CN110157484B - 一种生物质多联产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物质多联产技术领域，具体涉及一种生物质多联产系统，包括生物质裂解模块、煤气净化模块、煤气锅炉换热模块和发电模块,与现有技术相比，循环烟气进入低氮燃烧器能有效控制氮氧化物的生成；气化装置设有多级换热器，充分利用热能，进料端利用锅炉热烟气充分预热裂解生物质，出料端利用空气回收余热，降低生物质炭出料温度，提高氧化段进风温度，通过控制气化装置氧化速度，降低尾气中焦油含量，生物质炭从底部排出，避免结焦、堵塞，保证气化装置连续稳定运行，达到节约能源提高生产企业经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及生物质多联产技术领域，具体涉及一种生物质多联产系统。
背景技术
我国生物质资源非常丰富：一方面，中国农作物播种面积有18亿亩，年产生物质约7亿吨。相当于3.5亿吨标准煤；此外，农产品加工废弃物包括稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等，也是重要的生物质资源；另一方面，我国现有森林面积约1.95亿公顷，森林覆盖率20.36％，每年可获得生物质资源量约8亿至10亿吨。生物质是可再生能源，目前生物质气化利用主要是气化产生煤气作为锅炉燃料，系统存在气化效率低、设备腐蚀、管道堵塞，连续稳定性运行差。
虽然目前生物质气化设备种类繁多，但均存在气化效率低、能耗高、设备腐蚀严重、基建投资大、投资收益差、气化渣利用率低、污染环境等问题，未能充分利用生物质热能及其灰渣附加值。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术上的不足，提供了一种生物质多联产系统。目的是锅炉设置有烟气联合循环系统，循环烟气进入低氮燃烧器能有效控制氮氧化物的生成；气化装置设有多级换热器，充分利用热能，进料端利用锅炉热烟气充分预热裂解生物质，出料端利用空气回收余热，降低生物质炭出料温度，提高氧化段进风温度，通过控制气化装置氧化速度，降低尾气中焦油含量，生物质炭从底部排出，避免结焦、堵塞，保证气化装置连续稳定运行，达到节约能源提高生产企业经济效益和社会效益。
本发明的目的通过以下技术方案实现：本申请提供一种生物质多联产系统，包括生物质裂解模块、煤气净化模块、煤气锅炉换热模块和发电模块；生物质裂解模块包括供料机构和与供料机构连通的气化装置，气化装置的底部依次连通有出料插板阀和出料卸料器，气化装置连接有气化送风机，气化装置分别与煤气净化模块和煤气锅炉换热模块连通；煤气净化模块包括依次连通设置的煤气一次分离器、煤气二次分离器和煤气风机，煤气风机与煤气锅炉换热模块连通；煤气锅炉换热模块包括依次连通设置的煤气锅炉、脱硫塔、除尘器、锅炉引风机和烟囱，煤气锅炉设置有低氮燃烧器，低氮燃烧器与气化装置连通，煤气锅炉内部设置有高温过热器和低温省煤器，高温过热器与发电模块连通；发电模块包括依次连接的汽轮机、冷凝器、凝结水泵、轴封冷却器、除氧器和给水泵，汽轮机连接有发电机，汽轮机与高温过热器连接，给水泵与低温省煤器连通。
其中，供料机构包括上料斗、皮带输料机以及从上至下依次连通设置的存料斗、一次密封阀、进料斗和二次密封阀，二次密封阀与气化装置的进料口连通，上料斗和存料斗分别设置在皮带输料机的两端部。
其中，气化装置内部从上至下依次设置有气化预热器、气化氧化段、气化还原段、气化冷却器和出料斗，气化冷却器的外侧设置有依次连通的气化冷却器进风口、气化冷却器一段通道、气化冷却器二段通道、气化冷却器三段通道、气化冷却器出风口，气化氧化段的外侧设置有相连通的氧化段进风口和煤气出口，气化预热器的外侧设置有相连通的气化预热器进烟口和气化预热器出烟口；气化冷却器出风口与氧化段进风口通过管道连通，气化冷却器进风口与连接大气的气化送风机连通；气化预热器出烟口通过烟气循环风机与低氮燃烧器连通；气化冷却器三段通道与低氮燃烧器连通；气化预热器进烟口与煤气锅炉的内部连通；煤气出口与煤气一次分离器连通。
其中，煤气一次分离器设有一次分离器插板阀和一次分离器水封，煤气二次分离器设有二次分离器插板阀和二次分离器水封。
