CN109082306B - 生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭的装置及方法,属于新能源技术领域,解决了目前可燃气体的利用存在的问题,装置包含循环流化床气化炉,循环流化床气化炉的炉膛顶部出口与一级旋风分离器的入口连接,一级旋风分离器的底部出口通过回料装置与循环流化床气化炉的炉膛底部回料口连接;一级旋风分离器的顶部出口通过燃气输送管道与二级旋风分离器的入口连接,在燃气输送管道的位于一级旋风分离器的一侧设置有螺旋给料器二,在二级旋风分离器的底部出口处设置有生物质炭冷却回收装置,二级旋风分离器的顶部出口通过引风机来与燃气燃烧器连接;在引风机与燃气燃烧器之间设置有阀门;本发明用于生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭。
Description
技术领域
本发明属于新能源技术领域,具体涉及生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭的装置及方法。
背景技术
生物质气化是将生物质进行热化学转化为可燃气体的一种技术,其原理是将生物质在循环流化床生物质气化炉内的缺氧条件下进行不完全燃烧,释放出的热量将生物质转化为CO、H2、CH4、CO2和生物质炭等,生物质炭既可作为高品质能源、土壤改良剂,也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂,将可燃气体送入大容量高参数燃煤锅炉的燃气再燃区燃烧,利用燃煤锅炉发电效率高和污染物集中治理超低排放的优势,大幅提高生物质发电效率,提高电厂经济性。但目前可燃气体的利用还存在一些问题,由于循环流化床生物质气化炉出口的可燃气体温度为700-800℃,对后续引风机等设备要求过高,不仅体积大,能耗大,而且可靠性大幅降低,因此需要降低可燃气体温度。但可燃气体温度低于400℃时,会有焦油析出,因此,可燃气体温度必须大于400℃。现有技术采用导热油换热器将可燃气体冷却至450℃左右,然后导热油与水或空气等进行二次换热后再利用,存在导热油换热器换热面积大,二次换热系统复杂,投资成本高等问题,并且,目前导热油最高允许温度是360℃,因此导热油换热器壁面温度低于400℃,存在焦油沾污问题,影响传热,需要定期清理。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前可燃气体的利用存在的上述问题,并为了实现生物质气化与燃煤耦合发电的同时,高效生产生物质炭的目的,提供了一种生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭的装置及方法,其技术方案如下:
一种生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭的装置,它包含循环流化床气化炉,在循环流化床气化炉的燃料入口处设置有螺旋给料器一,在循环流化床气化炉的炉膛底部设置有风室,在风室与炉膛之间设置有布风板,在循环流化床气化炉的炉膛底部还设置有排渣管;循环流化床气化炉的炉膛顶部出口与一级旋风分离器的入口连接,一级旋风分离器的底部出口通过回料装置与循环流化床气化炉的炉膛底部回料口连接;一级旋风分离器的顶部出口通过长100-120米的燃气输送管道与二级旋风分离器的入口连接,在燃气输送管道的位于一级旋风分离器的一侧设置有螺旋给料器二,通过螺旋给料器二将粉碎至粒径小于3mm的生物质送入燃气输送管道内与高温可燃气体混合,生物质颗粒在高温可燃气体中干馏生成生物质炭,在二级旋风分离器的底部出口处设置有生物质炭冷却回收装置,二级旋风分离器的顶部出口通过引风机来与设置在电站燃煤锅炉的燃气再燃区内的燃气燃烧器连接,可以还原已生成的NOx,降低原始NOx的排放;在引风机与燃气燃烧器之间设置有阀门,用于紧急情况下切断气化炉与锅炉的联系。
运行步骤:生物质通过螺旋给料器一送入循环流化床气化炉内气化,生成的700-800℃的可燃气体与携带的固体颗粒一同进入一级旋风分离器,分离出的固体颗粒包含床料及生物质炭通过回料装置返回循环流化床气化炉内循环气化,可燃气体进入燃气输送管道,粉碎后的生物质在燃气输送管道内与高温燃气混合;燃气流速为15-20米/秒,生物质在燃气输送管道内停留时间达到6-8秒,足以将生物质碳化,之后可燃气体温度降至400-450℃,进入二级旋风分离器分离生物质炭,分离出的生物质炭进入生物质炭冷却回收装置,温度降至400-450℃的可燃气体在引风机作用下进入燃煤锅炉燃烧系统。
一种生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭的方法,它包含利用循环流化床气化炉气化生成的700-800℃的可燃气体与粉碎至粒径小于3mm的生物质混合,生物质颗粒在高温可燃气体中干馏生成生物质炭,干馏时间为6-8秒。
