CN109945557B - 一种基于生物质能的制冷系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于生物质能的制冷系统及工艺，制冷系统包括载体加热炉、高温裂解器、热解器、二级冷凝器、一级冷凝器等设备，载体加热炉出口与旋风除尘器的进口相连接，所述旋风除尘器的底部排灰管与热解器的进口相连接；生产工艺包括载体加热、生物质热解、焦油裂解、余热利用、燃气净化、冷冻水生产、热水生产和发电等工序，通过热能的匹配衔接，实现生物质能源的效率最大化利用，具有利用效率高的优点；气化发电系统中无焦油、废水生成，提高系统运行的可靠性。

Description

一种基于生物质能的制冷系统及工艺

技术领域

本发明属于制冷利用技术领域，具体涉及一种基于生物质能的制冷系统及工艺。

背景技术

工艺生产厂房往往对其内部的温度和湿度有严格的要求，工艺生产厂房内的温度和湿度大多采用集中的中央空调系统进行控制，中央空调系统往往需要进行除湿，除湿的过程是首先将控制冷却至低温，使空气中的水蒸气凝结成液态，再通过热水将空气加热，实现温度和湿度的调节。现有的厂区制冷系统的运行模式主要是制冷机和燃气锅炉协同，即制冷机产生的冷冻水用于制冷，燃气锅炉产生的蒸汽或热水用于生产供热、湿度调节用，而制冷剂产生的30-40℃的冷却水往往需要通过冷却塔进行降温冷却，中央控制用电量巨大，且整个系统用能情况非常不合理，造成能源浪费的同时，大大提高了企业的生产成本。

人类社会正面临着巨大的能源压力和环境压力，生物质能作为一种清洁无污染的可再生能源，其综合开发利用已引起世界各国关注。如何将廉价的生物质能源应用于中央空调系统，实现冷热电的多联供，结合生物质发电和制冷系统各自的特点整合能源分配，实现生物质能效率和价值的最大化利用成为本技术领域急需解决的重要课题。

生物质目前大规模的利用方式主要是发电和供热，发电方式有直燃发电和气化发电，直燃发电原料收集较为困难，效率低，其经济性较差。而常规的气化发电主要是通过内燃机发电，内燃机稳定性较差难以实现规模化生产，生物质气化燃气轮机发电作为新兴的技术得到广泛的应用，由于燃气轮机对燃气品质要求较高，现有生物质气化燃气轮机技术主要通过纯氧作为气化剂，气化炉产生的燃气通过复杂的净化系统进行深度净化，获得高品质的燃气，存在的问题是：空分系统运行费用高，燃气净化产生的含酚废水难以处理，大大的制约了技术的推广。

因此，需要开发无焦油、低运行成本的生物质制气发电系统，同时需要将制冷系统和生物质制气发电系统进行整合，才能真正达到节能、高效的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供基于生物质能的制冷系统及工艺。

一种基于生物质能的制冷系统，包括：载体加热炉、高温裂解器、热解器、二级冷凝器、一级冷凝器，所述载体加热炉出口与旋风除尘器的进口相连接，所述旋风除尘器的底部排灰管与热解器的进口相连接，所述热解器的出口与返料器的进口相连接，所述返料器的出口与载体加热炉的侧壁相连接，所述热解器上部出气口与热解气分离器的进口相连接，所述热解气分离器的底部排灰口与返料器上部进灰口相连接，所述热解气分离器的出气口通过管道与热解气增压风机的进口相连接，所述热解气增压风机的出口分别与高温裂解器的燃气进口、热解器的流化介质进口相连接，所述高温裂解器的燃烧配风口与高温预热器的热风出口相连接，所述高温裂解器后部依次安装有高温预热器、燃气余热锅炉、初冷器、深冷器、燃气过热器、布袋除尘器、燃气加压机，所述燃气加压机的出口分别与第一燃气轮机、第二燃气轮机、布袋除尘器反吹风入口相连接，所述深冷器通过制冷剂与燃气进行换热，所述深冷器的制冷剂入口与膨胀阀的第一端相连接，所述深冷器的制冷剂出口与制冷剂过热器的进口相连接，所述膨胀阀、制冷剂过热器之间还安装有蒸发器，所述初冷器采用冷冻水进行冷却，所述初冷器的冷冻水进口与蒸发器的冷冻水出口相连接，所述制冷剂过热器的出口与压缩机的入口相连接，所述压缩机的出口与一级冷凝器的进口相连接，所述一级冷凝器的出口与二级冷凝器的进口相连接，所述二级冷凝器的出口与膨胀阀的第二端相连接，所述二级冷凝器为风冷结构，所述二级冷凝器的出风口与加热炉鼓风机、裂解器鼓风机的进口相连接，所述加热炉鼓风机的出口分别与载体加热炉的风室、返料器的风室相连接，裂解器鼓风机的出口与高温预热器的冷风进口相连接。

