1.本实用新型涉及生物质燃煤耦合发电技术，尤其是一种耦合生物质分布式热电联产系统。
背景技术：
2.近年来，随着人民生活水平的提高，社会对能源的需求包括热、电、冷等越来越丰富，且对能源生产消费过程中的大气污染高度关注，随着技术的不断进步，以煤为主的煤基分布式能源项目逐渐走进了人们的视野。
3.我国分布式能源起步较晚，占比不高，其规模和占比与发达国家相距甚远。但是，目前按照供需计划需分布式能源装机规模达到5000万千瓦，因此分布式能源需要具有更快的发展速度和更大的发展空间。
4.现有的分布式能源中，一次能源以天然气为主，但我国的天然气供应不足，不少大力发展“煤改气”的城市，最后都因天然气供应不足，导致运营难以为继的情况。但是，煤炭作为我国长期主要能源服务于经济社会发展，随着煤炭的大规模利用，特别是直燃直排的中小锅炉和散烧煤，煤炭的利用造成我国多个区域雾霾的产生，让人们“谈煤色变”。因此，需要对煤炭的利用进行更新变革，实现环保用煤。
5.另一方面，目前对于废弃物等生物质类物料，传统处理手段主要采用筛分后进行焚烧或填埋，焚烧后产生的气体直接排放，由于会产生二噁英，不仅会对空气造成污染，同时也可能产生一定的雾霾，而且焚烧产生的灰渣大部分采用填埋，填埋后也会对地理环境造成污染。
6.因此，有很多研究人员设计将生物质作为气化燃料和燃煤进行耦合产生热能、电能等能源，以便于实现社会多能源的需求。但是，现在虽然也有一些结合的设备，但是不能充分满足针对50mw和100mw的发电机利用。
技术实现要素：
7.本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种耦合生物质分布式热电联产系统，特别适用于50mw和100mw的发电机，可节约燃料，灵活性很高，还具有热效率高、热耗低、供电效率高的特点，并且非常环保，可以大大降低能源消耗和大气污染物的排放量。
8.本实用新型的技术方案如下：
9.一种耦合生物质分布式热电联产系统，其特征在于：包括燃煤耦合生物质锅炉、汽轮机和发电机，燃煤耦合生物质锅炉的热能管路连接至汽轮机，汽轮机连接至发电机，汽轮机做功后的冷凝水管路循环接入燃煤机耦合生物质锅炉；
10.其中，燃煤耦合生物质锅炉包括生物质气化单元和燃煤耦合单元，生物质气化单元主要包括热解气化炉、烟气除尘净化区域和灰渣收集装置，燃煤耦合单元主要是煤粉炉；其中，热解气化炉对生物质进行热解气化后，产生的生物质烟气经过烟气除尘净化区域除尘后引入到煤粉炉的生物质燃料入口，生物质烟气和燃煤共同作为煤粉炉的燃料，在煤粉
炉中充分燃烧产生高温烟气，高温烟气通过换热产生水蒸汽，水蒸汽通入汽轮机后用于发电机发电，同时，高温烟气进一步通过换热脱硝净化后进行无害排放。
11.所述煤粉炉内包括纵向燃烧段、顶部的换热段和后端纵向的尾部烟道，所述纵向燃烧段从下至上依次为主燃区、再燃区和燃尽区。
12.所述热解气化炉前端设置有炉前料仓和给料斗，还配置有风机组和热风分配器，热风分配器通过分配管道对应接入热解气化路的热解风口、气化风口、重整调制风口和排渣段送灰风口。
13.所述烟气除尘净化区域包括高温除尘区、空气预热器一和后置除尘区，生物质烟气经后置除尘区、排出管道接入煤粉炉的再燃区；所述生物质烟气排出管道靠近后置除尘区设置有加压引流的加压风机，生物质烟气排出管道靠近煤粉炉端设置有用于监测流量的流量测量装置；所述空气预热器一也通过所述风机组通入循环风。
14.所述热解气化炉、高温除尘区、空气预热器一和后置除尘区排出的灰渣均通过气力输灰管道连接至灰库。
15.所述煤粉炉的主燃区设置有燃煤原料接入口和助燃的二次风口，燃煤原料接入口也作为一次风口。
16.所述煤粉炉顶部设置有过热器，位于过热器后的尾部烟道中依次设置有省煤器、脱硝装置和空气预热器二。