其中，煤气锅炉换热模块还包括汽包和锅炉送风机，煤气锅炉内部还设置有低温过热器、高温省煤器、高温空预器和低温空预器，锅炉送风机依次连通低温空预器、高温空预器并与低氮燃烧器连通；低温省煤器与高温省煤器连通，高温省煤器与汽包连通；汽包依次连通低温过热器、高温过热器并与汽轮其中，冷凝器内部的管道依次连通冷却塔和循环水泵，以形成闭环的循坏水回路。
本申请的有益效果：与现有技术相比，生物质裂解模块、煤气净化模块、煤气锅炉换热模块共同组成烟气联合循环系统，循环烟气进入低氮燃烧器能有效控制氮氧化物的生成，另外，气化装置设有多级换热器，充分利用热能，进料端利用锅炉热烟气充分预热裂解生物质，出料端利用空气回收余热，降低生物质炭出料温度，提高氧化段进风温度，通过控制气化装置氧化速度，降低尾气中焦油含量，生物质炭从气化装置的底部排出，避免结焦、堵塞，保证气化装置连续稳定运行，达到节约能源提高生产企业经济效益和社会效益。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例生物质多联产系统的流程图。
图2是本发明实施例煤气锅炉换热模块和发电模块的流程图。
图3是本发明实施例气化装置的结构图。
附图标记：上料斗1、皮带输料机2、存料斗3、一次密封阀4、进料斗5、二次密封阀6、气化装置7、出料插板阀8、出料卸料器9、气化送风机10、烟气循环风机11、煤气一次分离器12、一次分离器插板阀13、一次分离器水封14、煤气二次分离器15、二次分离器插板阀16、二次分离器水封17、煤气风机18、煤气锅炉19、锅炉送风机20、脱硫塔21、除尘器22、锅炉引风机23、烟囱24、发电模块25、低氮燃烧器1901、汽包1902、高温过热器1903、低温过热器1904、高温省煤器1905、高温空预器1906、低温省煤器1907、低温空预器1908；附图1所述发电模块包括，汽轮机2501、发电机2502、冷凝器2503、凝结水泵2504、轴封冷却器2505、除氧器2506、给水泵2507、冷却塔2508、循环水泵2509、进料口701、气化预热器702、气化氧化段703、气化还原段704、气化冷却器705、出料斗706、出料口707、气化冷却器进风口708、气化冷却器一段通道709、气化冷却器二段通道710、气化冷却器三段通道711、气化冷却器出风口712、氧化段进风口713、煤气出口714、气化预热器进烟口715、气化预热器出烟口716。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
本实施例提供一种生物质多联产系统的具体实施方式，请见图1，包括生物质裂解模块、煤气净化模块、煤气锅炉换热模块和发电模块25。
请见图1，生物质裂解模块，其结构包括供料机构和气化装置7。具体地，供料机构包括上料斗1、皮带输料机2以及从上至下依次连通设置的存料斗3、一次密封阀4、进料斗5和二次密封阀6，二次密封阀6与气化装置7的进料口701连通，上料斗1和存料斗3分别设置在皮带输料机2的两端部。其工作过程如下，生物质从上料斗1经过皮带输料机2进入存料斗3，经过一次密封阀4进入进料斗5，经过二次密封阀6进入气化装置7，在气化装置7内经过预热、裂解、氧化、还原、冷却，气化产生的生物质炭经出料插板阀8、出料卸料器9排出，生物质炭从气化装置7的底部排出，避免结焦、堵塞，保证气化装置连续稳定运行。
请见图3，气化装置7内部从上至下依次设置有气化预热器702、气化氧化段703、气化还原段704、气化冷却器705和出料斗706，气化冷却器705的外侧设置有依次连通的气化冷却器进风口708、气化冷却器一段通道709、气化冷却器二段通道710、气化冷却器三段通道711、气化冷却器出风口712，气化氧化段703的外侧设置有相连通的氧化段进风口713和煤气出口714，气化预热器702的外侧设置有相连通的气化预热器进烟口715和气化预热器出烟口716；气化冷却器出风口712与氧化段进风口713通过管道连通，气化冷却器进风口708与连接大气的气化送风机10连通；气化预热器出烟口716通过烟气循环风机11与低氮燃烧器1901连通；气化冷却器三段通道711与低氮燃烧器1901连通；气化预热器进烟口715与煤气锅炉19的内部连通；煤气出口714与煤气一次分离器12连通。