有对燃气轮机产生的烟气余热进行回收利用，存在热能浪费；CN209555166U公开了一种高湿生物质气化系统，利用冷却洗涤塔对气化炉的焦油进行回收，由于高湿生物质参与气化，降低了整体热效率。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种燃气轮机余热利用的生物质气化系统及气化方法，该系统和方法不仅能将生物质气化产生的气化气进行燃烧发电，而且对燃烧后的烟气进行多梯级利用，同时将烟气作为气化系统的气化剂，减少气化剂的用量，提高系统能量利用效率的同时减少碳排放；减轻锅炉热负荷，消除碱金属结焦的隐患。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种燃气轮机余热利用的生物质气化系统，包括燃气轮机发电系统、空气预热系统、气化系统、蒸汽发生系统、蒸发结晶系统和生物质干燥系统；
[0006]所述燃气轮机发电系统包括燃气轮机，所述燃气轮机上设有燃气入口、空气入口和烟气出口，燃气轮机与发电机通过主轴连接；
[0007]所述空气预热系统包括预热空气入口、预热空气出口、预热烟气入口、预热烟气出口和空气换热器；所述预热空气出口与燃气轮机发电系统的空气入口连接，预热烟气入口与燃气轮机发电系统的烟气出口连接；
[0008]所述气化系统包括气化气出口、气化生物质入口、焦炭出口、气化烟气入口、气化烟气出口、焦炭储罐、气化剂入口和气化换热管；气化气出口与燃气轮机发电系统的燃气入口连接，焦炭出口与焦炭储罐连接，气化烟气入口与空气预热系统的预热烟气出口连接；
[0009]所述蒸汽发生系统包括蒸汽发生烟气入口、蒸汽发生烟气出口、净水入口、蒸汽出口和蒸汽换热器；所述蒸汽发生烟气入口与气化系统的气化烟气出口连接，净水入口通过
支路一与外部自来水水源连接；
[0010]所述蒸发结晶系统包括结晶烟气入口、结晶烟气出口、废水入口、净水出口和结晶换热器；所述的结晶烟气入口与蒸汽发生系统的蒸汽发生烟气出口连接，净水出口通过支路二与净水入口连接；
[0011]所述生物质干燥系统包括干燥烟气入口、干燥烟气出口、原料生物质入口、干燥生物质出口和干燥换热管；所述干燥烟气入口与蒸发结晶系统的结晶烟气出口连接；所述干燥生物质出口与气化系统的气化生物质入口连接，干燥烟气出口与气化剂入口连接。
[0012]进一步地，所述的空气换热器的内部结构为回转式，所述蒸汽换热器的内部结构为板式，所述结晶换热器的内部结构为管壳式。
[0013]进一步地，所述的气化换热管和干燥换热管的材质为耐磨碳钢。
[0014]一种燃气轮机余热利用的生物质气化方法，包括以下步骤：
[0015]1)原料生物质由原料生物质入口进入生物质干燥系统后，经干燥换热管间接加热并干燥；干燥后的生物质从干燥生物质出口经气化生物质入口进入气化系统后，经气化换热管间接加热，并与经由气化剂入口进入的气化剂发生气化反应，产生气化气和焦炭，焦炭经焦炭出口存储至焦炭储罐；
[0016]2)步骤1)中产生的气化气从气化气出口经燃气入口进入燃气轮机发电系统后，与经空气入口进入的空气发生燃烧反应，释放热量并产生高压，推动燃气轮机叶轮转动，并通过主轴驱动发电机发电；
[0017]3)从燃气轮机发电系统的烟气出口流出的高温烟气经由预热烟气入口进入空气预热系统，并通过空气换热器间接加热经预热空气入口进入空气预热系统的空气；
[0018]4)从空气预热系统的预热烟气出口流出的高温烟气经气化烟气入口进入气化系统，通过气化换热管间接加热干燥后的生物质；
[0019]5)从气化系统的气化烟气出口流出的高温烟气经蒸汽发生烟气入口进入蒸汽发生系统，通过蒸汽换热器间接加热净水所产生的蒸汽用于发电或供热；
[0020]6)从蒸汽发生系统的蒸汽发生烟气出口流出的中温烟气经结晶烟气入口进入蒸发结晶系统，经结晶换热器间接加热废水，使废水蒸发减量化，并将废水中的盐分析出进行回收利用；蒸发产生的蒸馏水从净水出口经净水入口进入蒸汽发生系统，实现水资源的回收利用；
[0021]7)从蒸发结晶系统的结晶烟气出口流出的中温烟气经干燥烟气入口进入生物质干燥系统，经干燥换热管间接加热由原料生物质入口进入的原料生物质，实现原料生物质的脱水干燥；从干燥烟气出口流出的低温烟气由气化剂入口进入气化系统，参与气化反应。
[0022]进一步地，所述的步骤2)中气化气出口的气化气温度为700℃；所述步骤3)中烟气出口的烟气温度为900℃；所述的步骤4)中预热烟气出口的烟气温度为700℃；所述步骤5)中气化烟气出口的烟气温度为600℃；所述步骤6)中蒸汽发生烟气出口的烟气温度为400℃；所述步骤7)中结晶烟气出口的烟气温度为200℃，所述干燥烟气出口的烟气温度为100℃。
