CN110564452A - 以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法及其系统，属于能源与环境技术领域；在该方法及其系统中，高温铜渣床料在流化床气化炉中加热生物质热解气化生成生物质燃气、生物质炭和焦油，铜渣床料催化焦油裂解，含少量焦油的生物质燃气净化后采用燃气轮机发电的方式进行利用；高温旋风分离器出来的铜渣床料和生物质炭进入流化床燃烧炉，生物质炭燃烧放热加热后的高温铜渣床料返回流化床气化炉；燃气轮机透平与高温旋风分离排放的高温烟气合并后采用余热锅炉和有机朗肯循环发电的方式回收余热；在整个过程中，铜渣床料具有热载体和催化焦油裂解的双重作用，采用燃气‑有机工质联合循环发电的方式逐级利用热能。
Description
技术领域
本发明涉及一种以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法及系统，属于能源与环境技术领域。
背景技术
随着社会经济的快速发展，煤、石油和天然气等常规能源的消耗量日益增加，由此带来的环境问题成为全世界普遍关注的重大问题。开发和利用资源储量大、清洁无污染的可再生能源成为缓解能源问题的重要出路。生物质燃料来源于光合作用生成的有机物，生物质资源储量大，其利用过程中产生的SOx排放远低于煤炭和重油，NOx的生成量也较低，同时可实现CO2的近零排放，是一种清洁的可再生能源。生物质气化制取可再生气体燃料技术是低品位生物质能向高品位二次能源高效转化的重要途径。
目前，生物质气化设备主要有固定床气化炉、流化床气化炉和气流床气化炉。其中，双流化床气化炉不仅具有一般流化床气化的燃料适应性广、传热良好和气化强度高等优点，而且因为将生物质的热解气化和燃烧过程分离而提高了产品气中可燃成分的含量、燃气热值提高。但在生物质气化过程中，焦油是不可避免的副产物，焦油的存在不仅降低气化效率、阻塞燃气输送管道，而且会对内燃机、燃气轮机等燃气设备造成损害，因此必须将燃气中的焦油去除。
双流化床生物质气化产生的燃气中焦油含量高，一般在10~150 g/Nm3，这部分焦油不能被直接利用，因此必须采取措施将焦油转化或去除。在焦油的各种转化和去除方法中，催化转化法因其能够保留焦油的化学能量和焦油转化率高等优点成为去除焦油的最佳方法。在双流化床气化系统中，焦油的催化转化可采用两种方式，一种方式是在气化室下游设置催化反应器，另一种方式是采用具有催化作用的材料作为双流化床的循环床料，此循环床料具有催化焦油裂解和作为热载体在双流化床的气化室中为生物质气化提供能量的双重作用。采用具有催化焦油裂解作用的循环床料是双流化床气化炉减少燃气中焦油含量的最具吸引力的选择。目前，镍基、镍浸渍橄榄石和白云石是双流化床中催化焦油裂解最常用的循环床料。镍基及镍浸渍橄榄石在应用中发现催化剂会由于积碳、硫化氢以及碱、氯的化合物而失活，而且含镍催化剂成本较高。白云石作为循环床料对焦油的催化转化非常有效，但白云石机械强度低、易磨损，使用过程中产生大量的细颗粒，对双流化床的运行造成不利影响。因此，研究或开发焦油转化率高、机械强度高的循环床料是双流化床气化炉在运行中面临的一个重要问题。此外，双流化床气化炉产生的生物质燃气可燃成分含量高、热值高，适合采用燃气轮机发电机组进行发电，如何采用燃气轮机配合联合循环进一步提高系统的发电效率也存在改进的空间。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化燃气-有机工质联合循环发电方法，该方法循环床料机械强度高、内部再生，焦油转化率和碳转化率高，能够实现生物质气化发电过程能源的高效梯级利用，提高系统发电效率，本发明通过以下技术方案实现。
以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法，其具体步骤如下：
