CN109705921A - 高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统及提高生物质燃气品质的方法 - Google Patents
高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统及提高生物质燃气品质的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统及提高生物质燃气品质的方法属于可再生能源领域；现有生物质有效利用率较低；系统包括循环流化床气化炉与给料系统连通，循环流化床气化炉通过管道与送风机连通，循环流化床气化炉通过辅汽管道与电厂辅汽联箱连通，辅汽管道设置有阀组，且靠近循环流化床气化炉；循环流化床气化炉与旋风分离器连通，旋风分离器通过管道与旋风除尘器连通，旋风除尘器通过管道与燃气换热器连通，燃气换热器通过管道与燃气燃烧器连通，燃气燃烧器连通燃煤锅炉；提高了生物质有效利用率；方法包括高效利用水蒸气，实现生物质的空气‑水蒸气气化，保证最佳气化效果，解决了耦合系统中生物质气化燃气品质低的问题。
Description
技术领域
本发明属于可再生能源领域，尤其涉及一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统及提高生物质燃气品质的方法。
背景技术
生物质能作为最具发展潜力的绿色可再生能源，其在发电领域的发展突飞猛进，鉴于生物质直接燃烧发电存在炉膛结焦及难以计量等技术问题难以解决，近年来，通过热化学转化技术，利用生物质气化后产生的生物质燃气发电技术发展迅速，目前以“生物质气化耦合燃煤机组发电技术”为主流技术路线。耦合形式为生物质经气化炉气化后转化为生物质燃气，然后将生物质燃气输送至燃煤锅炉进行燃烧发电，耦合程度较浅。
用于生物质气化的气化剂主要有氧气、二氧化碳、水蒸气、空气。选择的气化剂不同，得到的燃气品质会有较大差别。虽然生物质氧气气化、二氧化碳气化及水蒸气气化的产气品质均高于生物质空气气化，但三者均需增设气化剂的制备系统来提供稳定的气源，投资成本高且设备复杂。而空气气化虽产气品质较低，但气化剂气源易获取，且无需单独的气化剂制备系统，具有投资小的优势。目前大型生物质气化炉均以空气作为气化剂，产生的生物质燃气中氮气成分占绝大部分，品质较低，导致生物质能利用率较低。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足，提供一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，高效利用了锅炉辅汽，为生物质空气-水蒸气气化提供稳定气源，高效的利用辅汽的同时提高了生物质气化效率及燃气热值；本发明还提供一种提高生物质燃气品质的方法，添加了水蒸气气化剂，实现生物质的空气-水蒸气气化，极大地提高了生物质气化产气品质。
本发明的技术方案：
技术方案一
一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，包括循环流化床气化炉、电厂辅汽联箱、阀组、辅汽管道、旋风除尘器、燃气换热器、燃气燃烧器、燃煤锅炉和送风机；所述循环流化床气化炉的进料口与给料系统的出料口连通，所述循环流化床气化炉的第一进气口通过管道与送风机连通，所述循环流化床气化炉的第二进气口通过辅汽管道与电厂辅汽联箱的输出口连通，所述辅汽管道设置有阀组，且靠近循环流化床气化炉的第二进气口；所述循环流化床气化炉的上输出口和下输入口分别与旋风分离器连通，所述旋风分离器的输出口通过管道与旋风除尘器的输入口连通，所述旋风除尘器的输出口通过管道与燃气换热器的输入口连通，所述燃气换热器的输出口通过管道与燃气燃烧器的输入口连通，所述燃气燃烧器输出口连通燃煤锅炉的输入口。
进一步地，所述给料系统包括储料场和生物质料仓；所述储料场的出料口通过传输带与生物质料仓的进料口连通，所述生物质料仓的出料口通过管道与循环流化床气化炉的进料口连通。