作为上述技术方案的进一步描述：所述压缩机由第二燃气轮机驱动，所述第二燃气轮机的排气口与烟气余热锅炉的进口相连接。

作为上述技术方案的进一步描述：所述旋风除尘器的出口管、第二燃气轮机的排气口、第一燃气轮机的排气口通过管道与烟气余热锅炉相连接。

作为上述技术方案的进一步描述：所述载体加热炉的侧壁上安装有废液喷头，废液喷头通过管道与污水泵的进口相连接，所述污水泵的进口通过管道与初冷器、深冷器底部的废液槽相连接。

作为上述技术方案的进一步描述：所述旋风除尘器的底部排灰管上固定有燃料加料管。

一种基于生物质能的制冷工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、载体加热炉内高温烟气携带生物质灰、热载体进入旋风除尘器内进行气固分离，热载体和生物质灰被旋风除尘器捕集，小颗粒的生物质灰和高温烟气进入烟气余热锅炉；

S2、热载体、生物质灰从旋风除尘器的底部排灰管进入热解器，生物质燃料从燃料加料管加入，热载体、生物质灰和生物质燃料在热解器内混合流化，流化介质为高温热解气，生物质燃料热解成高温热解气和炭粉，炭粉、热载体、生物质灰混合进入返料器内，高温热解气从热解器上部的出气口进入热解气分离器进行气固分离，分离出来的炭粉进入返料器，经分离后的高温热解气通过热解气增压风机增压输送；

S3、进入返料器内的炭粉、热载体、大颗粒的生物质灰在热空气的作用下流化，热空气和炭粉发生燃烧反应，高温烟气携带未燃烧完成的炭粉、热载体、大颗粒的生物质灰进入载体加热炉内；

S4、向载体加热炉内通入热空气，未燃烧完成的炭粉和空气发生燃烧反应，燃烧反应生成的热量用于加热热载体、生物质灰，燃烧过程产生的高温烟气携带生物质灰、热载体从载体加热炉的上部排出；

S5、热解气增压风机将高温热解气分别输送至热解器的风室、高温裂解器，高温热解气穿过热解器底部的风帽，作为热解器的流化介质，进入高温裂解器内的高温热解气与高温燃烧空气发生燃烧反应，将高温裂解器内的温度加热至1100-1300℃，实现高温热解气内焦油的裂解，高温裂解器产生的高温燃气进入高温预热器与裂解器鼓风机送入的热风进行间接换热，将热风加热至高温状态送入高温裂解器；

S6、高温预热器排出的燃气经燃气余热锅炉、初冷器、深冷器、燃气过热器、布袋除尘器处理，初冷器通过冷冻水与燃气换热，所述深冷器采用制冷剂与燃气换热，燃气过热器通过蒸汽或烟气将燃气加热至过热态，经布袋除尘器除尘后的燃气进入燃气加压机；

S7、燃气加压机将燃气加压后分别送入第一燃气轮机、第二燃气轮机、布袋除尘器，第一燃气轮机驱动发电机发电，第二燃气轮机驱动压缩机，第一燃气轮机、第二燃气轮机的排烟送入烟气余热锅炉生产蒸汽，蒸汽用于厂区的生产，进入布袋除尘器的燃气用于布袋除尘器的反吹清灰；

S8、压缩机将制冷剂压缩，制冷剂从压缩机排出温度为110-130℃，制冷剂一次进入一级冷凝器、二级冷凝器，制冷剂在一级冷凝器中与水换热，将水加热至70-90℃，70-90℃的热水用于厂区的控制调节系统，部分制冷剂冷凝成液态，气液混合的制冷剂进入二级冷凝器，二级冷凝器通过空气进行换热，换热后的热风分别进入加热炉鼓风机、裂解器鼓风机，制冷剂在二级冷凝器内完全冷凝成液态；

S9、液态制冷剂通过膨胀阀截流膨胀，液态制冷剂分两路，一路进入深冷器，另一路进入蒸发器，蒸发器冷冻水出水温度控制在7-12℃，冷冻水分别送入厂区空气调节系统和初冷器，深冷器、蒸发器排出的气态制冷剂通过制冷剂过热器加热至50-80℃，过热的制冷剂进入压缩机。

作为上述技术方案的进一步描述：所述二级冷凝器的空气入口设置在制冷厂房内，用于将制冷厂房抽吸成负压。

作为上述技术方案的进一步描述：所述热载体为直径1-2mm的陶瓷球、或河砂与氧化钙的混合物。

作为上述技术方案的进一步描述：所述生物质燃料为稻壳、或秸秆、或木屑、或竹屑。

作为上述技术方案的进一步描述：所述高温裂解器产生的高温燃气的干基低位热值不低于2600kcal/Nm³。

本发明的工作原理是：

S1、、生物质燃料在热解器内与高温的热载体、循环灰进行换热，生物质燃料发生热解反应，产生的热解气中没有氮气进行稀释，热解气的热值高；

S2、、热解器中产生的炭粉在载体加热炉内进行燃烧，燃烧产生的热量用于加热热载体和循环灰，由于热载体和循环灰量大，能够确保炭粉在载体加热炉内完全燃烧，但是系统的温度能够控制在生物质燃料的灰熔点以下；