17.所述煤粉炉尾部烟道的出气口通过炉后烟道连接到烟囱，炉后烟道上依次设置有除尘器（根据煤质的不同可以选择静电除尘器或者布袋除尘器）、引风机和脱硫装置。
18.所述汽轮机的冷凝水依次经过凝汽器、低压加热器、除氧器、高压加热器进入煤粉炉下沉段烟道中的省煤器，作为省煤器的换热介质，省煤器输出的换热水连接至煤粉炉顶部的过热器，作为高温烟气换热的介质，通过高温烟气对过热器中的水进行换成，形成水蒸汽，水蒸汽进入汽轮机后，可有效用于50mw和100mw发电机。
19.所述汽轮机针对不同用户，可以提供不同蒸汽参数装机方案，进一步提高效率，使用成熟材料保障机组安全性，优化主机及系统提高机组灵活性。其中，汽轮机的主蒸汽压力为16.67mpa，各路蒸汽温度可以设置为538℃/ 538℃、566 ℃ / 566 ℃和600℃ / 600 ℃三个不同参数。
20.根据上述设计，本实用新型实现的技术效果如下：
21.1、本实用新型具有的效率优势：热效率高，热耗低，供电效率高；
22.2、本实用新型具有的环保优势：本项目执行超低排放标准，烟尘、so2、no
x
排放限值分别为低于10、35、50mg/nm3；可节约燃料，降低能源消耗和大气污染物的排放量。
23.3、本实用新型中发电机的运行则不依赖于生物质的供应。因此，生物质混燃方式在生物质收集市场具有更强的议价能力。通过减少纯生物质发电机数量和发电公司的数量，可降低社会管理成本。
附图说明
24.图1本实用新型的原理结构示意图。
25.其中，附图标记为：1
‑
热解气化炉，101
‑
炉前料仓，102
‑
给料斗，103
‑
风机组，104
‑
热风分配器，105
‑
热解风口，106
‑
气化风口，107
‑
重整调制风口，108
‑
排渣段送灰风口，109
‑
灰库，110
‑
高温除尘区、111
‑
空气预热器一，112
‑
后置除尘区，113
‑
加压风机，2
‑
煤粉炉，201
‑
流量测量装置，202
‑
主燃区，203
‑
再燃区，204
‑
燃尽区，205
‑
燃煤原料接入口，206
‑
二次风口，207
‑
生物质燃料入口，208
‑
过热器，209
‑
省煤器，210
‑
脱硝装置，211
‑
空气预热器二，212
‑
除尘器，213
‑
引风机，214
‑
脱硫装置，215
‑
烟囱，3
‑
汽轮机，301
‑
凝汽器，302
‑
低压加热器，303
‑
除氧器，304
‑
高压加热器，4
‑
发电机。
具体实施方式
26.如图1所示，本实施例提供了一种耦合生物质分布式热电联产系统，该系统包括燃煤耦合生物质锅炉、汽轮机3和发电机4，燃煤耦合生物质锅炉的热能管路连接至汽轮机3，汽轮机3连接至发电机4，汽轮机3做功后的冷凝水通入燃煤耦合生物质锅炉的换热路线进行循环利用。
27.其中，燃煤耦合生物质锅炉包括生物质气化单元和燃煤耦合单元，生物质气化单元主要包括热解气化炉1、烟气除尘净化区域和灰渣收集装置，燃煤耦合单元主要是煤粉炉2；其中，热解气化炉1对生物质进行热解气化后，产生的高温生物质烟气达到850℃，高温生物质烟气经过烟气除尘净化区域除尘后引入到煤粉炉2的生物质燃料入口207，生物质烟气和燃煤共同作为煤粉炉2的燃料，在煤粉炉2中充分燃烧产生高温烟气，高温烟气通过换热产生水蒸汽，水蒸汽通入汽轮机3后用于发电机4发电，同时，高温烟气进一步通过换热脱硝净化后进行无害排放；同时汽轮机3的冷凝水通入煤粉炉2的换热路线进行循环利用。
28.整体上，生物质气化单元中产生的烟气可以呈横向流动。燃煤耦合单元包括煤粉炉2的纵向燃烧段、煤粉炉2顶部的换热段、煤粉炉2后端纵向的尾部烟道，煤粉炉2的纵向燃烧段从下至上依次为主燃区202、再燃区203和燃尽区204。