进一步地，还包括灰仓，所述灰仓的进灰口通过管道与旋风除尘器的出灰口连通。
进一步地，所述各路管道均设置有阀门。
进一步地，还包括流量测量装置；所述流量测量装置设置在辅汽管道，且靠近循环流化床气化炉的第二进气口的方向。
进一步地，还包括加热装置，所述加热装置设置在辅汽管道，且靠近循环流化床气化炉的第二进气口的方向。
技术方案二
一种基于技术方案一所述一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统实现的提高生物质燃气品质的方法，包括以下步骤：
步骤a、开启循环流化床气化炉、电厂辅汽联箱、旋风除尘器、燃气换热器、燃气燃烧器、燃煤锅炉、送风机和给料系统；
步骤b、通过给料系统向循环流化床气化炉内输送生物质原料，同时通过送风机向循环流化床气化炉输送空气，通过电厂辅汽联箱产生水蒸气，由辅汽管道输送，通过阀组包含的减压阀减压后，输送至循环流化床气化炉；
步骤c、循环流化床气化炉内根据所述空气、水蒸气及生物质原料，完成空气-水蒸气气化，产出生物质燃气；
步骤d、携带飞灰颗粒及焦油气的高温生物质燃气依次经过旋风分离器、旋风除尘器及燃气换热器，脱除飞灰颗粒，并降低高温生物质燃气温度；通过燃气换热器后的低温生物质燃气经管道，直接经燃气燃烧器喷入燃煤锅炉炉膛进行燃烧放热，引用热二次风做助燃剂；
步骤e，重复步骤b至步骤d，直到关闭循环流化床气化炉、电厂辅汽联箱、旋风除尘器、燃气换热器、燃气燃烧器、燃煤锅炉、送风机和给料系统。
进一步地，所述降温后的生物质燃气温度控制在大于400℃。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明提供了一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，具有下列优势：
1、提出一种高效的生物质气化耦合燃煤锅炉发电技术方案，将电厂辅汽引至气化炉，同空气一起送入气化炉作为生物质气化剂，为生物质空气-水蒸气气化提供稳定的气源，同时进一步加深了生物质气化系统与燃煤机组的耦合深度；
2、高效利用了锅炉辅汽，为生物质空气-水蒸气气化提供稳定气源，高效的利用辅汽的同时提高了生物质气化效率及燃气热值，解决了生物质气化系统产气品质低的问题，此外，燃气品质的提高，使得单位质量生物质发电量增加，有效增加电厂收益。
本发明还提供了一种提高生物质燃气品质的方法，具有下列优势：
1、生物质空气-水蒸气气化所需水蒸气引自电厂辅汽联箱，蒸汽参数较高，温度350℃以上，且来源稳定，是较为理想的气化剂气源，同时，通过合理分配空气与水蒸气比例，实现最佳气化效果，解决了耦合系统中生物质气化燃气品质低的问题；又进一步加大了生物质气化系统与燃煤机组的耦合深度；
2、添加了水蒸气气化剂，实现生物质的空气-水蒸气气化，极大地提高了生物质气化产气品质，实验表明，空气当量比，即实际供给每kg生物质燃烧空气的质量/每kg生物质燃烧所需空气的质量，为0.2-0.3时，合理控制S/B值，即水蒸气气量/生物质质量，有效改善气化产生的主要可燃成分，包括CO、H2、CH4；常规生物质空气气化，由于大量氮气的存在，气化效率70％-75％，所得燃气热值较低，一般在4-7MJ/m3，当在气化剂中加入水蒸气后，空气所占份额下降，氮气量减少，加之高温下大量水蒸气的存在促进了气化反应中的水煤气反应、水气变化反应和甲烷重整反应，使气化燃气品质向好的方向发展；当S/B达到合适范围时，生物质气化能够产出中热值燃气，为10-18MJ/m3，同时气化效率能够达到85％以上。
附图说明
图1是本发明结构图。
图中：1循环流化床气化炉、2电厂辅汽联箱、3阀组、4辅汽管道、5旋风除尘器、 6燃气换热器、7燃气燃烧器、8燃煤锅炉、9送风机、10流量测量装置、11加热装置。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
具体实施方式一
