CN105524659A - 环保生物质气化发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物质能源利用技术领域。本发明公开了一种环保生物质气化发电系统，包括气化炉、换热器、过滤器和气体内燃机发电机；上述气化炉包括储料仓、气化室、催化裂解室。本发明的有益效果为：解决了生物质气化发电系统效率低、气化炉燃气焦油含量高、污染大的缺点；将燃气的热和气体内燃机发电机尾气的余热尽可能回收，能源利用效率明显提高；无污染物排放，适合小资源收集区域的生物质能源利用。

Description

环保生物质气化发电系统
技术领域
本发明涉及生物质能源利用技术领域，具体涉及一种环保生物质气化发电系统。
背景技术
生物质是指直接或间接通过光合作用形成的各种有机体，包括动植物和微生物。生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中，以生物质为载体的能量。生物质能是重要的可再生能源，分布广泛，数量巨大，同时又具有能量密度低，资源分散，收集难度大等不利因素，如何实现小规模资源收集条件下的生物质能源高效利用，是能源日趋紧张的今天重要的能源技术发展方向。
我国生物质资源丰富，发展潜力巨大，发展空间广阔。据估计目前农业秸秆可开发量约6亿吨，大量秸秆被废弃或直接在田间地头烧掉，浪费大量资源，造成严重的空气污染，我国各地的雾霾高发期一般是农作物收获期。因此，便利高效的生物质能利用技术既可为能源匮乏地区提供能源供应又可解决秸秆焚烧带来的污染问题。
目前的小规模生物质能利用技术主要是生物质气化技术，虽然目前的气化技术解决了有无问题，但利用效率很低，气化生成的高温燃气显热及内燃机发电尾气的余热都没有利用，同时目前的气化技术无法处理燃气中的焦油，导致生物质气化发电系统稳定性低、维护费用高。这使得生物质气化发电技术难以商业应用。
解决生物质气化发电技术推广问题的出路在于提高气化炉的热效率和减少发电机组的余热损失降低燃气中的焦油含量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保生物质气化发电系统，该环保生物质气化发电系统结构简单、绿色环保、安全可靠并且转化效率高。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环保生物质气化发电系统，包括气化炉、换热器、过滤器和气体内燃机发电机；
上述气化炉包括储料仓、气化室、催化裂解室，上述储料仓位于气化炉顶部，催化裂解室位于气化炉底部，气化室位于储料仓和催化裂解室之间，上述储料仓与气化室相连，上述气化室与催化裂解室相连；
上述储料仓设有进料口；
上述催化裂解室设有燃气引出口；
上述换热器为间壁式换热器，包括第一管道和第二管道，第一管道和第二管道之间可进行换热，第一管道设有第一管道入口和第一管道出口，
上述燃气引出口连接上述过滤器，上述过滤器连接上述第一管道入口，上述第一管道出口连接上述气体内燃机发电机，
上述第二管道设有第二管道入口和第二管道出口，上述第二管道入口连接有空气源，上述第二管道出口通过第一配风管连接上述气化室，上述第二管道出口通过第二配风管连接上述催化裂解室。
优选地，上述第一配风管设有环形出风口，该环形出风口设于气化室内壁。
优选地，上述第二配风管的出风口插入上述催化裂解室的炭层。
优选地，上述过滤器的数量为2组。
优选地，上述气化室设有还原段，该还原段的高度大于等于400mm。
优选地，上述催化裂解室的高度大于等于600mm。
优选地，上述气体内燃机发电机设有尾气出口，该尾气出口连接有干燥机，该干燥机用于干燥破碎处理后的生物质，上述干燥机通过物料传输装置连接上述进料口。
优选地，上述第一管道套设于第二管道外侧。
优选地，气化室与催化裂解室采用缩口扩口连接。
优选地，上述催化裂解室设有焦炭加入口，上述催化裂解室连接有灰渣冷却室，该灰渣冷却室设有出炭口。
本发明的工作原理为：