S3、、热解气在高温裂解器内和高温的空气进行不完全的燃烧，将热解气整体加热至1100-1300℃，实现热解气中焦油的完全裂解，同时能够保证热解气进入燃气轮机前的热值在2600kcal/m³以上；

S4、、初冷器、深冷器一方面用于燃气的冷却，另一方面用于燃气的脱水，使得燃气中的水蒸气冷凝成液态，燃气过热器将深冷器排出的燃气加热至过热态，避免除尘、输送过程产生凝结水；

S5、、制冷剂过热器用于将制冷剂加热至过热态，从而确保压缩机排气温度，使得一级冷凝器能够生产70-90℃的热水，热水用于空气调节系统。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)系统以生物质能作为能源，实现冷热电的多联供，制冷系统无需设置冷却塔，达到节能环保的目的；

(2)通过热能的匹配衔接，实现生物质能源的效率最大化利用，具有利用效率高的优点；

(3)气化发电系统中无焦油、废水生成，提高系统运行的可靠性；

(4)通过氧化钙实现生物质燃料的炉内脱硫，能够进一步达到环保排放的目的；

(5)通过热解器和载体加热炉实现在无需纯氧的情况下，获取高热值的热解气，节约运行成本和设备投资。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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为本发明中基于生物质能的制冷系统的结构示意图。

图中，1、载体加热炉，2、热解气分离器，3、旋风除尘器，4、燃料加料管，5、热解气增压风机，6、高温裂解器，7、污水泵，8、燃气余热锅炉，9、初冷器，10、深冷器，11、燃气过热器，12、返料器，13、热解器，14、加热炉鼓风机，15、二级冷凝器，16、裂解器鼓风机，17、高温预热器，18、烟气余热锅炉，19、膨胀阀，20、一级冷凝器，21、发电机，22、第一燃气轮机，23、燃气加压机，24、布袋除尘器，25、蒸发器，26、制冷剂过热器，27、压缩机，28、第二燃气轮机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种基于生物质能的制冷系统，包括：载体加热炉1、高温裂解器6、热解器13、二级冷凝器15、一级冷凝器20，所述载体加热炉1出口与旋风除尘器3的进口相连接，所述旋风除尘器3的底部排灰管与热解器13的进口相连接，所述热解器13的出口与返料器12的进口相连接，所述返料器12的出口与载体加热炉1的侧壁相连接，所述热解器13上部出气口与热解气分离器2的进口相连接，所述热解气分离器2的底部排灰口与返料器12上部进灰口相连接，所述热解气分离器2的出气口通过管道与热解气增压风机5的进口相连接，所述热解气增压风机5的出口分别与高温裂解器6的燃气进口、热解器13的流化介质进口相连接，所述高温裂解器6的燃烧配风口与高温预热器17的热风出口相连接，所述高温裂解器6后部依次安装有高温预热器17、燃气余热锅炉8、初冷器9、深冷器10、燃气过热器11、布袋除尘器24、燃气加压机23，所述燃气加压机23的出口分别与第一燃气轮机22、第二燃气轮机28、布袋除尘器24反吹风入口相连接，所述深冷器10通过制冷剂与燃气进行换热，所述深冷器10的制冷剂入口与膨胀阀19的第一端相连接，所述深冷器10的制冷剂出口与制冷剂过热器26的进口相连接，所述膨胀阀19、制冷剂过热器26之间还安装有蒸发器25，所述初冷器9采用冷冻水进行冷却，所述初冷器9的冷冻水进口与蒸发器25的冷冻水出口相连接，所述制冷剂过热器26的出口与压缩机27的入口相连接，所述压缩机27的出口与一级冷凝器20的进口相连接，所述一级冷凝器20的出口与二级冷凝器15的进口相连接，所述二级冷凝器15的出口与膨胀阀19的第二端相连接，所述二级冷凝器15为风冷结构，所述二级冷凝器15的出风口与加热炉鼓风机14、裂解器鼓风机16的进口相连接，所述加热炉鼓风机14的出口分别与载体加热炉1的风室、返料器12的风室相连接，裂解器鼓风机16的出口与高温预热器17的冷风进口相连接。

作为上述技术方案的进一步描述：所述压缩机27由第二燃气轮机28驱动，所述第二燃气轮机28的排气口与烟气余热锅炉18的进口相连接。

作为上述技术方案的进一步描述：所述旋风除尘器3的出口管、第二燃气轮机28的排气口、第一燃气轮机22的排气口通过管道与烟气余热锅炉18相连接。

作为上述技术方案的进一步描述：所述载体加热炉1的侧壁上安装有废液喷头，废液喷头通过管道与污水泵7的进口相连接，所述污水泵7的进口通过管道与初冷器9、深冷器10底部的废液槽相连接。

