太阳能-生物质气化发电装置及系统

1.本发明涉及太阳能-生物质气化发电装置及系统，尤其是一种太阳能、生物质气化、余热发电及co2资源化利用系统及装置。


背景技术：

2.为应对日益严峻的能源短缺和环境污染问题，各国正在加大力度开发利用太阳能、余热资源和生物质能等可再生能源。与直接燃烧相比，生物质通过气化反应可转化为富含co和h2的优质气体燃料，气体燃料不仅可借助燃气-蒸汽联合循环机组加以高效利用，还可作为原料气生产甲醇和二甲醚等各类化工产品，常规的生物质气化技术采用自供热型的方式提供反应热，虽可简化气化反应器流程并降低对反应器的技术要求，但存在着以下不足：需要消耗20％～40％左右的生物质来提供气化热源，降低了生物质的有效利用率。因此，在太阳能和生物质资源丰富的区域，高温聚热太阳能可作为驱动热源参与生物质气化反应，不仅能将间歇性和不稳定性的太阳能转化为高品质合成气的化学能，实现太阳能的稳定存储，同时还可规避常规气化技术的诸多不足。合成气经燃气-蒸汽联合循环发电后，其燃气余热还可加热给水实现蒸汽机组发电。燃气-蒸汽联合循环发电所生成的co2经co2捕集装置后获得高纯度co2，以实现co2布雷诺发电和其资源化利用。本发明不仅减少了co2对环境温室效应的贡献，满足了碳减排的要求，还达到了资源循环利用的目的，可整体提高系统的经济性。