（1）生物质原料经破碎、干燥等预处理后进入生物质料仓，料仓中的生物质通过加料装置送入流化床气化炉，作为流化介质并参与气化反应的蒸汽或蒸汽-空气的混合气体由流化床气化炉底部送入，生物质原料在循环床料高温铜渣的加热作用下发生热解气化反应生成生物质燃气、生物质炭和焦油，流化床气化炉炉内温度为650~950℃，焦油在铜渣床料的作用下发生催化裂解反应，生物质燃气中焦油含量降低75~90%，铜渣床料和生物质炭在生物质燃气的携带下进入高温旋风分离器Ⅰ进行气固分离，含少量焦油的生物质燃气进入燃气净化装置进行去除焦油、颗粒物和水分等杂质的净化处理得到清洁燃气，气固分离得到的铜渣床料和生物质炭的混合料，其温度为350~550℃，通过返料器进入流化床燃烧炉；
（2）步骤（1）中进入流化床燃烧炉的生物质炭与送入炉内的预热空气发生氧化燃烧反应，放出的热量用于加热铜渣床料，流化床燃烧炉炉内温度为800~1100℃，燃烧产生的高温烟气携带高温铜渣床料进入高温旋风分离器Ⅱ，气固分离后的高温烟气进入余热锅炉回收烟气余热，高温烟气的温度为650~1100℃，高温铜渣床料经返料器进入流化床气化炉，高温铜渣床料的温度为750~1050℃；
（3）步骤（1）中燃气净化装置输出的清洁燃气送入燃气轮机的燃烧室中，压气机从大气环境吸入空气并逐级压缩使空气的温度和压力逐级提升后送入燃烧室，燃气与空气在燃烧室中混合燃烧产生高温高压气体，然后进入透平膨胀做功带动发电机发电，透平排放的高温烟气与高温旋风分离器Ⅱ排放的高温烟气合并后送入余热锅炉用于加热低温导热油；
（4）步骤（3）中进入余热锅炉的高温烟气的温度为700~950℃，在余热锅炉中导热油温度由65~100℃升高到150~300℃，随后高温导热油进入有机工质蒸发器中与液态有机工质间壁式逆流换热，使有机工质受热蒸发，有机工质蒸发器采用板式换热器，从有机工质蒸发器出来的导热油温度降低，经导热油循环泵加压进入余热锅炉中再次加热，形成一个循环；
（5）步骤（4）中的有机工质蒸发器中，有机工质吸收导热油的热量并受热蒸发，产生的有机蒸汽进入透平膨胀机膨胀做功带动发电机发电，随后乏汽进入冷凝器冷凝，最后进入有机工质储液罐，有机工质储液罐中的液体有机工质经工质泵加压至蒸发压力，并最终进入有机工质蒸发器中再次受热蒸发，形成一个循环；
（6）步骤（4）中从余热锅炉出来的中低温烟气进入空气预热器对空气进行预热，中低温烟气的温度为300~400℃，预热后的空气送入流化床燃烧室，预热空气的温度为150~300℃，从空气预热器出来的低温烟气经陶瓷多管除尘器和布袋除尘器去除颗粒物，烟气温度降至120~175℃，最后经引风机引至烟囱排放。
所述步骤（1）中循环床料铜渣采用密闭鼓风炉熔炼渣、诺兰达熔炼渣、瓦纽柯夫熔炼渣、白银法熔炼渣、特尼恩特转炉熔炼渣、奥斯麦特熔炼渣、三菱法熔炼渣和奥托昆普闪速熔炼渣等，铜渣床料中Fe元素含量29.0~45.9%，Fe3O4含量5~20.0%，SiO2含量25.1~40.0%，CaO含量2.6~11.0%，MgO含量0.7~3.5%，铜渣床料使用上述铜渣中任意一种或两种及两种以上的混合物。
所述步骤（1）中铜渣床料在催化焦油裂解过程中因表面积碳而部分失活，在通过返料器将铜渣床料和生物质炭输送至流化床燃烧炉后，通过燃烧的方式去除床料表面的积碳，铜渣床料实现系统内循环再生。
所述铜渣床料具有耐磨性高、耐腐蚀、高硬度和高抗压等性能，铜渣床料的粒径为0.2~2.0 mm。
所述步骤（1）中含少量焦油的生物质燃气在燃气净化装置中脱除焦油、颗粒物和水分后得到净化后的清洁燃气，清洁燃气的主要成分是H2、CO、CO2、CH4以及少量低分子烷烃、烯烃和炔烃化合物。