作为上述技术方案的进一步描述：所述旋风除尘器3的底部排灰管上固定有燃料加料管4。

一种基于生物质能的制冷工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、载体加热炉1内高温烟气携带生物质灰、热载体进入旋风除尘器3内进行气固分离，热载体和生物质灰被旋风除尘器3捕集，小颗粒的生物质灰和高温烟气进入烟气余热锅炉18；

S2、热载体、生物质灰从旋风除尘器3的底部排灰管进入热解器13，生物质燃料从燃料加料管4加入，热载体、生物质灰和生物质燃料在热解器13内混合流化，流化介质为高温热解气，生物质燃料热解成高温热解气和炭粉，炭粉、热载体、生物质灰混合进入返料器12内，高温热解气从热解器13上部的出气口进入热解气分离器2进行气固分离，分离出来的炭粉进入返料器12，经分离后的高温热解气通过热解气增压风机5增压输送；

S3、进入返料器12内的炭粉、热载体、大颗粒的生物质灰在热空气的作用下流化，热空气和炭粉发生燃烧反应，高温烟气携带未燃烧完成的炭粉、热载体、大颗粒的生物质灰进入载体加热炉1内；

S4、向载体加热炉1内通入热空气，未燃烧完成的炭粉和空气发生燃烧反应，燃烧反应生成的热量用于加热热载体、生物质灰，燃烧过程产生的高温烟气携带生物质灰、热载体从载体加热炉1的上部排出；

S5、热解气增压风机5将高温热解气分别输送至热解器13的风室、高温裂解器6，高温热解气穿过热解器13底部的风帽，作为热解器13的流化介质，进入高温裂解器6内的高温热解气与高温燃烧空气发生燃烧反应，将高温裂解器6内的温度加热至1100-1300℃，实现高温热解气内焦油的裂解，高温裂解器6产生的高温燃气进入高温预热器17与裂解器鼓风机16送入的热风进行间接换热，将热风加热至高温状态送入高温裂解器6；

S6、高温预热器17排出的燃气经燃气余热锅炉8、初冷器9、深冷器10、燃气过热器11、布袋除尘器24处理，初冷器9通过冷冻水与燃气换热，所述深冷器10采用制冷剂与燃气换热，燃气过热器11通过蒸汽或烟气将燃气加热至过热态，经布袋除尘器24除尘后的燃气进入燃气加压机23；

S7、燃气加压机23将燃气加压后分别送入第一燃气轮机22、第二燃气轮机28、布袋除尘器24，第一燃气轮机22驱动发电机21发电，第二燃气轮机28驱动压缩机27，第一燃气轮机22、第二燃气轮机28的排烟送入烟气余热锅炉18生产蒸汽，蒸汽用于厂区的生产，进入布袋除尘器24的燃气用于布袋除尘器24的反吹清灰；

S8、压缩机27将制冷剂压缩，制冷剂从压缩机27排出温度为110-130℃，制冷剂一次进入一级冷凝器20、二级冷凝器15，制冷剂在一级冷凝器20中与水换热，将水加热至70-90℃，70-90℃的热水用于厂区的控制调节系统，部分制冷剂冷凝成液态，气液混合的制冷剂进入二级冷凝器15，二级冷凝器15通过空气进行换热，换热后的热风分别进入加热炉鼓风机14、裂解器鼓风机16，制冷剂在二级冷凝器15内完全冷凝成液态；

S9、液态制冷剂通过膨胀阀19截流膨胀，液态制冷剂分两路，一路进入深冷器10，另一路进入蒸发器25，蒸发器25冷冻水出水温度控制在7-12℃，冷冻水分别送入厂区空气调节系统和初冷器9，深冷器10、蒸发器25排出的气态制冷剂通过制冷剂过热器26加热至50-80℃，过热的制冷剂进入压缩机27。

作为上述技术方案的进一步描述：所述二级冷凝器15的空气入口设置在制冷厂房内，用于将制冷厂房抽吸成负压。

作为上述技术方案的进一步描述：所述热载体为直径1-2mm的陶瓷球、或河砂与氧化钙的混合物。

作为上述技术方案的进一步描述：所述生物质燃料为稻壳、或秸秆、或木屑、或竹屑。

作为上述技术方案的进一步描述：所述高温裂解器6产生的高温燃气的干基低位热值不低于2600kcal/Nm³。

实施例1

S1、稻壳燃料从燃料加料管4加入，热载体、生物质灰和生物质燃料在热解器13内混合流化，流化介质为高温热解气，热载体为1mm的河砂和氧化钙粉末的混合物，热解器13进口端温度780℃，热解器13出口端的温度为600℃，生物质燃料热解成高温热解气和炭粉，炭粉、热载体、生物质灰混合进入返料器12内，高温热解气从热解器13上部的出气口进入热解气分离器2进行气固分离，分离出来的炭粉进入返料器12，经分离后的高温热解气通过热解气增压风机5增压输送；