气化室还原段高度不低于400mm，催化裂解室高度不低于600mm，合成气内焦油含量将降低到0.5g/Nm3，燃气中生成的焦油90%被裂解。
气化室与催化裂解室之间采用缩口扩口连接，保证物料均匀稳定流动。
过滤器数量为2组，采用两组交互运行，定期将内部的炭取出至于催化裂解室内处理。
灰渣冷却室室采用水冷，将生物质炭冷却后排出。
燃气的过流程为：气化炉接收干燥机传输的生物质，生物质储存在气化炉顶部的储料仓内，气化炉中部为气化室，经换热器加热后的空气从气化室上部送入，气化后的燃气及生物质炭向下运动到催化裂解室，催化裂解室中部补充一股空气，此处焦炭温度保证燃点以上，燃烧部分焦炭和少量燃气将催化裂解室温度提高至1100℃，燃气继续下行，在下行过程中燃气内的焦炭进一步被裂解。
出炉后较清洁的燃气进入生物质过滤器，焦油在过滤器中进一步裂解并被生物质炭吸附，清洁后的燃气进入换热器把热交换给空气，降低温度后的燃气进入气体内燃机发电机，气体内燃机发电机出来的尾气温度大约在400℃左右，进入干燥机，尾气干燥生物质后直接排空。
生物质及焦炭流程为：生物质经破碎处理后送入干燥机，干燥后的生物质送入气化炉顶部的储料仓内，储料仓内的生物质随生产过程自动下行进入气化炉中部气化室，在气化室中经过干燥、裂解、氧化、还原等过程后产生生物质炭和燃气，气化室所需空气在上部通过环形进气口均匀送入。焦炭进一步下行至催化裂解室，催化裂解室上部设置焦炭加入口，将过滤器中吸附的焦炭补充进来处理，中部设置助燃空气进口，该处助燃空气集中进入以减少燃气的烧损，焦炭在催化裂解室下行后经冷却到燃点后直接排出，排出的焦炭一部分供应过滤器使用，其余部分成为商品进入仓库。
本发明的有益效果为：解决了生物质气化发电系统效率低、气化炉燃气焦油含量高、污染大的缺点；将燃气的热和气体内燃机发电机尾气的余热尽可能回收，能源利用效率明显提高；无污染物排放，适合小资源收集区域的生物质能源利用。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
一种环保生物质气化发电系统，包括气化炉1、换热器2、过滤器3和气体内燃机发电机4；
上述气化炉1包括储料仓11、气化室12、催化裂解室13，上述储料仓11位于气化炉1顶部，催化裂解室13位于气化炉1底部，气化室12位于储料仓11和催化裂解室13之间，上述储料仓11与气化室12相连，上述气化室12与催化裂解室13相连；
上述储料仓11设有进料口；
上述催化裂解室13设有燃气引出口；
上述换热器2为间壁式换热器2，包括第一管道和第二管道，第一管道和第二管道之间可进行换热，第一管道设有第一管道入口和第一管道出口，
上述燃气引出口连接上述过滤器3，上述过滤器3连接上述第一管道入口，上述第一管道出口连接上述气体内燃机发电机4，
上述第二管道设有第二管道入口和第二管道出口，上述第二管道入口连接有空气源，上述第二管道出口通过第一配风管连接上述气化室12，上述第二管道出口通过第二配风管连接上述催化裂解室13。
上述第一配风管设有环形出风口，该环形出风口设于气化室12内壁。
上述第二配风管的出风口插入上述催化裂解室13的炭层。
上述过滤器3的数量为2组。
上述气化室12设有还原段，该还原段的高度大于等于400mm。
上述催化裂解室13的高度大于等于600mm。
上述气体内燃机发电机4设有尾气出口，该尾气出口连接有干燥机5，该干燥机5用于干燥破碎处理后的生物质，上述干燥机5通过物料传输装置连接上述进料口。
上述第一管道套设于第二管道外侧。
气化室12与催化裂解室13采用缩口扩口连接。
上述催化裂解室13设有焦炭加入口，上述催化裂解室13连接有灰渣冷却室，该灰渣冷却室设有出炭口。
本发明的工作原理为：
气化室12还原段高度不低于400mm，催化裂解室13高度不低于600mm，合成气内焦油含量将降低到0.5g/Nm3，燃气中生成的焦油90%被裂解。
气化室12与催化裂解室13之间采用缩口扩口连接，保证物料均匀稳定流动。
过滤器3数量为2组，采用两组交互运行，定期将内部的炭取出至于催化裂解室13内处理。
灰渣冷却室室采用水冷，将生物质炭冷却后排出。