其工作过程如下，气化送风机10鼓入的冷空气进入气化冷却器进风口708并依次经过气化冷却器一段通道709、气化冷却器二段通道710、气化冷却器三段通道711进行换热，升温的热空气一部分从气化冷却器三段通道711通过气化冷却器出风口712再进入气化氧化段703的氧化段进风口713助燃裂解，生物质裂解后氧化反应产生煤气经煤气出口714进入低氮燃烧器1901，升温的热空气另一部分自气化冷却器705的气化冷却器三段通道711进入低氮燃烧器1901。其中，气化预热器702的气化预热器进烟口715和气化预热器出烟口716、煤气锅炉19内部以及烟气循环风机11共同组成烟气循环系统，其工作过程如下，煤气锅炉19产生的高温烟气依次经过高温过热器1903、低温过热器1904降温后，一路烟气通过气化预热器702对生物质预热，有效地利用煤气锅炉19的余热。
请见图1，煤气净化模块包括依次连通设置的煤气一次分离器12、煤气二次分离器15和煤气风机18，煤气风机18与煤气锅炉换热模块连通。其工作过程如下，气化装置7产生的煤气经过煤气一次分离器12和煤气二次分离器15除杂，由煤气风机18加压送入煤气锅炉19燃烧。其中，煤气一次分离器12设有一次分离器插板阀13、一次分离器水封14，煤气二次分离器15设有二次分离器插板阀16、二次分离器水封17，便于分离出来杂质排出，杜绝煤气逃逸。
请见图1和图2，煤气锅炉换热模块包括汽包1902、锅炉送风机20和依次连通设置的煤气锅炉19、脱硫塔21、除尘器22、锅炉引风机23和烟囱24，煤气锅炉19设置有低氮燃烧器1901，所述低氮燃烧器1901与气化装置7连通，所述煤气锅炉19内部设置有高温过热器1903和低温省煤器1907，高温过热器1903与发电模块连通。具体地，煤气锅炉19内部还设置有低温过热器1904、高温省煤器1905、高温空预器1906和低温空预器1908，锅炉送风机20依次连通低温空预器1908、高温空预器1906并与低氮燃烧器1901连通；低温省煤器1907与高温省煤器1905连通，高温省煤器1905与汽包1902连通；汽包1902依次连通低温过热器1904、高温过热器1903并与汽轮机2501连通。其工作过程如下，锅炉送风机20鼓入的冷空气经过低温空预器1908、高温空预器1906加热后进入低氮燃烧器1901助燃，煤气锅炉19产生的高温烟气依次经过高温过热器1903、低温过热器1904降温后，其中一路烟气通过气化预热器702对生物质预热，降温后的烟气经烟气循环风机11送回低氮燃烧器1901，降低锅炉燃烧时的氮氧化物生成；另外一路烟气依次通过高温省煤器1905、高温空预器1906、低温省煤器1907、低温空预器1908降温后，进入脱硫塔20脱硫，除尘器21除尘，经锅炉引风机22送入烟囱23达标排放。其中，煤气锅炉19产生蒸汽由汽包1902送入低温过热器1904，再经高温过热器1903过热后送入发电模块25发电。
请见图3，发电模块包括依次连接的汽轮机2501、冷凝器2503、凝结水泵2504、轴封冷却器2505、除氧器2506和给水泵2507，汽轮机2501连接有发电机2502，汽轮机2501与高温过热器1903连接，所述给水泵2507与低温省煤器1907连通。冷凝器2503内部的管道依次连通冷却塔2508和循环水泵2509，以形成闭环的循坏水回路。其工作过程如下，蒸汽进入汽轮机2501拖动发电机2502，汽轮机2501排出蒸汽经冷凝器2503冷凝，凝结水由凝结水泵2504加压，经过轴封冷却器2505进入除氧器2506，除氧水经给水泵2507加压送入低温省煤器1907，再通过高温省煤器1905加热送入锅炉汽包1902，循环利用。其中，凝汽器2503的冷却水由循环水泵2509从冷却塔2508抽取，循环冷却。
本实施例的一种生物质多联产系统，与现有技术相比，本申请的生物质多联产系统，锅炉设置有烟气联合循环系统，循环烟气进入低氮燃烧器能有效控制氮氧化物的生成；气化装置设有多级换热器，充分利用热能，进料端利用锅炉热烟气充分预热裂解生物质，出料端利用空气回收余热，降低生物质炭出料温度，提高氧化段进风温度，通过控制气化装置氧化速度，降低尾气中焦油含量，生物质炭从底部排出，避免结焦、堵塞，保证气化装置连续稳定运行，达到节约能源提高生产企业经济效益和社会效益