S2、进入返料器12内的炭粉、热载体、生物质灰在热空气的作用下流化，热空气和炭粉发生燃烧反应，控制返料器12内的温度为650℃，高温烟气携带未燃烧完成的炭粉、热载体、生物质灰进入载体加热炉1内；

S3、向载体加热炉1内通入热空气，未燃烧完成的炭粉和空气发生燃烧反应，燃烧反应生成的热量用于加热热载体、生物质灰，燃烧过程产生的高温烟气携带生物质灰、热载体从载体加热炉1的上部排出，载体加热炉1的底部温度为815℃，载体加热炉1的上部温度为790℃；

S4、载体加热炉1内高温烟气携带生物质灰、热载体进入旋风除尘器3内进行气固分离，热载体和大颗粒的生物质灰被旋风除尘器3捕集，小颗粒的生物质灰和高温烟气进入烟气余热锅炉18；

S5、热解气增压风机5将高温热解气分别输送至热解器13的风室、高温裂解器6，高温热解气穿过热解器13底部的风帽，作为热解器13的流化介质，进入高温裂解器6内的高温热解气与高温燃烧空气发生燃烧反应，将高温裂解器6内的温度加热至1300℃，实现高温热解气内焦油的裂解，裂解后燃气的干基低位热值为2820kcla/Nm³，高温裂解器6产生的高温燃气进入高温预热器17与裂解器鼓风机16送入的热风进行间接换热，热风换热后的温度为780℃；

S6、高温预热器17排出的燃气经燃气余热锅炉8、初冷器9、深冷器10、燃气过热器11、布袋除尘器24处理，燃气余热锅炉8出口处燃气温度85℃，初冷器9通过冷冻水与燃气换热，将燃气换热至25℃，所述深冷器10采用制冷剂与燃气换热，将燃气温度冷却至3℃，燃气过热器11通过蒸汽或烟气将燃气加热至过热态，经燃气过热器11加热后的燃气温度15℃，经布袋除尘器24除尘后的燃气进入燃气加压机23；

S7、燃气加压机23将燃气加压后分别送入第一燃气轮机22、第二燃气轮机28、布袋除尘器24，第一燃气轮机22驱动发电机21发电，电力上网出售或厂区自用，第二燃气轮机28驱动压缩机27，第一燃气轮机22、第二燃气轮机28的排烟送入烟气余热锅炉18生产蒸汽，蒸汽用于厂区的生产，进入布袋除尘器24的燃气用于布袋除尘器24的反吹清灰；

S8、压缩机27将制冷剂压缩，制冷剂从压缩机27排出温度为130℃，制冷剂一次进入一级冷凝器20、二级冷凝器15，制冷剂在一级冷凝器20中与水换热，将水加热至90℃，90℃的热水用于厂区的控制调节系统，部分制冷剂冷凝成液态，气液混合的制冷剂进入二级冷凝器15，二级冷凝器15通过空气进行换热，换热后的热风分别进入加热炉鼓风机14、裂解器鼓风机16，制冷剂在二级冷凝器15内完全冷凝成液态；

S9、液态制冷剂通过膨胀阀19截流膨胀，液态制冷剂分两路，一路进入深冷器10，另一路进入蒸发器25，蒸发器25冷冻水出水温度控制在7℃，冷冻水分别送入厂区空气调节系统和初冷器9，深冷器10、蒸发器25排出的气态制冷剂通过制冷剂过热器26加热至80℃，过热的制冷剂进入压缩机27。

烟气余热锅炉18尾气SO₂排放浓度10mg/m³，制冷系统和发电系统实现热量平衡，无需冷却塔进行冷却，7℃的冷冻水用于厂区的空气调节系统，80℃的热水用于空气调节系统，蒸汽作为企业的生产用热，初冷器9、深冷器10排出的凝结水送入载体加热炉1全部焚烧。

实施例2

S1、秸秆燃料从燃料加料管4加入，热载体、生物质灰和生物质燃料在热解器13内混合流化，流化介质为高温热解气，热载体为2mm的陶瓷球和氧化钙粉末的混合物，热解器13进口端温度730℃，热解器13出口端的温度为550℃，生物质燃料热解成高温热解气和炭粉，炭粉、热载体、生物质灰混合进入返料器12内，高温热解气从热解器13上部的出气口进入热解气分离器2进行气固分离，分离出来的炭粉进入返料器12，经分离后的高温热解气通过热解气增压风机5增压输送；

S2、进入返料器12内的炭粉、热载体、生物质灰在热空气的作用下流化，热空气和炭粉发生燃烧反应，控制返料器12内的温度为630℃，高温烟气携带未燃烧完成的炭粉、热载体、生物质灰进入载体加热炉1内；

