CN106047417A - 一种低排放的生物质气化多联产再燃装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低排放的生物质气化多联产再燃装置及工艺。包括生物质上吸式气化联产装置，所述生物质上吸式气化联产装置燃气出口连接燃气增压风机入口；所述燃气增压风机出口与循环流化床燃气加热炉相连；所述循环流化床燃气加热炉包括气固分离器和返料器；所述循环流化床燃气加热炉上还连接有空气鼓风机；所述气固分离器出口与锅炉相连；所述锅炉的尾部连接有引风机；所述引风机出口与烟囱相连。本发明通过循环流化床燃气加热炉预热生物质燃气，先将生物质燃气预热至燃点以上再进行配风燃尽，相比于传统燃烧器，降低了生物质燃气温度及热值要求，扩大了可以利用于气化的生物质种类及含水率；并且环保效果好。

Description

一种低排放的生物质气化多联产再燃装置及工艺
技术领域
本发明属于生物质技术领域，特别是涉及一种低排放的生物质气化多联产再燃装置及工艺。
背景技术
地球上的生物质能资源较为丰富，地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但由于传统利用方式生物质开发价值低，导致目前的利用率不到3％。
生物质气化多联产技术是实现生物质价值最大化最有前途的技术，主要分为固定床和流化床两种炉型，其中由于生物质转化效率高而广泛使用。上吸式固定床多联产装置内生物质燃气与原料在炉内为逆流式运动，存在燃气出口温度低、燃气中焦油含量较多，生物质水分高造成了燃气热值低等问题。采用常规生物质燃气燃烧器燃烧生物质燃气存在诸多问题，如：堵塞喷口；燃烧温度场不稳定，容易脱火；燃烧不彻底，NOx排放高等。因此，需要一种低排放燃烧技术，适应生物质燃气的特性。
专利ZL201410786536.0《一种生物质气化多联产方法及其装置》包括如下步骤：气化炉产出的木炭采用间冷方式进行冷却；气化炉产出的生物燃气冷却过程中，将冷凝的木焦油进行收集；生物燃气输送过程中进行气液分离，将分离出的木焦油进行收集；燃烧器中冷凝出的少许木焦油进行收集；将分离出来的生物燃气供锅炉燃烧；收集的木焦油保持在100～120℃的温度。气化风经过风冷器预热，提高了生物质气化炉的热效率；所产木炭为低水分木炭，木炭水分小于15％，不需要另外消耗能源对其进行烘干，极大的提高了所产木炭的经济价值；所产木焦油由于有蒸汽加热器进行保温，保持很好的流动性，利于泵送；该方法及装置是为了充分利用生物质，但是会产生大量的污染环境的气体，如含S气体和NOx的气体排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低排放的生物质气化多联产再燃装置及工艺，通过采用上吸式气化炉和燃气预热结合的方式，通过将生物质原料在生物质上吸式气化联产装置中发生热解、气化反应产生生物质燃气，解决了现有生物质气化过程中存在燃气出口温度低、燃气中焦油含量较多，生物质水分高造成了燃气热值低等问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种低排放的生物质气化多联产再燃装置，包括生物质上吸式气化联产装置，所述生物质上吸式气化联产装置燃气出口连接燃气增压风机入口；所述燃气增压风机出口与循环流化床燃气加热炉相连；所述循环流化床燃气加热炉包括气固分离器和返料器；所述循环流化床燃气加热炉上还连接有空气鼓风机；所述气固分离器出口与锅炉相连；所述锅炉的尾部连接有引风机；所述引风机出口与烟囱相连。
进一步地，所述循环流化床燃气加热炉的底部和返料器上均设有风帽。
进一步地，所述锅炉包括锅炉燃烧炉、受热面、空气预热器和省煤器。
进一步地，所述锅炉燃烧炉布置有一次风入口，二次风入口。
进一步地，所述受热面布置在锅炉燃烧炉上。
一种低排放的生物质气化多联产再燃工艺，包括如下步骤：
步骤一，原料加入生物质上吸式气化联产装置气化产生生物质燃气和生物炭；生物炭从生物质上吸式气化联产装置下部排出，生物质燃气经过燃气增压风机加压送入装有耐磨床料的循环流化床燃气加热炉；
步骤二，循环流化床燃气加热炉内组织生物质燃气与空气的混合及燃烧，将燃气加热，高温的燃气经过气固分离器将固体分离，并被送入锅炉；
步骤三，高温燃气在锅炉燃烧炉内与空气分级配风燃烧，产生低NOx高温烟气；
步骤四，将步骤三的高温烟气经过受热面、空气预热器和省煤器回收热量后排放；
步骤五，空气预热器回收的热量用来加热空气，并被分级送入锅炉燃烧炉优化燃烧。
进一步地，所述生物质含水率在1％-50％的范围。
进一步地，所述生物质上吸式气化联产装置生产的生物质燃气温度60-250℃，热值450-1200kcal/Nm3。