[0023]本专利技术通过设置燃气轮机发电系统、空气预热系统、气化系统、蒸汽发生系统、蒸发结晶系统和生物质干燥系统，生物质干燥系统对原料生物质进行干燥，干燥后的生物质从干燥生物质出口经气化生物质入口进入气化系统后产生气化气和焦炭，提高了气化气的
产率；气化气进入燃气轮机发电系统后驱动发电机进行发电；从燃气轮机发电系统流出的高温烟气依次分别用于对进入空气预热系统的空气进行加热、对气化系统中的生物质进行加热、对蒸汽发生系统中的蒸汽进行加热、对蒸发结晶系统中的废水进行加热、对生物质干燥系统中的原料生物质进行干燥，经梯级利用后产生的低温烟气进入气化系统作为气化剂，减少了气化系统的空气用量，同时提高了燃气轮机的余热利用效率；系统产生的废水可以利用中温烟气进行蒸发浓缩处理，实现了废水中盐分的回收，同时减少了废水的排放；从燃气轮机发电系统流出的高温烟气经梯级利用，还减轻了锅炉热负荷，消除了碱金属结焦的隐患；本专利技术不仅将燃气轮机排放的高温烟气热量进行了梯级的能源利用，提高了系统的能源利用效率，而且实现了废水的减量化和生物质的能源化利用，具有较高的应用价值。
附图说明...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机余热利用的生物质气化系统，其特征在于，包括燃气轮机发电系统(1)、空气预热系统(2)、气化系统(3)、蒸汽发生系统(4)、蒸发结晶系统(5)和生物质干燥系统(6)；所述燃气轮机发电系统(1)包括燃气轮机，所述燃气轮机上设有燃气入口(101)、空气入口(102)和烟气出口(103)，燃气轮机与发电机(104)通过主轴(105)连接；所述空气预热系统(2)包括预热空气入口(201)、预热空气出口(202)、预热烟气入口(203)、预热烟气出口(204)和空气换热器(205)；所述预热空气出口(202)与燃气轮机发电系统(1)的空气入口(102)连接，预热烟气入口(203)与燃气轮机发电系统(1)的烟气出口(103)连接；所述气化系统(3)包括气化气出口(301)、气化生物质入口(302)、焦炭出口(303)、气化烟气入口(304)、气化烟气出口(305)、焦炭储罐(306)、气化剂入口(307)和气化换热管(308)；气化气出口(301)与燃气轮机发电系统(1)的燃气入口(101)连接，焦炭出口(303)与焦炭储罐(306)连接，气化烟气入口(304)与空气预热系统(2)的预热烟气出口(204)连接；所述蒸汽发生系统(4)包括蒸汽发生烟气入口(401)、蒸汽发生烟气出口(402)、净水入口(403)、蒸汽出口(404)和蒸汽换热器(405)；所述蒸汽发生烟气入口(401)与气化系统(3)的气化烟气出口(305)连接，净水入口(403)通过支路一与外部自来水水源连接；所述蒸发结晶系统(5)包括结晶烟气入口(501)、结晶烟气出口(502)、废水入口(503)、净水出口(504)和结晶换热器(505)；所述的结晶烟气入口(501)与蒸汽发生系统(4)的蒸汽发生烟气出口(402)连接，净水出口(504)通过支路二与净水入口(403)连接；所述生物质干燥系统(6)包括干燥烟气入口(601)、干燥烟气出口(602)、原料生物质入口(603)、干燥生物质出口(604)和干燥换热管(605)；所述干燥烟气入口(601)与蒸发结晶系统(5)的结晶烟气出口(502)连接；所述干燥生物质出口(604)与气化系统(3)的气化生物质入口(302)连接，干燥烟气出口(602)与气化剂入口(307)连接。2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机余热利用的生物质气化系统，其特征在于，所述的空气换热器(205)的内部结构为回转式，所述蒸汽换热器(405)的内部结构为板式，所述结晶换热器(505)的内部结构为管壳式。3.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机余热利用的生物质气化系统，其特征在于，所述的气化换热管(308)和干燥换热管(605)的材质为耐磨碳钢。4.使用如权利要求1至3任一权...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴前进，李诺薇，张兵，苗志文，刘强，张学杨，滕道祥，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：
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