S3、向载体加热炉1内通入热空气，未燃烧完成的炭粉和空气发生燃烧反应，燃烧反应生成的热量用于加热热载体、生物质灰，燃烧过程产生的高温烟气携带生物质灰、热载体从载体加热炉1的上部排出，载体加热炉1的底部温度为755℃，载体加热炉1的上部温度为740℃；

S4、载体加热炉1内高温烟气携带生物质灰、热载体进入旋风除尘器3内进行气固分离，热载体和大颗粒的生物质灰被旋风除尘器3捕集，小颗粒的生物质灰和高温烟气进入烟气余热锅炉18；

S5、热解气增压风机5将高温热解气分别输送至热解器13的风室、高温裂解器6，高温热解气穿过热解器13底部的风帽，作为热解器13的流化介质，进入高温裂解器6内的高温热解气与高温燃烧空气发生燃烧反应，将高温裂解器6内的温度加热至1250℃，实现高温热解气内焦油的裂解，裂解后燃气的干基低位热值为2750kcla/Nm³，高温裂解器6产生的高温燃气进入高温预热器17与裂解器鼓风机16送入的热风进行间接换热，热风换热后的温度为740℃；

S6、高温预热器17排出的燃气经燃气余热锅炉8、初冷器9、深冷器10、燃气过热器11、布袋除尘器24处理，燃气余热锅炉8出口处燃气温度80℃，初冷器9通过冷冻水与燃气换热，将燃气换热至30℃，所述深冷器10采用制冷剂与燃气换热，将燃气温度冷却至4℃，燃气过热器11通过蒸汽或烟气将燃气加热至过热态，经燃气过热器11加热后的燃气温度10℃，经布袋除尘器24除尘后的燃气进入燃气加压机23；

S7、燃气加压机23将燃气加压后分别送入第一燃气轮机22、第二燃气轮机28、布袋除尘器24，第一燃气轮机22驱动发电机21发电，电力上网出售或厂区自用，第二燃气轮机28驱动压缩机27，第一燃气轮机22、第二燃气轮机28的排烟送入烟气余热锅炉18生产蒸汽，蒸汽用于厂区的生产，进入布袋除尘器24的燃气用于布袋除尘器24的反吹清灰；

S8、压缩机27将制冷剂压缩，制冷剂从压缩机27排出温度为120℃，制冷剂一次进入一级冷凝器20、二级冷凝器15，制冷剂在一级冷凝器20中与水换热，将水加热至80℃，80℃的热水用于厂区的控制调节系统，部分制冷剂冷凝成液态，气液混合的制冷剂进入二级冷凝器15，二级冷凝器15通过空气进行换热，换热后的热风分别进入加热炉鼓风机14、裂解器鼓风机16，制冷剂在二级冷凝器15内完全冷凝成液态；

S9、液态制冷剂通过膨胀阀19截流膨胀，液态制冷剂分两路，一路进入深冷器10，另一路进入蒸发器25，蒸发器25冷冻水出水温度控制在9℃，冷冻水分别送入厂区空气调节系统和初冷器9，深冷器10、蒸发器25排出的气态制冷剂通过制冷剂过热器26加热至85℃，过热的制冷剂进入压缩机27。

烟气余热锅炉18尾气SO₂排放浓度8mg/m³，制冷系统和发电系统实现热量平衡，无需冷却塔进行冷却，9℃的冷冻水用于厂区的空气调节系统，85℃的热水用于空气调节系统，蒸汽作为企业的生产用热，初冷器9、深冷器10排出的凝结水送入载体加热炉1全部焚烧。

实施例3

S1、木屑燃料从燃料加料管4加入，热载体、生物质灰和生物质燃料在热解器13内混合流化，流化介质为高温热解气，热载体为2mm的河砂和氧化钙粉末的混合物，热解器13进口端温度800℃，热解器13出口端的温度为690℃，生物质燃料热解成高温热解气和炭粉，炭粉、热载体、生物质灰混合进入返料器12内，高温热解气从热解器13上部的出气口进入热解气分离器2进行气固分离，分离出来的炭粉进入返料器12，经分离后的高温热解气通过热解气增压风机5增压输送；

S2、进入返料器12内的炭粉、热载体、生物质灰在热空气的作用下流化，热空气和炭粉发生燃烧反应，控制返料器12内的温度为790℃，高温烟气携带未燃烧完成的炭粉、热载体、生物质灰进入载体加热炉1内；

S3、向载体加热炉1内通入热空气，未燃烧完成的炭粉和空气发生燃烧反应，燃烧反应生成的热量用于加热热载体、生物质灰，燃烧过程产生的高温烟气携带生物质灰、热载体从载体加热炉1的上部排出，载体加热炉1的底部温度为850℃，载体加热炉1的上部温度为830℃；

S4、载体加热炉1内高温烟气携带生物质灰、热载体进入旋风除尘器3内进行气固分离，热载体和大颗粒的生物质灰被旋风除尘器3捕集，小颗粒的生物质灰和高温烟气进入烟气余热锅炉18；

