生物質整體氣化聯合循環發電技術（BRGCC）作為先進的生物質氣化發電技術，通過採用兩級燃燒方式， 利用2種工質將勃雷登循環和朗肯循環疊加在一起，具有較高的發電效率和較大的發電規模，從,1990年開始得到了廣泛的研究。
基本介紹
- 中文名：生物質整體氣化聯合循環發電
- 外文名：Biomass integrated gasification combined cycle power generation
- 類型： 發電技術
- 特點 ：清潔發電
- 領域： 能源
- 學科： 新能源發電
簡介,原料的預處理,英國ARBRE BRGCC電廠,我國發展 BRGCC 系統技術可行性和關鍵問題,總結,
簡介
我國目前套用的生物質氣化發電系統主要是中國科學院廣州能源研究所開發的流化床氣化爐和內燃機結合的氣化發電系統。該系統採用內燃機系統，降低了對燃氣雜質的要求和系統成本。該系統適合發展分散獨立的生物質能源利用系統。隨著我國能源供需形勢的發展，人們對生物質發電規模及系統效率提出了更高的要求，發展生物質整體氣化聯合循環發電系統，尤其是增壓流化床氣化聯合發電系統的必要性越來越明顯。" 生物質整體氣化聯合循環發電系統介紹生物質整體氣化聯合循環發電系統主要包括生物質原料處理系統、加料系統、流化床氣化爐、燃氣淨化系統、燃氣輪機、蒸汽輪機、餘熱鍋爐等部分。
原料的預處理
原料的預處理包括乾燥和粉碎2 個過程。進料系統通常使用密閉的螺旋進料器，增壓流化床氣化爐的進料系統還包括帶有密閉閥的上、下料斗。氣化爐是BRGCC 系統的關鍵部分，目前套用的主要是循環流化床氣化爐。循環流化床氣化爐原料適應性強，爐內運行溫度通常為850-1050℃。產氣成分穩定。根據爐內運行壓力，氣化爐可分為常壓氣化爐和增壓氣化爐。常壓氣化爐技術成熟，運行穩定性和操作性良好，目前商業運行的電廠大都採用常壓氣化爐。增壓流化床氣化爐的進料、進氣裝置和出灰裝置較複雜，但爐內氣化反應在加壓條件下進行，強化了燃燒和傳熱反應，有效地提高了系統效率；同時可以減小設備體積，便於製造安裝，是今後發展的主要方向。
燃氣淨化系統包括常溫濕法淨化和高溫乾法淨化系統% 大類。常溫濕法淨化系統的一般流程：燃氣經過旋風分離器和布袋除塵後，在水洗塔內徹底清除焦油和其它污染物。高溫乾法淨化系統的一般流程：經過兩級旋風分離器除塵後，在高溫管式過濾器中除去細塵和焦油（不包括苯和輕焦油）。高溫乾法淨化可以有效利用燃氣顯熱，減少水分含量，有利於提高燃氣輪機的效率和燃燒的穩定性。
氣化爐向燃氣輪機燃燒室提供的燃氣為低熱值燃氣，由於低熱值燃氣燃燒性能差，不易穩定燃燒，所以必須對燃燒室和燃燒器進行改造。目前主要採用單個大管徑的圓筒型燃燒室或多個小管徑或環管型燃燒室。另外，由於低熱值燃氣的質量流率增大（相對於天然氣），所以壓氣機和燃氣輪機的匹配需要進行調整，通常縮小壓氣機或放大燃氣輪機尺寸，也可改變燃氣輪機第一級靜葉安裝角，增大流通面積，同時減小壓氣機進口導葉，減少壓氣機空氣流率。
英國ARBRE BRGCC電廠
英國ARBRE BRGCC電廠於1999年建成，發電容量為8mw，系統整體電效率為31%。電廠所用原料來自電廠周圍種植的柳樹和白楊樹，氣化爐和催化裂解爐的灰渣及處理污水所得的污泥用作樹木的有機肥料。電廠採用2台TPF 常壓CFB爐，一台作為氣化爐，操作溫度為850-900℃，另一台加入催化劑作為催化裂解爐。燃氣通過冷卻器換熱後，經過布袋除塵和水洗，除去焦油和其它污染物。淨化後的燃氣壓縮至2MPa 後進入燃氣輪機發電。整體系統與義大利TEF示範電廠大致相同。美國MCNERL BRGCC電廠美國MCNERL BRGCC生物質發電站位於Burlington Vermont1998年由美國能源部、FERCO 公司、合作建成，氣化爐的處理行經驗。在運行中出現了冷卻器的沉灰和結垢等現象，試驗表明，使用MgO作床料和採用底灰再循環方式可以有效解決這些問題。系統採用陶瓷管式過濾器，在運行1200h左右後發生機械應力破碎，在1998年改用金屬管式過濾器，正常運行達2500h，可以有效地過濾飛灰和重焦油。通過對燃氣輪機的燃燒室、燃燒器和空氣壓縮機進行改造，使低熱值產氣能穩定燃燒，燃氣輪機能在40%-100%的電廠負荷下穩定運行，但低負荷運行時排放量較大。
我國發展 BRGCC 系統技術可行性和關鍵問題
隨著我國能源需求量的增加，生物質利用規模的增大，發展BRGCC 系統的必要性越來越明顯。我國現有生物質整體氣化聯合循環發電系統示範電廠的系統效率都在30%-32%，通過增壓氣化減少煙氣壓縮能耗，保持高溫煙氣過濾，提高燃氣輪機入口溫度，可以有效地提高系統效率。
我國發展BRGCC 系統，應重點關注以下幾個方面的研究和開發。開發大容量、高效率的增壓流化床氣化爐。氣化爐是BRGCC 系統的關鍵設備，增壓流化床氣化爐內的加壓環境強化了燃燒和傳熱反應，同時可以減小設備體積，便於製造安裝，大大減少基建費用和運輸費用。
進一步研究高溫乾法淨化系統。高溫乾法淨化可以有效地利用燃氣顯熱，減少燃氣中水分含量，提高燃氣輪機的效率和燃燒的穩定性，但需要提高其利用率，降低投資和運行成本。開發低熱值燃氣專用的燃氣輪機機組。設計低熱值燃氣專用的燃燒室和燃燒器，以保證燃氣的穩定燃燒。調整壓氣機和燃氣輪機的匹配，同時要加強燃氣輪機對於燃氣品質的適應性。
總結
生物質整體氣化聯合循環發電系統通過採用兩級燃燒方式，利用2種工質來提高整個系統的效率。發展BRGCC 系統的關鍵技術是開發大容量、高效率的增壓流化床氣化爐和高溫煙氣淨化系統，提高燃氣輪機入口煙氣溫度，降低系統能耗；另外要開發低熱值燃氣專用的燃氣輪機，保證低熱值燃氣的穩定燃燒，提高燃氣輪機對燃氣品質的適應性。
