一种木质生物质微型燃气轮机及其运行的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种木质生物质微型燃气轮机及其运行的控制方法，木质生物质燃烧装置a由木质生物质燃料燃烧器、热交换器，换热管从下侧依次排列在圆柱形装置体内，微型燃气轮机发电装置B由微型燃气轮机装置、压缩机和发电机通过驱动连接轴相互连接而成。来自压缩机的压缩空气流入热交换器，并由木质生物质燃料燃烧产生的燃烧气体加热。来自热交换器的热压缩空气流作为工作流体供应至微型燃气轮机内。来自微型燃气轮机的排气流作为助燃空气供应至燃烧器，用于将生物质燃料送入装置主体。此外，来自废热回收锅炉的蒸汽被供应到来自压缩机的压缩气流中。的压缩气流中。的压缩气流中。

【技术实现步骤摘要】
一种木质生物质微型燃气轮机及其运行的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种木质生物质微型燃气轮机及其运行的控制方法，涉及到一种能够改善和更有效地利用木质生物质资源的供热/供电型木质生物质燃烧微型燃气轮机及其运行控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，从减少化石燃料消耗的角度出发以来，生物质资源得到了积极利用。然而，由于生物质资源的存在较为分散，大量的生物质资源在收集和运输方面难以被集中利用。因此为了更加有效利用生物质资源，迫切需要开发一种小型、小容量、高效的利用系统。
[0003]在使用木质生物质作为燃料的传统发电机中，蒸汽由燃木锅炉产生，涡轮发电机由蒸汽驱动后，排出的蒸汽被冷却并作为冷凝水回收。通过应用蒸汽循环原理，实现再次向锅炉供水。
[0004]然而在产量为10至20 MW的生物质发电中，提高蒸汽温度和压力是有限的，并且由于冷却水造成的热损失过大，能源利用效率十分有限，仅仅在10
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15%的利用率之间。
[0005]此外科研人员还做出了许多努力，例如开发用于气化发电系统的气化炉、提高气化效率、开发高效焦油去除和气体净化工艺以及开发甲醇合成液化催化剂。。然而由于气化过程复杂，并且无法获得能够稳定运行燃气发动机发电机的有效焦油去除方法，因此尚未取得实际效果。