S5、热解气增压风机5将高温热解气分别输送至热解器13的风室、高温裂解器6，高温热解气穿过热解器13底部的风帽，作为热解器13的流化介质，进入高温裂解器6内的高温热解气与高温燃烧空气发生燃烧反应，将高温裂解器6内的温度加热至1100℃，实现高温热解气内焦油的裂解，裂解后燃气的干基低位热值为3120kcla/Nm³，高温裂解器6产生的高温燃气进入高温预热器17与裂解器鼓风机16送入的热风进行间接换热，热风换热后的温度为650℃；

S6、高温预热器17排出的燃气经燃气余热锅炉8、初冷器9、深冷器10、燃气过热器11、布袋除尘器24处理，燃气余热锅炉8出口处燃气温度80℃，初冷器9通过冷冻水与燃气换热，将燃气换热至35℃，所述深冷器10采用制冷剂与燃气换热，将燃气温度冷却至6℃，燃气过热器11通过蒸汽或烟气将燃气加热至过热态，经燃气过热器11加热后的燃气温度12℃，经布袋除尘器24除尘后的燃气进入燃气加压机23；

S7、燃气加压机23将燃气加压后分别送入第一燃气轮机22、第二燃气轮机28、布袋除尘器24，第一燃气轮机22驱动发电机21发电，电力上网出售或厂区自用，第二燃气轮机28驱动压缩机27，第一燃气轮机22、第二燃气轮机28的排烟送入烟气余热锅炉18生产蒸汽，蒸汽用于厂区的生产，进入布袋除尘器24的燃气用于布袋除尘器24的反吹清灰；

S8、压缩机27将制冷剂压缩，制冷剂从压缩机27排出温度为110℃，制冷剂一次进入一级冷凝器20、二级冷凝器15，制冷剂在一级冷凝器20中与水换热，将水加热至70℃，70℃的热水用于厂区的控制调节系统，部分制冷剂冷凝成液态，气液混合的制冷剂进入二级冷凝器15，二级冷凝器15通过空气进行换热，换热后的热风分别进入加热炉鼓风机14、裂解器鼓风机16，制冷剂在二级冷凝器15内完全冷凝成液态；

S9、液态制冷剂通过膨胀阀19截流膨胀，液态制冷剂分两路，一路进入深冷器10，另一路进入蒸发器25，蒸发器25冷冻水出水温度控制在12℃，冷冻水分别送入厂区空气调节系统和初冷器9，深冷器10、蒸发器25排出的气态制冷剂通过制冷剂过热器26加热至50℃，过热的制冷剂进入压缩机27。

烟气余热锅炉18尾气SO₂排放浓度6mg/m³，制冷系统和发电系统实现热量平衡，无需冷却塔进行冷却，12℃的冷冻水用于厂区的空气调节系统，70℃的热水用于空气调节系统，蒸汽作为企业的生产用热，初冷器9、深冷器10排出的凝结水送入载体加热炉1全部焚烧。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于生物质能的制冷系统，包括：载体加热炉、高温裂解器、热解器、二级冷凝器、一级冷凝器，其特征在于：所述载体加热炉出口与旋风除尘器的进口相连接，所述旋风除尘器的底部排灰管与热解器的进口相连接，所述热解器的出口与返料器的进口相连接，所述返料器的出口与载体加热炉的侧壁相连接，所述热解器上部出气口与热解气分离器的进口相连接，所述热解气分离器的底部排灰口与返料器上部进灰口相连接，所述热解气分离器的出气口通过管道与热解气增压风机的进口相连接，所述热解气增压风机的出口分别与高温裂解器的燃气进口、热解器的流化介质进口相连接，所述高温裂解器的燃烧配风口与高温预热器的热风出口相连接，所述高温裂解器后部依次安装有高温预热器、燃气余热锅炉、初冷器、深冷器、燃气过热器、布袋除尘器、燃气加压机，所述燃气加压机的出口分别与第一燃气轮机、第二燃气轮机、布袋除尘器反吹风入口相连接，所述深冷器通过制冷剂与燃气进行换热，所述深冷器的制冷剂入口与膨胀阀的第一端相连接，所述深冷器的制冷剂出口与制冷剂过热器的进口相连接，所述膨胀阀、制冷剂过热器之间还安装有蒸发器，所述初冷器采用冷冻水进行冷却，所述初冷器的冷冻水进口与蒸发器的冷冻水出口相连接，所述制冷剂过热器的出口与压缩机的入口相连接，所述压缩机的出口与一级冷凝器的进口相连接，所述一级冷凝器的出口与二级冷凝器的进口相连接，所述二级冷凝器的出口与膨胀阀的第二端相连接，所述二级冷凝器为风冷结构，所述二级冷凝器的出风口与加热炉鼓风机、裂解器鼓风机的进口相连接，所述加热炉鼓风机的出口分别与载体加热炉的风室、返料器的风室相连接，裂解器鼓风机的出口与高温预热器的冷风进口相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于生物质能的制冷系统，其特征在于：所述压缩机由第二燃气轮机驱动，所述第二燃气轮机的排气口与烟气余热锅炉的进口相连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于生物质能的制冷系统，其特征在于：所述旋风除尘器的出口管、第二燃气轮机的排气口、第一燃气轮机的排气口通过管道与烟气余热锅炉相连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于生物质能的制冷系统，其特征在于：所述载体加热炉的侧壁上安装有废液喷头，废液喷头通过管道与污水泵的进口相连接，所述污水泵的进口通过管道与初冷器、深冷器底部的废液槽相连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于生物质能的制冷系统，其特征在于：所述旋风除尘器的底部排灰管上固定有燃料加料管。

