CN110307582B - 一种生物质耦合碳五副液的燃气与热水联供系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质耦合碳五副液的燃气与热水联供系统，包括生物质原料仓、破碎机、干燥器、料仓、生物质气化炉、气化气冷却器、碳五副液储罐、水浴式碳五副液汽化器、旁通水管、水管阀门、管式空气预热器、净化装置、气体流量计、混合器、压气机、储气罐。本发明是以生物质资源为基础能源、碳五副液为补充能源的生物质气化气混合碳五轻烃的燃气供给系统，供气系统中利用生物质气化炉的放热量来加热、汽化碳五副液，合理利用了系统热量，此外该系统还能够同时供给热水。

Description

一种生物质耦合碳五副液的燃气与热水联供系统
技术领域
本发明涉及生物质资源利用领域，特别是一种生物质耦合碳五副液的燃气与热水联供系统。
背景技术
农村地区生物质资源丰富，如秸秆、树枝、干柴、麦草等，传统的使用方法是散烧，即各家各户收集自家田地中的生物质资源存储、燃烧，用于做饭或者取暖，散烧时生物质燃料燃烧效率低，污染物排放高，造成能量的损失和环境污染。随着社会的进步，一些农村更倾向于燃用便于存放、热值较高的煤炭，甚至直接使用电能，这样就放弃了对当地生物质资源的利用，极大地浪费了能源。也有一些地区利用生物质发展沼气能源供应，但沼气的供应受季节影响较大，当生物质资源不足或燃气需求量增大时，往往出现供应不足的困境。然而生物质气化气的热值一般较低，约6MJ/Nm3，较低的燃气热值限制了生物质气化气作为居民燃气使用。
在石化和炼油行业，碳五作为副液，分别产自乙烯工程、炼油厂和天然气净化过程。炼油过程有大量的碳五烃(主要是碳五烷烃及烯烃，C5成分)，经冷凝和分馏后产生碳五副液。我国的碳五副液主要来自于炼油厂、石化厂等，年产量约2000万吨，并且逐年上涨。根据GB17930-2016《车用汽油》的最新规定，汽油馏程从原先的30～200℃调整为60～200℃，因此，较低沸点的碳五烃类不能再用于汽油产品，一时间炼厂碳五副液的利用很大程度上处于空当状态，成为闲置能源。目前对于碳五副液的合理使用方法是将其作为天然气燃料的替代产品，利用混合热空气的技术将碳五烃制成合适的轻烃燃料使用。
如果能够将碳五副液制得的轻烃燃料与生物质气化气混合后用作居民燃气，必然能够提高燃气热值，因此，亟待开发一种生物质耦合碳五副液的燃气与热水联供系统。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种以生物质资源为基础能源、碳五副液为补充能源的生物质耦合碳五副液的燃气与热水联供系统，同时产生生物质气化气混合碳五轻烃的燃气和热水并供给用户。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种生物质耦合碳五副液的燃气与热水联供系统，包括生物质原料仓、破碎机、干燥器、料仓、生物质气化炉、气化气冷却器、碳五副液储罐、水浴式碳五副液汽化器、旁通水管、水管阀门、管式空气预热器、净化装置、气体流量计、混合器、压气机、储气罐，所述生物质原料仓用于储存生物质原料，生物质原料仓的底部与破碎机的进料口连通，破碎机的出料口与干燥器的进料口连通，干燥器的出料口与料仓的进料口连通且所述料仓用于存储干燥后的生物质；料仓的出料口与生物质气化炉连通用于将干燥的生物质送入生物质气化炉内，来自于外部的冷空气经过管式空气预热器预热后，变为热空气进入生物质气化炉内与生物质进行气化反应产生高温的生物质气化气，冷空气由风机输入至管式空气预热器，生物质气化气从生物质气化炉顶端进入气化气冷却器中冷却放热，离开气化气冷却器的生物质气化气进入到空气预热器中用于加热冷空气，离开管式空气预热器的生物质气化气进入至净化装置中进行净化；冷水由水泵送进生物质气化炉的水冷壁中用于吸收生物质气化炉内的热量，生物质气化炉的水冷壁中加热后的水通过进水管道进入到水浴式碳五副液汽化器的水浴池中，水浴式碳五副液汽化器中的碳五副液由碳五副液储罐经给液泵供给，水浴式碳五副液汽化器的水浴池中的水通过出水管道进入气化气冷却器中与高温生物质气化气进行换热；在水浴式碳五副液汽化器的进水管道和出水管道之间设置有旁通水管，旁通水管的进水口与水浴式碳五副液汽化器的进水管道连通，旁通水管的出水口与水浴式碳五副液汽化器的出水管道连通；经净化装置净化后的生物质气化气与水浴式碳五副液汽化器产生的碳五轻烃蒸气在混合器中混合均匀后形成生物质气化气与碳五轻烃混合燃气，混合燃气经压气机加压后贮存在储气罐中并供给气网。