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种生物质多联产系统，包括生物质裂解模块、煤气净化模块、煤气锅炉换热模块和发电模块；
所述生物质裂解模块包括供料机构和与所述供料机构连通的气化装置（7），气化装置（7）的底部依次连通有出料插板阀（8）和出料卸料器（9），气化装置（7）连接有气化送风机（10），气化装置（7）分别与煤气净化模块和煤气锅炉换热模块连通；
所述煤气净化模块包括依次连通设置的煤气一次分离器（12）、煤气二次分离器（15）和煤气风机（18），煤气风机（18）与煤气锅炉换热模块连通；
所述煤气锅炉换热模块包括依次连通设置的煤气锅炉（19）、脱硫塔（21）、除尘器（22）、锅炉引风机（23）和烟囱（24），煤气锅炉（19）设置有低氮燃烧器（1901），所述低氮燃烧器（1901）与气化装置（7）连通，所述煤气锅炉（19）内部设置有高温过热器（1903）和低温省煤器（1907），高温过热器（1903）与发电模块连通；
所述发电模块包括依次连接的汽轮机（2501）、冷凝器(2503)、凝结水泵(2504)、轴封冷却器(2505)、除氧器(2506)和给水泵(2507)，汽轮机（2501）连接有发电机（2502），汽轮机（2501）与高温过热器（1903）连接，所述给水泵(2507)与低温省煤器（1907）连通；
气化装置（7）内部从上至下依次设置有气化预热器（702）、气化氧化段（703）、气化还原段（704）、气化冷却器（705）和出料斗（706），气化冷却器（705）的外侧设置有依次连通的气化冷却器进风口（708）、气化冷却器一段通道（709）、气化冷却器二段通道（710）、气化冷却器三段通道（711）、气化冷却器出风口（712），气化氧化段（703）的外侧设置有相连通的氧化段进风口(713)和煤气出口（714），气化预热器（702）的外侧设置有相连通的气化预热器进烟口（715）和气化预热器出烟口（716）；气化冷却器出风口（712）与氧化段进风口(713)通过管道连通，气化冷却器进风口（708）与连接大气的气化送风机（10）连通；气化预热器出烟口（716）通过烟气循环风机（11）与低氮燃烧器（1901）连通；气化冷却器三段通道（711）与低氮燃烧器（1901）连通；气化预热器进烟口（715）与煤气锅炉（19）的内部连通；煤气出口（714）与煤气一次分离器（12）连通；
煤气锅炉换热模块还包括汽包（1902）和锅炉送风机（20），煤气锅炉（19）内部还设置有低温过热器（1904）、高温省煤器（1905）、高温空预器（1906）和低温空预器（1908），锅炉送风机（20）依次连通低温空预器（1908）、高温空预器（1906）并与低氮燃烧器（1901）连通；低温省煤器（1907）与高温省煤器（1905）连通，高温省煤器（1905）与汽包（1902）连通；汽包（1902）依次连通低温过热器（1904）、高温过热器（1903）并与汽轮机（2501）连通。
2.根据权利要求1所述的生物质多联产系统，其特征在于：所述供料机构包括上料斗(1)、皮带输料机(2)以及从上至下依次连通设置的存料斗(3)、一次密封阀(4)、进料斗(5)和二次密封阀(6)，二次密封阀(6)与气化装置（7）的进料口（701）连通，上料斗(1)和存料斗(3)分别设置在皮带输料机(2)的两端部。
3.根据权利要求1所述的生物质多联产系统，其特征在于：煤气一次分离器（12）设有一次分离器插板阀（13）和一次分离器水封（14），煤气二次分离器（15）设有二次分离器插板阀（16）和二次分离器水封（17）。
4.根据权利要求1所述的生物质多联产系统，其特征在于：冷凝器(2503)内部的管道依次连通冷却塔（2508）和循环水泵（2509），以形成闭环的循坏水回路。
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