一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，如图1所示，包括循环流化床气化炉1、电厂辅汽联箱2、阀组3、辅汽管道4、旋风除尘器5、燃气换热器6、燃气燃烧器7、燃煤锅炉8和送风机9；所述循环流化床气化炉1的进料口与给料系统的出料口连通，所述循环流化床气化炉1的第一进气口通过管道与送风机9连通，所述循环流化床气化炉1 的第二进气口通过辅汽管道4与电厂辅汽联箱2的输出口连通，所述辅汽管道4设置有阀组3，且靠近循环流化床气化炉1的第二进气口；所述循环流化床气化炉1的上输出口和下输入口分别与旋风分离器连通，所述旋风分离器的输出口通过管道与旋风除尘器5的输入口连通，所述旋风除尘器5的输出口通过管道与燃气换热器6的输入口连通，所述燃气换热器6的输出口通过管道与燃气燃烧器7的输入口连通，所述燃气燃烧器7输出口连通燃煤锅炉8的输入口。
具体地，电厂辅汽联箱2为电厂自备设备，用于提供辅助蒸汽，以满足电厂各个方面的需求。
具体地，所述给料系统包括储料场和生物质料仓；所述储料场的出料口通过传输带与生物质料仓的进料口连通，所述生物质料仓的出料口通过管道与循环流化床气化炉1的进料口连通。
具体地，还包括灰仓，所述灰仓的进灰口通过管道与旋风除尘器5的出灰口连通。
具体地，所述各路管道均设置有阀门，包括燃气排空燃烧管道均设置阀门，当循环流化床气化炉1停运后，可实现生物质气化系统燃气系统与燃煤机组的隔离。
具体地，还包括流量测量装置10；所述流量测量装置10设置在辅汽管道4，且靠近循环流化床气化炉1的第二进气口的方向，流量测量装置用于计量蒸汽流量，选用利用流体振荡原理来测量流量的涡街流量计或其他常规蒸汽计量计均可。
具体地，气化空气、辅汽管道件号4设置有流量测量装置10，可通过调整阀门开度，调整输送至循环流化床气化炉1的空气及辅汽流量，以求获得最佳生物质气化燃气品质。
具体地，还包括加热装置11，所述加热装置11设置在辅汽管道4，且靠近循环流化床气化炉1的第二进气口的方向，加热装置11为常规电加热管组，置于蒸汽输送管道内部，用于加热蒸汽。
具体地，气化空气、辅汽管道4设有加热装置11，可实现对水蒸气温度的调整，并设置阀组件号3，根据不同需求，设置减压阀，截止阀。
具体地，循环流化床气化炉是流化床气化炉的一种，在流化床气化炉的基础上增加了物料循环系统，目前循环流化床气化炉用于生物质气化已有工业应用，如荆门电厂燃煤锅炉掺烧生物质燃气项目、《大唐长山热电厂生物质耦合发电技术改造示范项目》。
具体地，旋风分离器属于循环流化床气化炉1的一部分，用于分离物料和燃气，分离下来的物料在流入流化床本体进行再气化。
具体地，旋风除尘器5，用于去除燃气中携带的少量灰尘。
具体实施方式二
一种基于具体实施方式一所述一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统实现的提高生物质燃气品质的方法，包括以下步骤：
步骤a、开启循环流化床气化炉1、电厂辅汽联箱2、旋风除尘器5、燃气换热器6、燃气燃烧器7、燃煤锅炉8、送风机9和给料系统；
步骤b、通过给料系统向循环流化床气化炉1内输送生物质原料，同时通过送风机9向循环流化床气化炉1输送空气，通过电厂辅汽联箱2产生水蒸气，由辅汽管道4输送，通过阀组3包含的减压阀减压后，输送至循环流化床气化炉1；
步骤c、循环流化床气化炉1内根据所述空气、水蒸气及生物质原料，完成空气-水蒸气气化，产出生物质燃气；
步骤d、携带飞灰颗粒及焦油气的高温生物质燃气依次经过旋风分离器、旋风除尘器 5及燃气换热器6，脱除飞灰颗粒，并降低高温生物质燃气温度；通过燃气换热器6后的低温生物质燃气经管道，直接经燃气燃烧器7喷入燃煤锅炉8炉膛进行燃烧放热，引用热二次风做助燃剂；
步骤e，重复步骤b至步骤d，直到关闭循环流化床气化炉1、电厂辅汽联箱2、旋风除尘器5、燃气换热器6、燃气燃烧器7、燃煤锅炉8、送风机9和给料系统。
具体地，高温生物质燃气中所含的部分长链生物质气化焦油的析出温度低于350℃，为了防止生物质焦油在受热面的凝析与堵塞，最终要控制降温后的生物质燃气温度大于 400℃。
Claims (8)
