CN108753364A - 一种生物质正压气化系统 - Google Patents

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李小宇
徐越
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    • C10J2300/1671—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with the production of electricity

Abstract

一种生物质正压气化系统，包括依次连接的生物质破碎系统、炉前料仓、多级旋转刀片给料机、气化炉、一级旋风分离器、二级旋风分离器、冷灰器和熔盐换热器；生物质原料经生物质破碎系统破碎后，送入炉前料仓，经多级旋转刀片切料机进一步破碎加压后输送至气化炉内气化，气化后的高温燃气经一级旋风分离器和二级旋风分离器除去生物质灰，高温燃气经熔盐换热器回收燃气显热后，输送至用户端；本发明不仅实现了生物质物料的正压气化，避免使用价格昂贵的锁斗输送系统，还具有为物料的输送提供一定压力的功能；另外，整套系统还具有结构简单，造价便宜，使用寿命长，安装维护简便的优点。

Description

一种生物质正压气化系统
技术领域
本发明涉及生物质气化领域，特别涉及一种生物质正压气化系统。
背景技术
生物质燃煤耦合发电技术，分为生物质直接掺混发电技术和生物质气化耦合发电技术。生物质直接掺燃指生物质经过预处理后送入锅炉与煤直接混合燃烧技术，由于生物质燃烧后的碱腐蚀、结垢等问题突出，生物质发电量难以计量，制约了这一技术发展。生物质气化耦合发电技术是将生物质进行预处理后，在气化炉内转化为可燃性气体，将可燃性气体通过燃烧器输送到炉膛内参与燃烧，因生物质气化成燃气后方便计量燃气的热值及发电量，是国内目前政策支持的生物质利用方式，同时进入锅炉前去除了生物质绝大部分灰分，对锅炉受热面沾污、腐蚀及灰成分影响相对较小。生物质气化耦合发电技术是目前公认的高效、清洁、经济的生物质发电技术。
生物质气化系统根据气化炉反应压力可分为正压系统和负压系统。生物质气化耦合负压系统是指生物质气化反应过程在微负压或零压状态下运行，正压系统是指生物质气化反应过程在正压状态下运行。采用正压气化系统，气化压力可以克服燃料气在除尘、降温、输送、喷嘴等系统中的阻力降。因此，无需设置燃料气高温增压风机，相对于负压系统而言可少去高温风机的投资及能耗，以及运行中由于风机故障带来的非计划停车。中国专利201710089083.X公开了一种生物质正压气化炉与燃煤锅炉耦合发电系统，主要采用锁斗结构或类似锁斗结构保证气化炉正压运行，但是锁斗结构复杂，成本昂贵，造成初投资高，不适合用于生物质气化耦合项目。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种生物质正压气化系统，不仅实现了生物质物料的正压气化，避免使用价格昂贵的锁斗输送系统，还具有为物料的输送提供一定压力的功能，压力的大小可以通过改变串联旋转刀片给料机的台数进行调节，输送压力可根据生物质气化炉不同的运行压力进行匹配；另外，整套系统还具有结构简单，造价便宜，使用寿命长，安装维护简便的优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种生物质正压气化系统，包括依次连通的生物质破碎系统1、炉前料仓2、多级旋转刀片给料机3和气化炉4，气化炉4的高温燃气出口连通一级旋风分离器5入口，一级旋风分离器5的高温燃气出口连通二级旋风分离器6入口，一级旋风分离器5的生物质灰出口连通气化炉4入口，二级旋风分离器6的生物质灰出口连通冷灰器7，二级旋风分离器6的高温燃气出口连通熔盐换热器8的高温燃气入口，熔盐换热器8另一入口为冷空气入口，熔盐换热器8的热空气出口连通气化炉4的热空气入口，熔盐换热器8的燃气出口连通用户的用气端；生物质原料经生物质破碎系统1破碎后，送入炉前料仓2，经多级旋转刀片给料机3进一步破碎加压后输送至气化炉4内气化，气化后的高温燃气经一级旋风分离器5和二级旋风分离器6除去生物质灰后送入熔盐换热器8中，高温燃气经熔盐换热器8回收燃气显热后，输送至用户端，回收燃气显热后热空气进入气化炉4内进一步气化生物质。
所述多级旋转刀片给料机3由3至6个刀片布置成成螺旋桨结构，旋转的刀片将生物质原料切碎至3mm以下，同时产生0～0.5MPa压力，通过多级串联调节压力大小，输送压力根据生物质气化炉运行压力要求进行匹配。
所述熔盐换热器8中的熔盐为Li2CO3、K2CO3和Na2CO3中的两种或三种组成的最低共熔点混合物，熔点在490～530℃之间，并贮存在燃气管道外侧环形密闭套管中；高温燃气将显热传递给高温熔盐，高温熔盐吸收热量后产生相变，再将热量传递给气化炉的气化空气，气化空气能够预热至330℃以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、避免了使用价格昂贵的锁斗系统，并实现了气化炉的正压运行；
2、生物质输送压力可根据生物质气化炉运行压力要求进行匹配；
3、采用熔盐换热系统，提高了气化空气温度，增加了燃气热值，进而增加了发电量；
4、结构简单，造价低，使用寿命长，安装维护简便。
附图说明
图1是本发明生物质正压气化系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
实施例1，如图1所示，采用小麦秸秆为生物质原料，首先通过生物质破碎系统1将小麦秸秆破碎至120mm左右，然后经过传送带输送至炉前料仓2中，然后落入多级旋转刀片给料机3中进一步破碎至1.5mm，被同时产生的0.3MPa压力输送至气化炉4中，气化炉4的气化压力为0.25MPa，气化空气温度为350℃，一级旋风分离器5把未反应的小麦秸秆分离出来并返回至气化炉4，产生的燃气经二级旋风分离器6将约80％的生物质灰分离，高温生物质灰经冷灰器7冷却至常温，出口燃气温度为780℃。经熔盐换热器8换热后，燃气温度降至550℃，输送至燃煤锅炉内燃烧发电。
实施例2，如图1所示，采用烟秆为生物质原料，首先通过生物质破碎系统1将小麦秸秆破碎至150mm左右，然后经过传送带输送至炉前料仓2中，然后落入多级旋转刀片给料机3中进一步破碎至3mm，被同时产生的0.4MPa压力输送至气化炉4中，气化炉4的气化压力为0.35MPa，气化空气温度为380℃，一级旋风分离器5把未反应的小烟秆分离出来并返回至气化炉4，产生的燃气经二级旋风分离器6将约75％的生物质灰分离，高温生物质灰经冷灰器7冷却至常温，出口燃气温度为800℃。经熔盐换热器8换热后，燃气温度降至540℃，输送至燃煤锅炉内燃烧发电。