进一步地，所述循环流化床燃气加热炉出口燃气温度500℃-900℃的范围。
本发明的原理是：采用上吸式气化炉和燃气预热结合的方式，通过将生物质原料在生物质上吸式气化联产装置中发生热解、气化反应产生生物质燃气。生物质燃气温度较低约为60-250℃，生物质焦油含量较高。生物质燃气主要可燃成分为CO、H2、CH4、C2H4，其中CO的燃点为641～658℃，H2的燃点为400℃，CH4的燃点为650～750℃，C2H4的燃点为542～547℃。其混合的生物质燃气燃点约在500℃。
低热值低温生物质燃气增压后送入循环流化床燃气加热炉，在低空气系数下氧化燃烧，由于循环流化床具有极大的热惯性和气固剧烈掺混性，使燃气温度迅速提高至燃点温度500℃以上，达到了热力点火状态，只要接触空气即可燃烧，生物质焦油在高温下呈气态。循环流化床燃气加热炉产生的高温燃气与高温空气在锅炉燃烧炉内分级配风燃烧，通过调节混合高温区域的还原性气氛，降低局部高温，并保证完全燃烧，利用布置受热面进一步控制燃烧炉内温度，抑制NOx生成，x包括1或2。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过循环流化床燃气加热炉预热生物质燃气，先将生物质燃气预热至燃点以上再进行配风燃尽，相比于传统燃烧器，降低了生物质燃气温度及热值要求，扩大了可以利用于气化的生物质种类及含水率。
2、本发明的多联产再燃装置燃烧稳定，避免了生物质燃气波动造成的脱火、灭火现象。
3、本发明的多联产再燃装置在将生物质气化时，将S元素固定在生物质炭中，有效降低生物质燃气S元素含量。
4、本发明的多联产再燃装置能够将气化后的低温低热值的燃气中的焦油在循环流化床燃气加热炉内完全裂解，避免了堵塞燃烧器的问题。
5、本发明的生物质气化多联产再燃工艺能够大大降低NOx的排放，经燃烧组织后的NOx排放能够控制在50mg/Nm3以内，提高燃料的环境保护过程。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种低排放的生物质气化多联产再燃装置的示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-生物质上吸式气化联产装置，2-循环流化床燃气加热炉，3-锅炉，4-燃气增压风机，5-空气鼓风机，6-引风机，7-烟囱，201-气固分离器，202-返料器，203-燃煤仓，301-锅炉燃烧炉，302-受热面，303-空气预热器，304-省煤器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种低排放的生物质气化多联产再燃装置，包括生物质上吸式气化联产装置1，生物质上吸式气化联产装置1燃气出口连接燃气增压风机4入口；燃气增压风机4出口与循环流化床燃气加热炉2相连；其中，循环流化床燃气加热炉2包括气固分离器201和返料器202其中，循环流化床燃气加热炉2上还连接有空气鼓风机5；气固分离器201出口与锅炉3相连；锅炉3的尾部连接有引风机6；引风机6出口与烟囱7相连。
其中，循环流化床燃气加热炉2的底部和返料器202上均设有风帽；循环流化床燃气加热炉2一侧的燃煤仓203提供热量的供应。
其中，锅炉3包括锅炉燃烧炉301、受热面302、空气预热器303和省煤器304。
其中，锅炉燃烧炉301布置有一次风入口，二次风入口；目的在于，降低局部高温抑制热力型NOx产生，并保证混合充分，完全燃烧。
其中，受热面302布置在锅炉燃烧炉301上，目的在于，进一步控制生物质燃气燃烧温度，控制NOx生产。
一种低排放的生物质气化多联产再燃工艺，包括如下步骤：
步骤一，原料加入生物质上吸式气化联产装置1气化产生生物质燃气和生物炭；生物炭从生物质上吸式气化联产装置1下部排出，生物质燃气经过燃气增压风机4加压送入装有耐磨床料的循环流化床燃气加热炉2；
步骤二，循环流化床燃气加热炉2内组织生物质燃气与空气的混合及燃烧，将燃气加热，高温的燃气经过气固分离器201将固体分离，并被送入锅炉3；
步骤三，高温燃气在锅炉燃烧炉301内与空气分级配风燃烧，产生低NOx高温烟气；
步骤四，将步骤三的高温烟气经过受热面302、空气预热器303和省煤器304回收热量后排放；
步骤五，空气预热器303回收的热量用来加热空气，并被分级送入锅炉燃烧炉优化燃烧。
其中，生物质含水率在1％-50％的范围。
其中，生物质上吸式气化联产装置生产的生物质燃气温度60-250℃，热值450-1200kcal/Nm3。
其中，循环流化床燃气加热炉2出口燃气温度500℃-900℃的范围。
实施例1