进一步，所述旁通水管和水浴式碳五副液汽化器的进水管道上均安装有水管阀门；所述净化装置与混合器、水浴式碳五副液汽化器与混合器之间的管路上均设有气体流量计。
优选地，在气化气冷却器中换热后的热水供给用户。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明是以生物质资源为基础能源、碳五副液为补充能源的生物质气化气混合碳五轻烃的燃气供给系统，该系统也能够同时供给热水，解决了我国“煤改气”能源消费改革中的气源短缺问题，合理利用了生物质资源；
2、能够清洁高效利用生物质资源，同时合理利用了炼油厂的副产品碳五副液；
3、供气系统中利用生物质气化炉的放热量来加热、汽化碳五副液，合理利用了系统热量；
4、供入气网的燃气为生物质气化气和碳五轻烃的混合燃气，通过设置的旁通水管和水管阀门能够有效控制流入水浴式碳五副液汽化器中的热水流量从而控制碳五轻烃蒸气的产量，进而有效控制生物质气化气与碳五轻烃的混合比例，进而调控混合燃气的特性，与纯生物质气化气相比，提高了燃气的热值，达到了民用燃气的热值标准。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
如图1所示，本实施例提供了一种生物质耦合碳五副液的燃气与热水联供系统，包括生物质原料仓1、破碎机2、为干燥器3、料仓4、生物质气化炉5、气化气冷却器6、碳五副液储罐7、水浴式碳五副液汽化器8、旁通水管9、水管阀门10、管式空气预热器11、净化装置12、气体流量计13、混合器14、压气机15、储气罐16，所述生物质原料仓1用于储存生物质原料，生物质原料仓1的底部与破碎机2的进料口连通，破碎机2的出料口与干燥器3的进料口连通，干燥器3的出料口与料仓4的进料口连通且所述料仓4用于存储干燥后的生物质；料仓4的出料口与生物质气化炉5连通用于将干燥的生物质送入生物质气化炉5内，来自于外部的冷空气经过空气预热器11预热后，变为热空气进入生物质气化炉5内作为气化剂与生物质进行气化反应产生高温的生物质气化气，本实施例中的生物质气化炉5可以用循环流化床气化炉、固定床气化炉或携带流气化炉，冷空气由风机18输入至管式空气预热器11，生物质气化气从生物质气化炉5顶端进入气化气冷却器6中冷却放热，离开气化气冷却器6的生物质气化气进入到管式空气预热器11中用于加热冷空气，离开管式空气预热器11的生物质气化气进入至净化装置12中进行除尘和除硫；冷水由水泵17送进生物质气化炉5的水冷壁中用于吸收生物质气化炉5内的热量，生物质气化炉5的水冷壁中加热后的水通过进水管道81进入到水浴式碳五副液汽化器8的水浴池中，水浴式碳五副液汽化器8中的碳五副液由碳五副液储罐7经给液泵19供给，水浴式碳五副液汽化器8的水浴池中的水通过出水管道82进入气化气冷却器6中与高温生物质气化气进行换热；进一步，在水浴式碳五副液汽化器8的进水管道和出水管道之间设置有旁通水管9，旁通水管9的进水口与水浴式碳五副液汽化器8的进水管道连通，旁通水管9的出水口与水浴式碳五副液汽化器8的出水管道82连通；经净化装置12净化后的生物质气化气与水浴式碳五副液汽化器8产生的碳五轻烃蒸气在混合器14中混合均匀后形成生物质气化气与碳五轻烃混合燃气，混合燃气经压气机15加压后贮存在储气罐16中并供给气网。
进一步，所述旁通水管9和水浴式碳五副液汽化器8的进水管道81上均安装有水管阀门10；所述净化装置12与混合器14、水浴式碳五副液汽化器8与混合器14之间的管路上均设有气体流量计13。
优选地，在气化气冷却器6中换热后的热水供给用。
利用本实施例的生物质耦合碳五副液的燃气与热水联供系统制备生物质气化气与碳五轻烃混合燃气的具体过程如下：