技术实现思路

[0006]为了实现对木质生物质资源的有效利用，本专利技术旨在设计提出一种小型、小容量、高效的生物质燃气轮机系统，发电效率可达到20%的利用率或更高，总能源利用效率为75%，即使在生物质产量约为1至10吨/天的小型设备中，也提供了基于热电供应装置的高可靠性常规生物质燃烧器，该热电供应装置能够实现上述目标。
[0007]更具体地说，本专利技术使用木质生物质作为燃料，并在热电供应装置中使用，该热电供应装置的日处理量为1至10吨或年处理量为300至3000吨，发电量为30 kW至300 kW，发电效率为20%或更高。本专利技术提供了一种木质生物质燃烧微型燃气轮机发电机及其运行控制方法，该发电机及其运行控制方法能够实现整体能源利用效率为70%或更高的高效热电供应。燃气轮机的工作流体在以生物质为燃料的蒸汽锅炉中产生。其中蒸汽与来自微型涡轮的压缩空气混合，并且发电机直接连接流体。
[0008]生物质燃料燃烧器、高温热交换器和余热回收锅炉的热交换顺序为从圆柱形装置主体内的底部开始。木材生物质燃烧器a，包括管道、微型燃气轮机、压缩机和通过驱动连接轴连接的微型燃气轮机发电装置B。压缩空气流被供应至高温热交换器并由木质生物质燃料燃烧产生的助燃气体加热，来自高温热交换器的高温压缩气流被供应至微型燃气轮机作为工作流体。此外，来自微型燃气轮机的排气流作为助燃气供应至装置主体中的生物质燃料燃烧器。同时在高温热交换器的压缩空气流的出口和微型燃气轮机的工作流体供应端口
之间提供辅助燃烧燃烧器，辅助燃烧燃烧器加热来自高温热交换器的高温压缩气流。
附图说明
[0009]图1为木质生物质燃烧微型燃气轮机发电机的总体结构图。
具体实施方式
[0010]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0011]请参阅图1，本专利技术提供的一种实施例，其中A为木质生物质燃烧器，B为微型燃气轮机发电机，C为木质生物质燃料，F为化石燃料，E为气流，E1为压缩气流，E2为热压缩气流（工作流体混合物），E3为排气流，G为燃烧气体，G0为燃烧废气，W为供水，S为蒸汽，1为燃烧装置本体，2为燃烧装置，3为高温热交换器，4为余热回收锅炉，5为燃料储罐，6为旋流器，7为过滤器，8为辅助燃烧器，9为压缩机，10为燃气轮机，11为发电机，12为空气引入管，13为驱动连接轴，14为燃烧器启动开关，15为助燃气供给管。其中木质生物质燃烧微型燃气轮机发电机由木质生物质燃烧器a和微型燃气轮机发电机B构成，木质生物质燃烧器a为固体圆筒燃烧装置。主体1下方为燃烧装置2、燃烧装置2上方为高温热交换器3、高温燃烧交换器3上方为余热回收锅炉4、木质生物质燃料储罐5、旋流器6、燃烧器启动开关14等。
[0012]微型燃气轮机发电机B由压缩机9、燃气轮机10、发电机11、过滤装置7、辅助燃烧燃烧器8、驱动连接轴13等以及木质生物质燃烧器组成。蓄热的高温热交换器3在微型燃气轮机装置中执行再热器的功能。燃烧装置主体1由耐火材料或钢板、耐火材料和水管壁组成钢性圆筒体，水管壁本体为普通管体。余热回收锅炉4的组成部件与传统回收锅炉的组成方式相同。
[0013]燃烧装置2包括多孔板2a、设置在多孔板2a上方为燃烧器开关14。从端口5b供应的颗粒状木质生物质燃料C等构成流化床型燃烧模式，并且从燃气轮机10排出的工作流体（排气流e3）是助燃气。通过从供气口2b经由供给管15供给到装置主体1中，填充在多孔板2a上的颗粒状木质生物质燃料C将进行流化床燃烧，并且产生高温燃烧气体G。
[0014]通过控制阀V1和V2，从汽包4a向低温/或高温的热交换器3a和3b供应适量的蒸汽S，从而获得供应至燃气轮机装置10的高温压缩空气流E。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质生物质微型燃气轮机及其运行的控制方法，其特征在于：生物质燃料燃烧装置、高温热交换器和余热回收锅炉的热交换管从圆柱形装置主体内的底部按此顺序排列，微型燃气轮机和微型燃气轮机发电机B，其中压缩机和发电机通过驱动连接轴连接，来自压缩机的压缩空气流循环至高温热交换器来燃烧木质生物质燃料；在经产生的燃烧气体加热的同时，来自高温热交换器的高温压缩空气作为工作流体供应至微型燃气轮机，来自微型燃气轮机的排出气流供应至装置主体的内部；作为助燃空气供给生物质燃料燃烧器，并将余热回收锅炉产生的蒸汽进一步供给来自压缩机A和具有A特征的木质生物质燃烧微型燃气轮机发电的压缩空气流中。2.根据权利要求1所述的一种木质生物质微型燃气轮机及其运行的控制方法，其特征在于：所述高温热交换器具有如下配置，其中位于上方的低温热交换器和位于下方的高温热交换器串联，在余热回收锅炉中产生的蒸汽是根据权利要求1所述的木质生物质燃烧微型燃气轮机的发电机，其中压缩空气流从热交换器的入口和高温侧热交换器的入口中的一个或两个供应。3.根据权利要求1所述的一种木质生物质微型燃气轮机及其运行的控制方法，其特征在于：在高温热交换器压缩空气流的出口和微型燃气轮机的工作流体供应口之间设置辅助燃烧器装置，来自高温热交换器的热压缩空气流由辅助燃烧器加热。4.根据权利要求1所述的一种木质生物质微型燃气轮机及其运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙震，薛冬梅，顾时雨，王星浩，
申请(专利权)人：中印恒盛北京贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：