技术实现要素：

3.本发明提供了太阳能-生物质气化发电装置及系统。
4.一种太阳能-生物质气化发电装置及系统，包括生物质气化系统、合成气发电系统、余热发电系统、co2捕集发电与资源化利用系统。
5.所述生物质气化系统包括依次连接的生物质供应装置、槽式太阳能集热场、气化余热锅炉、co2捕集装置以及塔式太阳能集热气化反应器。其中生物质供应装置为塔式太阳能集热气化反应器供给生物质；co2捕集装置将从燃气余热锅炉排放烟气中的co2进行捕集提纯后，供给塔式太阳能集热气化反应器；水蒸汽经由槽式太阳能集热场预热，然后经过气化余热锅炉进一步加热后为塔式太阳能集热气化反应器提供水蒸汽，使得生物质、co2和水蒸汽在塔式太阳能集热气化反应器反应生产合成气。
6.所述合成气发电系统包括依次连接的气化余热锅炉、合成气净化器、空气压缩机、燃气轮机、燃气余热锅炉以及co2捕集装置。其中，气化余热锅炉将合成气与凝结水换热，将凝结水进一步加热成水蒸汽，同时合成气经换热后热力学参数降低达到所要求的范围，然后经合成气净化器进一步净化后，和来自于空气压缩机的空气一并进入燃气轮机，经燃烧后的合成气，经燃气余热锅炉与凝结水换热，同时其烟气中的co2由co2捕集装置进行捕集提纯，高纯度的co2通过布雷诺发电装置进行发电，也可将co2通过资源化利用装置将co2资源化转化。
7.所述余热发电系统包括依次连接的燃气余热锅炉、汽轮机、凝汽器、除盐水箱、凝结水泵以及给水泵；该系统中，汽轮机排汽进入凝汽器冷凝，凝结水通过凝结水泵，经由给水泵与燃气余热锅炉换热，将凝结水加热至所需要的温度，然后进入汽轮机发电。汽轮机的凝结水有一部分通过槽式太阳能集热场、气化余热锅炉加热后进入塔式太阳能集热气化反应器；一部分凝结水经过燃气余热锅炉加热进入汽轮机。在整个循环过程中凝汽器补水将通过除盐水箱中的水进行补充。
8.所述co2捕集发电与资源化利用系统包括co2捕集装置、co2布雷诺发电装置、co2资源化利用装置等。co2的捕集通过一定配比的乙醇胺溶液进行吸收，所述吸收过co2后的乙醇胺溶液为富液，富液可通过新能源供能实现再生，以实现吸收剂(未吸附co2的乙醇胺溶液)的再生，使得吸收剂循环利用。
9.本发明的一种太阳能-生物质气化发电装置及系统的有益效果如下：
10.(1)本发明的太阳能-生物质气化发电装置及系统，生物质、水蒸汽和co2在塔式太阳能集热气化反应器中反应生产合成气，合成气经燃气轮机做功后，排烟经过燃气余热锅炉对凝结水进行加热，同时降低co2温度，便于实现对co2的高效捕集，捕集后的一部分高纯度co2进入塔式太阳能集热气化反应器实现循环利用，一部分高纯度co2进入布雷诺发电装置发电。本发明实现了生物质气化系统、合成气发电系统、余热发电系统、co2捕集发电与资源化利用系统、co2布雷诺发电装置多系统耦合发电，同时将co2捕集后实现了循环利用和资源化利用。
附图说明
11.图1为本发明的太阳能-生物质气化发电装置及系统的结构示意图。
12.附图中，1-生物质供应装置；2-塔式太阳能集热气化反应器；3-气化余热锅炉；4-合成气净化器；5-空气压缩机；6-燃气轮机；7-燃气余热锅炉；8-co2捕集装置；9-co2布雷诺发电装置；10-co2资源化利用装置；11-汽轮机；12-凝汽器；13-除盐水箱；14-凝结水泵；15-给水泵；16循环水泵；17-槽式太阳能集热场；
具体实施方式
13.如图1所示，本发明的太阳能-生物质气化发电装置及系统，包括生物质气化系统、合成气发电系统、余热发电系统、co2捕集发电与资源化利用系统。
14.生物质气化系统包括依次连接的生物质供应装置1、槽式太阳能集热场17、气化余热锅炉3、co2捕集装置8以及塔式太阳能集热气化反应器2。生物质供应装置1为塔式太阳能集热气化反应器2供给生物质；co2捕集装置8将从燃气余热锅炉排放烟气中的co2进行捕集提纯后，供给塔式太阳能集热气化反应器2；凝结水经凝结水泵14送入到循环水泵16经由槽式太阳能集热场17预热，然后经过气化余热锅炉3进一步加热后为塔式太阳能集热气化反应器2提供水蒸汽，使得生物质、co2和水蒸汽在塔式太阳能集热气化反应器2反应生产合成气。气化产生的高温合成气借助气化余热锅炉3回收高温显热，经降温后的合成气将在合成气净化器4中继续进行冷却和净化处理，和来自于空气压缩机5的空气一并进入燃气轮机6，经燃烧后的合成气因具有较高的温度，其经过燃气余热锅炉7与凝结水换热，将来自于凝结水泵14和给水泵15的凝结水加热，加热到一定参数后水蒸汽进入汽轮机11发电，汽轮机11
排汽进入凝汽器12冷凝，凝结水通过凝结水泵14，经由给水泵15与燃气余热锅炉7换热，将凝结水加热至所需要的温度，然后进入汽轮机11发电。汽轮机11的凝结水有一部分通过槽式太阳能集热场17、气化余热锅炉3加热后进入塔式太阳能集热气化反应器2；一部分凝结水经过燃气余热锅炉7加热进入汽轮机11。在整个循环过程中凝汽器12的补水将通过除盐水箱13中的水进行补充。燃气轮机6排放的烟气中的co2由co2捕集装置8进行捕集并提纯，co2的捕集通过一定配比的乙醇胺溶液进行吸收，所述吸收过co2后的乙醇胺溶液为富液，富液可通过太阳能供能实现再生，以实现吸收剂(未吸附co2的乙醇胺溶液)的再生，使得吸收剂循环利用。高纯度的co2通过co2布雷诺发电装置9进行发电，co2布雷诺发电装置9运行过程中，co2的加热可由太阳能加热至规定的参数。捕集后的高纯度的co2也可将通过co2资源化利用装置10将co2资源化转化。
15.本发明由四个系统组成：生物质气化系统、合成气发电系统、余热发电系统、co2捕集发电与资源化利用系统。各系统之间的连接、耦合形成了太阳能-生物质气化发电装置及系统。co2捕集发电与资源化利用系统中，co2捕集吸收剂的解吸热源由太阳能提供，改善由机组抽汽为吸收剂再生提供热源的供能方式，减少了机组煤耗，提高了机组经济性与安全性。co2捕集发电与资源化利用系统中，将捕集到的高纯度co2送入布雷诺发电装置实现co2发电，加热的热源可由太阳能提供。高纯度的co2也可送入资源化利用装置进行资源化转化。本发明实现了co2的循环再利用，有利于减缓温室效应。
16.上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。