Claims (3)

1.一种生物质正压气化系统，其特征在于，包括依次连通的生物质破碎系统(1)、炉前料仓(2)、多级旋转刀片给料机(3)和气化炉(4)，气化炉(4)的高温燃气出口连通一级旋风分离器(5)入口，一级旋风分离器(5)的高温燃气出口连通二级旋风分离器(6)入口，一级旋风分离器(5)的生物质灰出口连通气化炉(4)入口，二级旋风分离器(6)的生物质灰出口连通冷灰器(7)，二级旋风分离器(6)的高温燃气出口连通熔盐换热器(8)的高温燃气入口，熔盐换热器(8)另一入口为冷空气入口，熔盐换热器(8)的热空气出口连通气化炉(4)的热空气入口，熔盐换热器(8)的燃气出口连通用户的用气端；生物质原料经生物质破碎系统(1)破碎后，送入炉前料仓(2)，经多级旋转刀片给料机(3)进一步破碎加压后输送至气化炉(4)内气化，气化后的高温燃气经一级旋风分离器(5)和二级旋风分离器(6)除去生物质灰后送入熔盐换热器(8)中，高温燃气经熔盐换热器(8)回收燃气显热后，输送至用户端，回收燃气显热后热空气进入气化炉(4)内进一步气化生物质。
2.根据权利要求1所述的一种生物质正压气化系统，其特征在于，所述多级旋转刀片给料机(3)由3至6个刀片布置成成螺旋桨结构，旋转的刀片将生物质原料切碎至3mm以下，同时产生0～0.5MPa压力，通过多级串联调节压力大小，输送压力根据生物质气化炉运行压力要求进行匹配。
3.根据权利要求1所述的一种生物质正压气化系统，其特征在于，所述熔盐换热器(8)中的熔盐为Li2CO3、K2CO3和Na2CO3中的两种或三种组成的最低共熔点混合物，熔点在490～530℃之间，并贮存在燃气管道外侧环形密闭套管中；高温燃气将显热传递给高温熔盐，高温熔盐吸收热量后产生相变，再将热量传递给气化炉的气化空气，气化空气能够预热至330℃以上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109578961A (zh) * 2018-11-12 2019-04-05 北京国电龙源环保工程有限公司 一种生物质气化耦合直燃发电系统及方法
CN109852426A (zh) * 2019-02-01 2019-06-07 中国科学技术大学 一种生物质的旋转式连续增压进料装置及方法

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