[发明专利]水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电系统及发电方法

权利要求书

1.水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电系统，其特征在于：包括水热碳化系统、闪蒸蒸汽发电系统和有机朗肯循环系统，其中，

水热碳化系统包括反应釜、浆料泵、一级闪蒸罐和二级闪蒸罐，

闪蒸蒸汽发电系统包括一级透平机、二级透平机、第一发电机和第一冷凝器；

有机朗肯循环系统包括蒸发器、透平机、第二发电机、内回热器、工质泵和第二冷凝器；

反应釜通过浆料泵连接至一级闪蒸罐，一级闪蒸罐的浓缩浆料出口连接至二级闪蒸罐，一级闪蒸罐的蒸汽出口连接至一级透平机，二级闪蒸罐的蒸汽出口与一级透平机的乏汽出口汇合连接至二级透平机，一级透平机和二级透平机同轴带动第一发电机发电；二级闪蒸罐的浓缩浆料出口连接至蒸发器，蒸发器的有机工质蒸汽出口连接至透平机，透平机带动第二发电机发电。

2.根据权利要求1所述的水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电系统，其特征在于：水热碳化系统采用含水率约75～90％的浆状给料，水热碳化的原料包括污泥、秸秆、餐厨垃圾、城市有机垃圾、畜禽粪便中的任一种或多种的组合。

3.根据权利要求2所述的水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电系统，其特征在于：闪蒸蒸汽发电系统中，二级透平机排出的乏汽进入第一冷凝器冷凝，冷凝水作为部分水源用于配置浆状给料。

4.根据权利要求1所述的水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电系统，其特征在于：水热碳化系统中，反应釜为间歇式反应器或连续式反应器中的任一种。

5.根据权利要求4所述的水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电系统，其特征在于：反应釜为间歇式反应器时，采用多个间歇式反应器分时段供应一级闪蒸罐，单个间歇式反应器的容量高于10000L。

6.根据权利要求1所述的水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电系统，其特征在于：有机朗肯循环系统采用的有机工质为R245fa、R245ca、R365mfc中的任一种。

7.水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电方法，采用权利要求1-6中任一项所述的水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电系统，其特征在于，包括以下步骤：

(1)水热碳化过程：含水率约75～90％的浆状给料由上一批次水热碳化产气进行预热，给料温度升至40～55℃，预热后气体产物排出，反应釜内充入惰性气体，之后在反应釜内继续加热至水热反应温度，反应时间为1～4小时；

(2)闪蒸过程：水热碳化后的浆料产物通过浆料泵送入一级闪蒸罐内进行降压闪蒸，获得一级闪蒸蒸汽和一级浓缩浆料；一级闪蒸蒸汽直接送入一级透平机做功，一级浓缩浆料泵入二级闪蒸罐内，完成二级降压闪蒸，得到的二级闪蒸蒸汽与一级透平机做功后的乏汽混合，送入下一级同轴二级透平机做功；

(3)闪蒸蒸汽发电和有机朗肯循环发电过程：

闪蒸蒸汽发电：一级闪蒸蒸汽和二级闪蒸蒸汽带动一级透平机和二级透平机做功发电，二级透平排出的乏汽进入第一冷凝器冷凝，冷凝水作为部分水源用于配制浆状给料；

有机朗肯循环发电：二级闪蒸罐产生的浓缩浆料泵入有机朗肯循环中的蒸发器，将热量传递给有机工质并使其汽化，有机工质蒸汽进入透平机中做功并进行发电。

8.根据权利要求7所述的水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电方法，其特征在于：步骤(1)中的水热反应温度为200～300℃。

9.根据权利要求7所述的水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电方法，其特征在于：步骤(2)中送入一级闪蒸罐的浆料产物质量流量高于10t/h。

10.根据权利要求9所述的水热碳化耦合双闪蒸-有机朗肯循环发电方法，其特征在于：步骤(2)中，浆料产物经两级闪蒸浓缩后，浓缩至含水率55～65％，温度为75～100℃。