29.所述热解气化炉1前端设置有炉前料仓101和给料斗102，还配置有风机组103和热风分配器104，热风分配器104通过分配管道对应接入热解气化路的热解风口105、气化风口106、重整调制风口107和排渣段送灰风口108。
30.所述烟气除尘净化区域包括高温除尘区110、空气预热器一111和后置除尘区112，后置除尘区112的生物质烟气排出管道接入煤粉炉2的再燃区203。所述生物质烟气排出管道靠近后置除尘区112一端设置有加压引流的加压风机113，生物质烟气排出管道靠近煤粉炉2端设置有用于监测流量的流量测量装置201。这里，850℃的高温生物质烟气经过高温除尘区110、空气预热器一111和后置除尘区112后，从后置除尘区112排出的生物质烟气温度降至400℃，然后经过加压风机113引流到煤粉炉2再燃区203的生物质燃料入口207。
31.进一步的，所述空气预热器一111也通过风机组103通入循环风。
32.所述热解气化炉1、高温除尘区110、空气预热器一111和后置除尘区112排出的灰渣均通过气力输灰管道连接至灰库109。
33.所述煤粉炉2的主燃区202设置有燃煤原料接入口205和助燃的二次风口206，燃煤原料接入口205也作为一次风口。
34.所述煤粉炉2顶部设置有过热器208，位于过热器208后的下沉段烟道中依次设置有省煤器209、脱硝装置210和空气预热器二211。
35.所述煤粉炉2下沉段烟道的出气口通过出气管道连接到烟囱215，出气管道上依次设置有除尘器212、引风机213和脱硫装置214，除尘器212具体可以根据煤质的不同可以选
择静电除尘器或者布袋除尘器。
36.所述汽轮机3的冷凝水依次经过凝汽器301、低压加热器302、除氧器303、高压加热器304进入煤粉炉2下沉段烟道中的省煤器209，作为省煤器209的换热介质，省煤器209输出的换热水连接至煤粉炉2顶部的过热器208，作为高温烟气换热的介质，通过高温烟气对过热器208中的水进行换成，形成水蒸汽，水蒸汽进入汽轮机3后，可有效用于50mw和100mw发电机。
37.所述汽轮机3针对不同用户，可以提供不同蒸汽参数装机方案。对应50mw发电机和100mw发电机，相应的参数如下：
38.（1）50mw发电机
39.对应的汽轮机3参数：
①
17.5mpa，538℃/ 538℃；
②
17.5mpa，566℃/ 566℃；
40.对应的生物质气化按照20%的燃煤机组容量选取，即10mw的生物质气化岛（生物质耗量约为8t/h）；
41.工业抽汽量：100t/h。
42.（2）100mw发电机
43.对应的汽轮机3参数：
①
17.5mpa，538℃/ 538℃；
②
17.5mpa，566℃/ 566℃；
③
17.5mpa，600℃/ 600℃；
44.对应的生物质气化按照20%的燃煤机组容量选取，即20mw的生物质气化岛（生物质耗量约为15t/h）；
45.工业抽汽量：200t/h。
46.本实施例中，选用农林废弃物类的生物质做相应的生物质燃料，与燃煤耦合，形成本系统使用的发电燃料。
47.通过上述设计，可以看出本系统具有小型化、分布式的特点，特别适用于50mw和100mw发电机。利用煤基耦合生物质，具有燃料灵活性，发电机不受生物质供需影响。还可以针对不同用户，提供不同蒸汽参数装机方案，提高工作效率，并使用成熟材料保障机组安全性，优化主机及系统提高机组灵活性。本系统以供热为主，兼顾发电，替代散煤，实现城镇集中供热和工业园区热电冷联供，具有高热电比。
48.而且，本实用新型采用燃煤电站烟气多污染物协同处理技术，使排放达到超低排放要求，即粉尘10mg/nm3、二氧化硫35mg/nm3、氮氧化物 50mg/nm3，实现清洁环保，不产生二噁英，也不形成雾霾。同时，本实用新型可以形成一键启停、无人值守、远程运维、大数据分析基础上的冷热电能源配比和调度的智能电厂，适合大力发展，提供社会能源。