6.一种基于生物质能的制冷工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、载体加热炉内高温烟气携带生物质灰、热载体进入旋风除尘器内进行气固分离，热载体和生物质灰被旋风除尘器捕集，小颗粒的生物质灰和高温烟气进入烟气余热锅炉；

S2、热载体、生物质灰从旋风除尘器的底部排灰管进入热解器，生物质燃料从燃料加料管加入，热载体、生物质灰和生物质燃料在热解器内混合流化，流化介质为高温热解气，生物质燃料热解成高温热解气和炭粉，炭粉、热载体、生物质灰混合进入返料器内，高温热解气从热解器上部的出气口进入热解气分离器进行气固分离，分离出来的炭粉进入返料器，经分离后的高温热解气通过热解气增压风机增压输送；

S3、进入返料器内的炭粉、热载体、大颗粒的生物质灰在热空气的作用下流化，热空气和炭粉发生燃烧反应，高温烟气携带未燃烧完成的炭粉、热载体、大颗粒的生物质灰进入载体加热炉内；

S4、向载体加热炉内通入热空气，未燃烧完成的炭粉和空气发生燃烧反应，燃烧反应生成的热量用于加热热载体、生物质灰，燃烧过程产生的高温烟气携带生物质灰、热载体从载体加热炉的上部排出；

S5、热解气增压风机将高温热解气分别输送至热解器的风室、高温裂解器，高温热解气穿过热解器底部的风帽，作为热解器的流化介质，进入高温裂解器内的高温热解气与高温燃烧空气发生燃烧反应，将高温裂解器内的温度加热至1100-1300℃，实现高温热解气内焦油的裂解，高温裂解器产生的高温燃气进入高温预热器与裂解器鼓风机送入的热风进行间接换热，将热风加热至高温状态送入高温裂解器；

S6、高温预热器排出的燃气经燃气余热锅炉、初冷器、深冷器、燃气过热器、布袋除尘器处理，初冷器通过冷冻水与燃气换热，所述深冷器采用制冷剂与燃气换热，燃气过热器通过蒸汽或烟气将燃气加热至过热态，经布袋除尘器除尘后的燃气进入燃气加压机；

S7、燃气加压机将燃气加压后分别送入第一燃气轮机、第二燃气轮机、布袋除尘器，第一燃气轮机驱动发电机发电，第二燃气轮机驱动压缩机，第一燃气轮机、第二燃气轮机的排烟送入烟气余热锅炉生产蒸汽，蒸汽用于厂区的生产，进入布袋除尘器的燃气用于布袋除尘器的反吹清灰；

S8、压缩机将制冷剂压缩，制冷剂从压缩机排出温度为110-130℃，制冷剂一次进入一级冷凝器、二级冷凝器，制冷剂在一级冷凝器中与水换热，将水加热至70-90℃，70-90℃的热水用于厂区的控制调节系统，部分制冷剂冷凝成液态，气液混合的制冷剂进入二级冷凝器，二级冷凝器通过空气进行换热，换热后的热风分别进入加热炉鼓风机、裂解器鼓风机，制冷剂在二级冷凝器内完全冷凝成液态；

S9、液态制冷剂通过膨胀阀截流膨胀，液态制冷剂分两路，一路进入深冷器，另一路进入蒸发器，蒸发器冷冻水出水温度控制在7-12℃，冷冻水分别送入厂区空气调节系统和初冷器，深冷器、蒸发器排出的气态制冷剂通过制冷剂过热器加热至50-80℃，过热的制冷剂进入压缩机。

7.根据权利要求6所述的一种基于生物质能的制冷工艺，其特征在于：所述二级冷凝器的空气入口设置在制冷厂房内，用于将制冷厂房抽吸成负压。

8.根据权利要求6所述的一种基于生物质能的制冷工艺，其特征在于：所述热载体为直径1-2mm的陶瓷球、或河砂与氧化钙的混合物。

9.根据权利要求6所述的一种基于生物质能的制冷工艺，其特征在于：所述生物质燃料为稻壳、或秸秆、或木屑、或竹屑。

10.根据权利要求6所述的一种基于生物质能的制冷工艺，其特征在于：所述高温裂解器产生的高温燃气的干基低位热值不低于2600kcal/Nm3。

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