燃气的过流程为：气化炉1接收干燥机5传输的生物质，生物质储存在气化炉1顶部的储料仓11内，气化炉1中部为气化室12，经换热器2加热后的空气从气化室12上部送入，气化后的燃气及生物质炭向下运动到催化裂解室13，催化裂解室13中部补充一股空气，此处焦炭温度保证燃点以上，燃烧部分焦炭和少量燃气将催化裂解室13温度提高至1100℃，燃气继续下行，在下行过程中燃气内的焦炭进一步被裂解。
出炉后较清洁的燃气进入生物质过滤器3，焦油在过滤器3中进一步裂解并被生物质炭吸附，清洁后的燃气进入换热器2把热交换给空气，降低温度后的燃气进入气体内燃机发电机4，气体内燃机发电机4出来的尾气温度大约在400℃左右，进入干燥机5，尾气干燥生物质后直接排空。
生物质及焦炭流程为：生物质经破碎处理后送入干燥机5，干燥后的生物质送入气化炉1顶部的储料仓11内，储料仓11内的生物质随生产过程自动下行进入气化炉1中部气化室12，在气化室12中经过干燥、裂解、氧化、还原等过程后产生生物质炭和燃气，气化室12所需空气在上部通过环形进气口均匀送入。焦炭进一步下行至催化裂解室13，催化裂解室13上部设置焦炭加入口，将过滤器3中吸附的焦炭补充进来处理，中部设置助燃空气进口，该处助燃空气集中进入以减少燃气的烧损，焦炭在催化裂解室13下行后经冷却到燃点后直接排出，排出的焦炭一部分供应过滤器3使用，其余部分成为商品进入仓库。
本发明的有益效果为：解决了生物质气化发电系统效率低、气化炉1燃气焦油含量高、污染大的缺点；将燃气的热和气体内燃机发电机4尾气的余热尽可能回收，能源利用效率明显提高；无污染物排放，适合小资源收集区域的生物质能源利用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种环保生物质气化发电系统，其特征在于，包括气化炉、换热器、过滤器和气体内燃机发电机；
上述气化炉包括储料仓、气化室、催化裂解室，上述储料仓位于气化炉顶部，催化裂解室位于气化炉底部，气化室位于储料仓和催化裂解室之间，上述储料仓与气化室相连，上述气化室与催化裂解室相连；
上述储料仓设有进料口；
上述催化裂解室设有燃气引出口；
上述换热器为间壁式换热器，包括第一管道和第二管道，第一管道和第二管道之间可进行换热，第一管道设有第一管道入口和第一管道出口，
上述燃气引出口连接上述过滤器，上述过滤器连接上述第一管道入口，上述第一管道出口连接上述气体内燃机发电机，
上述第二管道设有第二管道入口和第二管道出口，上述第二管道入口连接有空气源，上述第二管道出口通过第一配风管连接上述气化室，上述第二管道出口通过第二配风管连接上述催化裂解室。
2.根据权利要求1所述的环保生物质气化发电系统，其特征在于，上述第一配风管设有环形出风口，该环形出风口设于气化室内壁。
3.根据权利要求2所述的环保生物质气化发电系统，其特征在于，上述第二配风管的出风口插入上述催化裂解室的炭层。
4.根据权利要求3所述的环保生物质气化发电系统，其特征在于，上述过滤器的数量为2组。
5.根据权利要求4所述的环保生物质气化发电系统，其特征在于，上述气化室设有还原段，该还原段的高度大于等于400mm。
6.根据权利要求5所述的环保生物质气化发电系统，其特征在于，上述催化裂解室的高度大于等于600mm。
7.根据权利要求6所述的环保生物质气化发电系统，其特征在于，上述气体内燃机发电机设有尾气出口，该尾气出口连接有干燥机，该干燥机用于干燥破碎处理后的生物质，上述干燥机通过物料传输装置连接上述进料口。
8.根据权利要求7所述的环保生物质气化发电系统，其特征在于，上述第一管道套设于第二管道外侧。
9.根据权利要求8所述的环保生物质气化发电系统，其特征在于，气化室与催化裂解室采用缩口扩口连接。
10.根据权利要求9所述的环保生物质气化发电系统，其特征在于，上述催化裂解室设有焦炭加入口，上述催化裂解室连接有灰渣冷却室，该灰渣冷却室设有出炭口。
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