原料为竹片5cm，含水量35％，循环流化床燃气加热炉2加入耐磨床料，生物质上吸式气化联产装置1气化产生生物质燃气，燃气温度约60℃，热值680kcal/Nm3，生物质燃气经过燃气增压风机4加压送入装有耐磨床料的循环流化床燃气加热炉2。循环流化床燃气加热炉2内组织生物质燃气与空气的混合及燃烧，将燃气加热至750℃。高温的燃气被送入锅炉3，在锅炉燃烧炉301内与预热的高温空气分级配风燃烧。燃烧产生的高温烟气经过受热面302、空气预热器303、省煤器304回收热量后排放，排放尾气中NOx含量为45mg/Nm3。
实施例2
原料为生物质颗粒料，含水量15％，循环流化床燃气加热炉2加入耐磨床料，生物质上吸式气化联产装置1气化产生生物质燃气和生物炭，燃气温度约250℃，热值1200kcal/Nm3，生物质燃气经过燃气增压风机4加压送入装有耐磨床料的循环流化床燃气加热炉2。循环流化床燃气加热炉2内组织生物质燃气与空气的混合及燃烧，将燃气加热至900℃。高温的燃气被送入锅炉3，在锅炉燃烧炉301内与预热的高温空气分级配风燃烧。燃烧产生的高温烟气经过受热面302、空气预热器303、省煤器304回收热量后排放，排放尾气中NOx含量为40mg/Nm3。
实施例3
原料为秸秆，含水量30％，循环流化床燃气加热炉2加入耐磨床料，生物质上吸式气化联产装置1气化产生生物质燃气和生物炭，燃气温度约140℃，热值450kcal/Nm3，生物质燃气经过燃气增压风机4加压送入装有耐磨床料的循环流化床燃气加热炉2。循环流化床燃气加热炉2内组织生物质燃气与空气的混合及燃烧，将燃气加热至500℃。高温的燃气被送入锅炉3，在锅炉燃烧炉301内与预热的高温空气分级配风燃烧。燃烧产生的高温烟气经过受热面302、空气预热器303、省煤器304回收热量后排放，排放尾气中NOx含量为38mg/Nm3。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种低排放的生物质气化多联产再燃装置，包括生物质上吸式气化联产装置(1)，其特征在于：
所述生物质上吸式气化联产装置(1)燃气出口连接燃气增压风机(4)入口；
所述燃气增压风机(4)出口与循环流化床燃气加热炉(2)相连；
其中，所述循环流化床燃气加热炉(2)包括气固分离器(201)和返料器(202)；
其中，所述循环流化床燃气加热炉(2)上还连接有空气鼓风机(5)；
所述气固分离器(201)出口与锅炉(3)相连；
所述锅炉(3)的尾部连接有引风机(6)；
所述引风机(6)出口与烟囱(7)相连。
2.根据权利要求1所述的一种低排放的生物质气化多联产再燃装置，其特征在于，所述循环流化床燃气加热炉(2)的底部和返料器(202)上均设有风帽。
3.根据权利要求1所述的一种低排放的生物质气化多联产再燃装置，其特征在于，所述锅炉(3)包括锅炉燃烧炉(301)、受热面(302)、空气预热器(303)和省煤器(304)。
4.根据权利要求3所述的一种低排放的生物质气化多联产再燃装置，其特征在于，所述锅炉燃烧炉(301)布置有一次风入口，二次风入口。
5.根据权利要求3所述的一种低排放的生物质气化多联产再燃装置及工艺，其特征在于，所述受热面(302)布置在锅炉燃烧炉(301)上。
6.一种低排放的生物质气化多联产再燃工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，原料加入生物质上吸式气化联产装置(1)气化产生生物质燃气和生物炭；生物炭从生物质上吸式气化联产装置(1)下部排出，生物质燃气经过燃气增压风机(4)加压送入装有耐磨床料的循环流化床燃气加热炉(2)；
步骤二，循环流化床燃气加热炉(2)内组织生物质燃气与空气的混合及燃烧，将燃气加热，高温的燃气经过气固分离器(201)将固体分离，并被送入锅炉(3)；
步骤三，高温燃气在锅炉燃烧炉(301)内与空气分级配风燃烧，产生低NOx高温烟气；
步骤四，将步骤三的高温烟气经过受热面(302)、空气预热器(303)和省煤器(304)回收热量后排放；
步骤五，空气预热器(303)回收的热量用来加热空气，并被分级送入锅炉燃烧炉优化燃烧。
7.根据权利要求6所述的一种低排放的生物质气化多联产再燃工艺，其特征在于，所述生物质含水率不高于50％。
8.根据权利要求6所述的一种低排放的生物质气化多联产再燃工艺，其特征在于，所述生物质上吸式气化联产装置生产的生物质燃气温度60-250℃，热值450-1200kcal/Nm3。
9.根据权利要求6所述的一种低排放的生物质气化多联产再燃工艺，其特征在于，所述循环流化床燃气加热炉(2)出口燃气温度500℃-900℃。
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