步骤一、将从农村地区收集到的生物质资源，如秸秆、树枝、干柴、麦草等，储存在生物质原料仓1中，在系统运行时，生物质原料被送入破碎机2中破碎为碎粒，之后再进入干燥器3中进行干燥，干燥完成后送入到料仓4中存储；之后料仓4中的生物质燃料与来自于管式空气预热器11的热空气一起送进生物质气化炉5内进行气化反应，产生高温的生物质气化气并排出废渣；生物质气化气中主要含有CO、H2及小分子烃类等可燃组分，此外还包括少量CO2、O2及较多的N2，排出的废渣收集后作为肥料还田，而高温的生物质气化气引入到气化气冷却器6中冷却放热；
步骤二、冷水由水泵17送进生物质气化炉5的水冷壁中，吸收炉内热量并被加热，随后加热后的水引入到水浴式碳五副液汽化器8中作为热源，加热、汽化碳五副液产生碳五轻烃蒸气(常压下碳五副液的沸点约36℃)，水浴式碳五副液汽化器8中的碳五副液由碳五副液储罐7经给液泵19供给；在水浴式碳五副液汽化器8的进水管道81和出水管道82之间设置有旁通水管9，在旁通水管9和碳五副液汽化器8的进水管道上各安装有水管阀门10，这两个水管阀门10能够有效控制流入水浴式碳五副液汽化器8中的热水流量，进而控制水浴式碳五副液汽化器8所产生的碳五轻烃蒸气的流量，从而调控最终产生的混合燃气中生物质气化气与碳五轻烃的配比；
步骤三、离开水浴式碳五副液汽化器8的水与旁通水管9中的水汇合后一起进入气化气冷却器6中，与高温的生物质气化气进行热交换，被加热为终端热水供给用户；
步骤四、离开气化气冷却器6的生物质气化气(释放一定的热量降温后)送入到管式空气预热器11中加热冷空气，冷空气由风机18输送，加热后的空气送至生物质气化炉5内，而离开管式空气预热器11的生物质气化气送入至净化装置12中除尘、除硫；经净化装置12净化后的生物质气化气与水浴式碳五副液汽化器8产生的碳五轻烃蒸气在混合器14中混合均匀后形成生物质气化气/碳五轻烃混合燃气，在混合燃气生产过程中，根据气体流量计13所监测得到的气体流量信息，通过调整供料量、水管阀门10等调控进入混合器14中的生物质气化气和碳五轻烃蒸气的流量，即调控混合燃气的配比，使得混合燃气的热值、爆炸极限及碳五轻烃露点等指标在规定范围之内；混合燃气经压气机15加压后贮存在储气罐16中并供给气网。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种生物质耦合碳五副液的燃气与热水联供系统，其特征在于，包括生物质原料仓、破碎机、干燥器、料仓、生物质气化炉、气化气冷却器、碳五副液储罐、水浴式碳五副液汽化器、旁通水管、水管阀门、管式空气预热器、净化装置、气体流量计、混合器、压气机、储气罐，所述生物质原料仓用于储存生物质原料，生物质原料仓的底部与破碎机的进料口连通，破碎机的出料口与干燥器的进料口连通，干燥器的出料口与料仓的进料口连通且所述料仓用于存储干燥后的生物质；料仓的出料口与生物质气化炉连通用于将干燥的生物质送入生物质气化炉内，来自于外部的冷空气经过管式空气预热器预热后，变为热空气进入生物质气化炉内与生物质进行气化反应产生高温的生物质气化气，冷空气由风机输入至管式空气预热器，生物质气化气从生物质气化炉顶端进入气化气冷却器中冷却放热，离开气化气冷却器的生物质气化气进入到管式空气预热器中用于加热冷空气，离开管式空气预热器的生物质气化气进入至净化装置中进行净化；冷水由水泵送进生物质气化炉的水冷壁中用于吸收生物质气化炉内的热量，生物质气化炉的水冷壁中加热后的水通过进水管道进入到水浴式碳五副液汽化器的水浴池中，水浴式碳五副液汽化器中的碳五副液由碳五副液储罐经给液泵供给，水浴式碳五副液汽化器的水浴池中的水通过出水管道进入气化气冷却器中与高温生物质气化气进行换热；在水浴式碳五副液汽化器的进水管道和出水管道之间设置有旁通水管，旁通水管的进水口与水浴式碳五副液汽化器的进水管道连通，旁通水管的出水口与水浴式碳五副液汽化器的出水管道连通；经净化装置净化后的生物质气化气与水浴式碳五副液汽化器产生的碳五轻烃蒸气在混合器中混合均匀后形成生物质气化气与碳五轻烃混合燃气，混合燃气经压气机加压后贮存在储气罐中并供给气网；
所述旁通水管和水浴式碳五副液汽化器的进水管道上均安装有水管阀门；所述净化装置与混合器、水浴式碳五副液汽化器与混合器之间的管路上均设有气体流量计；在气化气冷却器中换热后的热水供给用户。
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