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由于燃氣輪機系統(tǒng)發(fā)電后排放的尾氣溫度大于500℃,所以增加余熱鍋爐和過熱器產(chǎn)生蒸汽,再利用蒸汽循環(huán),可以有效提高發(fā)電效率,這就是生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán),其發(fā)電工藝流程如圖4所示。該系統(tǒng)由物料預(yù)處理設(shè)備、氣化設(shè)備、凈化設(shè)備、換熱設(shè)備、燃氣輪機、蒸汽輪機等發(fā)電設(shè)備組成。功率范圍在7~30MW,整體效率可以達到40%。整體氣化熱空氣循環(huán)(IGHAT)技術(shù)正處于開發(fā)階段,它和IGCC的主要區(qū)別在于用一個燃氣輪機代替了后者的燃氣輪機和汽輪機。由水蒸氣和燃氣的混合工質(zhì)通過燃氣輪機輸出有用功,其整體效率可以達到60%,有望成為2020世紀的新型發(fā)電技術(shù)。同時,生物質(zhì)氣化技術(shù)具有原料可再生及對環(huán)境友好的特點,因而受到關(guān)注程度越來越高,并在過去幾十年里取得了重要進展,尤其是近20年我國在生物質(zhì)氣化發(fā)電研究方面已經(jīng)取得了相當?shù)某删?,目前正是該技術(shù)步入商業(yè)化運用的關(guān)鍵階段。
Inertial separator 慣性分離器 將氣化器得到的氣體和氣體中的灰渣分離(慣性分離);
Ash tank 灰渣收集器 用以收集灰渣,稻殼氣化后的灰渣是一種化工原料,可以綜合利用;
Cyclonic separator 旋風分離器 進一步利用旋風作用分離氣體和灰渣,使氣化氣中的灰渣盡可能低,從而保證內(nèi)燃機燃燒氣化氣時,氣缸的磨損為特別??;
Water 水 用以沖洗氣體,去除其中的焦油,使之凈化,也延長內(nèi)燃機工作時間。如果氣化氣中的焦油含量較高,在停機后再次啟動時,內(nèi)燃機容易被焦油卡死;
Venturi 文杜里噴嘴 一種噴嘴,用以擴散氣體并使其中的焦油盡可能霧化成更小的霧滴,使氣化氣在水的沖洗下更容易被清潔;
在引進國外先進的大型生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合發(fā)電技術(shù)時,針對目前我國具體情況,采用內(nèi)燃機代替燃氣輪機,其它部分基本相同的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng),不失為解決我國生物質(zhì)氣化發(fā)電規(guī)?;l(fā)展的有效手段。二是氣體凈化,氣化出來的燃氣都含有一定的雜質(zhì),包括灰分、焦炭和焦油等,需經(jīng)過凈化系統(tǒng)把雜質(zhì)除去,以保證燃氣發(fā)電設(shè)備的正常運行。一方面,采用氣體內(nèi)燃機可降低對氣化氣雜質(zhì)的要求(焦油與雜質(zhì)含量<100mg/m3即可),
可以大大減少技術(shù)難度;中國農(nóng)作物秸稈燃燒發(fā)電廠在河北石家莊晉州市和山東菏澤市單縣建設(shè)。另一方面,避免了調(diào)控相當復(fù)雜的燃氣輪機系統(tǒng),大大降低系統(tǒng)的成本。從技術(shù)性能上看,這種氣化及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在常壓氣化時整體發(fā)電效率可達28%~30%,只比傳統(tǒng)的低壓B-IGCC降低3%~5%。但由于系統(tǒng)簡單,技術(shù)難度小,單位投資和造價大大降低(約5000元/kW)。這種技術(shù)方案比較適合于我國目前的工業(yè)水平,設(shè)備可以全部國產(chǎn)化,適合于發(fā)展分散的、獨立的生物質(zhì)能源利用體系。