1.一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于，包括循环流化床气化炉(1)、电厂辅汽联箱(2)、阀组(3)、辅汽管道(4)、旋风除尘器(5)、燃气换热器(6)、燃气燃烧器(7)、燃煤锅炉(8)和送风机(9)；所述循环流化床气化炉(1)的进料口与给料系统的出料口连通，所述循环流化床气化炉(1)的第一进气口通过管道与送风机(9)连通，所述循环流化床气化炉(1)的第二进气口通过辅汽管道(4)与电厂辅汽联箱(2)的输出口连通，所述辅汽管道(4)设置有阀组(3)，且靠近循环流化床气化炉(1)的第二进气口；所述循环流化床气化炉(1)的上输出口和下输入口分别与旋风分离器连通，所述旋风分离器的输出口通过管道与旋风除尘器(5)的输入口连通，所述旋风除尘器(5)的输出口通过管道与燃气换热器(6)的输入口连通，所述燃气换热器(6)的输出口通过管道与燃气燃烧器(7)的输入口连通，所述燃气燃烧器(7)输出口连通燃煤锅炉(8)的输入口。
2.根据权利要求1所述一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于，所述给料系统包括储料场和生物质料仓；所述储料场的出料口通过传输带与生物质料仓的进料口连通，所述生物质料仓的出料口通过管道与循环流化床气化炉(1)的进料口连通。
3.根据权利要求1所述一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于，还包括灰仓，所述灰仓的进灰口通过管道与旋风除尘器(5)的出灰口连通。
4.根据权利要求1所述一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于，所述各路管道均设置有阀门。
5.根据权利要求1所述一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于，还包括流量测量装置(10)；所述流量测量装置(10)设置在辅汽管道(4)，且靠近循环流化床气化炉(1)的第二进气口的方向。
6.根据权利要求1所述一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于，还包括加热装置(11)，所述加热装置(11)设置在辅汽管道(4)，且靠近循环流化床气化炉(1)的第二进气口的方向。
7.一种基于权利要求1所述一种高效生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统实现的提高生物质燃气品质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、开启循环流化床气化炉(1)、电厂辅汽联箱(2)、旋风除尘器(5)、燃气换热器(6)、燃气燃烧器(7)、燃煤锅炉(8)、送风机(9)和给料系统；
步骤b、通过给料系统向循环流化床气化炉(1)内输送生物质原料，同时通过送风机(9)向循环流化床气化炉(1)输送空气，通过电厂辅汽联箱(2)产生水蒸气，由辅汽管道(4)输送，通过阀组(3)包含的减压阀减压后，输送至循环流化床气化炉(1)；
步骤c、循环流化床气化炉(1)内根据所述空气、水蒸气及生物质原料，完成空气-水蒸气气化，产出生物质燃气；
步骤d、携带飞灰颗粒及焦油气的高温生物质燃气依次经过旋风分离器、旋风除尘器(5)及燃气换热器(6)，脱除飞灰颗粒，并降低高温生物质燃气温度；通过燃气换热器(6)后的低温生物质燃气经管道，直接经燃气燃烧器(7)喷入燃煤锅炉(8)炉膛进行燃烧放热，引用热二次风做助燃剂；
步骤e，重复步骤b至步骤d，直到关闭循环流化床气化炉(1)、电厂辅汽联箱(2)、旋风除尘器(5)、燃气换热器(6)、燃气燃烧器(7)、燃煤锅炉(8)、送风机(9)和给料系统。
8.根据权利要求7所述一种提高生物质燃气品质的方法，其特征在于，所述降温后的生物质燃气温度控制在大于400℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190503 |