本发明的有益效果为:采用生物质气化耦合燃煤发电的同时,利用生物质气化产生的高温燃气裂解生物质,联产生物质炭,解决了燃气降温难题,达到了发电与生物质炭联产的双重效果;同时,燃气送入燃煤锅炉再燃区内,还原已生成的NOx,可降低原始NOx排放。
附图说明:
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是燃气输送管道的优选结构示意图。
具体实施方式:
参照图1和图2,一种生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭的装置,它包含循环流化床气化炉1,在循环流化床气化炉1的燃料入口处设置有螺旋给料器一1-1,在循环流化床气化炉1的炉膛底部设置有风室1-2,在风室1-2与炉膛之间设置有布风板,在循环流化床气化炉1的炉膛底部还设置有排渣管1-3;循环流化床气化炉1的炉膛顶部出口与一级旋风分离器2的入口连接,一级旋风分离器2的底部出口通过回料装置2-1与循环流化床气化炉1的炉膛底部回料口连接;一级旋风分离器2的顶部出口通过长100-120米的燃气输送管道3与二级旋风分离器4的入口连接,在燃气输送管道3的位于一级旋风分离器2的一侧设置有螺旋给料器二4-1,通过螺旋给料器二4-1将粉碎至粒径小于3mm的生物质送入燃气输送管道3内与高温可燃气体混合,生物质颗粒在高温可燃气体中干馏生成生物质炭,在二级旋风分离器4的底部出口处设置有生物质炭冷却回收装置5,二级旋风分离器4的顶部出口通过引风机6来与设置在电站燃煤锅炉7的燃气再燃区内的燃气燃烧器8连接,可以还原已生成的NOx,降低原始NOx的排放;在引风机6与燃气燃烧器8之间设置有阀门9,用于紧急情况下切断气化炉与锅炉的联系。
优选的是,一级旋风分离器2采用常规循环流化床旋风分离器,形成高倍率循环,降低飞灰含碳量,提高气化效率;二级旋风分离器4采用由专利公开号为CN2577970公开的环流式旋风除尘器,具有分离效率高达92%以上,阻力只有500-600Pa的优点,适用于生物质炭的回收。
优选的是,为了加强生物质与高温燃气的充分混合,燃气输送管道3采用内径缩放结构,相邻的缩放节距为3-5m。
一种生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭的方法,它包含利用循环流化床气化炉1气化生成的700-800℃的可燃气体与粉碎至粒径小于3mm的生物质混合,生物质颗粒在高温可燃气体中干馏生成生物质炭,干馏时间为6-8秒。
所述混合均为充分混合,由于本领域技术人员都知道混合应充分,又由于充分为不确定词,无法表明混合到什么程度算充分,不能写入权利要求,所以省略充分。
Claims (3)
1.一种生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭的装置,它包含循环流化床气化炉(1),在循环流化床气化炉(1)的燃料入口处设置有螺旋给料器一(1-1),在循环流化床气化炉(1)的炉膛底部设置有风室(1-2),在风室(1-2)与炉膛之间设置有布风板,在循环流化床气化炉(1)的炉膛底部还设置有排渣管(1-3);其特征在于循环流化床气化炉(1)的炉膛顶部出口与一级旋风分离器(2)的入口连接,一级旋风分离器(2)的底部出口通过回料装置(2-1)与循环流化床气化炉(1)的炉膛底部回料口连接;一级旋风分离器(2)的顶部出口通过长100-120米的燃气输送管道(3)与二级旋风分离器(4)的入口连接,在燃气输送管道(3)的位于一级旋风分离器(2)的一侧设置有螺旋给料器二(4-1),通过螺旋给料器二(4-1)将粉碎至粒径小于3mm的生物质送入燃气输送管道(3)中与高温可燃气体混合,在二级旋风分离器(4)的底部出口处设置有生物质炭冷却回收装置(5),二级旋风分离器(4)的顶部出口通过引风机(6)来与设置在电站燃煤锅炉(7)的燃气再燃区内的燃气燃烧器(8)连接;在引风机(6)与燃气燃烧器(8)之间设置有阀门(9);燃气输送管道(3)采用内径缩放结构,相邻的缩放节距为3-5m。
2.如权利要求1所述一种生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭的装置,其特征在于二级旋风分离器(4)采用环流式旋风除尘器。
3.一种利用权利要求1或2所述的装置实现生物质气化耦合燃煤发电联产生物质炭的方法,其特征在于它包含利用循环流化床气化炉(1)气化生成的700-800℃的可燃气体与粉碎至粒径小于3mm的生物质混合,生物质颗粒在高温可燃气体中干馏生成生物质炭,干馏时间为6-8秒。
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