所述铜渣为铜渣原渣、煅烧预处理后的铜渣或还原预处理后的铜渣；铜渣煅烧预处理方法是铜渣在空气、富氧或纯氧气氛、800~1050℃下煅烧1~20h；铜渣还原预处理方法是铜渣在H2或CO还原性气氛、600~1000℃下还原处理1~10h。
本发明另一目的提供了完成上述方法的以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电系统，其包括生物质预处理装置、生物质料仓、流化床气化炉、高温旋风分离器Ⅰ、高温旋风分离器Ⅱ、流化床燃烧炉、燃气净化装置、燃气轮机燃烧室、压气机、透平、发电机Ⅰ、余热锅炉、导热油循环泵、有机工质蒸发器、透平膨胀机、冷凝器、储液罐、工质泵、发电机Ⅱ、空气预热器、陶瓷多管除尘器、布袋除尘器、引风机、烟囱；生物质预处理装置底部的生物质燃料出料口与生物质料仓的进料口连接，生物质预处理装置与生物质料仓连接，生物质料仓的出料口与流化床气化炉的进料口连接，流化床气化炉顶部的生物质燃气出口与高温旋风分离器Ⅰ连接，流化床气化炉底部设置有进气口；高温旋风分离器Ⅰ的底部通过返料器与流化床燃烧炉连接，高温旋风分离器Ⅰ的顶部与燃气净化装置的入口连接，燃气净化装置的出口与燃气轮机燃烧室的燃料入口连接，压气机的空气出口与燃气轮机燃烧室的空气入口连接，燃烧室的被加热工质燃气出口与透平连接，透平与发电机Ⅰ连接，透平的高温烟气出口通过高温烟气三通阀与余热锅炉中的外层管道连接，流化床燃烧炉顶部的高温烟气出口与高温旋风分离器Ⅱ连接，高温旋风分离器Ⅱ的底部通过返料器与流化床气化炉连接；高温旋风分离器Ⅱ顶部的高温烟气出口通过高温烟气三通阀与余热锅炉中的外层管道连接；余热锅炉的导热油出口通过导热油循环泵与有机工质蒸发器的进口连接，有机工质蒸发器的低温导热油出口与余热锅炉的导热油进口连接，有机工质蒸发器的被加热工质蒸汽出口与透平膨胀机连接，透平膨胀机与发电机Ⅱ连接，透平膨胀机出口依次与冷凝器、储液罐连接，储液罐通过工质泵与有机工质蒸发器连接；余热锅炉的中低温烟气出口与空气预热器连接，空气预热器的预热空气出口与流化床燃烧炉连接，空气预热器的低温烟气出口依次连接陶瓷多管除尘器和布袋除尘器，布袋除尘器低温烟气出口通过引风机与烟囱连通。
本发明的有益效果是：
（1）铜渣是铜冶炼过程产生的废渣，性质稳定、机械强度高、无毒性、成本低，还可以减少石灰石、白云石等自然资源的开采，具有较好的经济效益和环境效益；
（2）铜渣床料具有热载体和催化焦油裂解的双重作用，可有效降低生物质燃气中焦油的含量；
（3）失活的铜渣床料在流化床燃烧炉中通过燃烧的方式去除积碳，床料在系统内循环再生；
（4）采用燃气-有机工质联合循环发电的方式逐级利用热能，实现生物质能的高效梯级利用。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程示意图；
图2是本发明以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电系统结构示意图；
图中：1-生物质预处理装置，2-生物质料仓，3-流化床气化炉，4-高温旋风分离器Ⅰ，5-高温旋风分离器Ⅱ，6-流化床燃烧炉，7-燃气净化装置，8-燃气轮机燃烧室，9-压气机，10-透平，11-发电机Ⅰ，12-余热锅炉，13-导热油循环泵，14-有机工质蒸发器，15-透平膨胀机，16-冷凝器，17-储液罐，18-工质泵，19-发电机Ⅱ，20-空气预热器，21-陶瓷多管除尘器，22-布袋除尘器，23-引风机，24-烟囱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：如图1所示，本以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法如下：
（1）松木边角料经破碎、干燥预处理后进入生物质料仓，料仓中的生物质通过加料装置送入流化床气化炉，作为流化介质并参与气化反应的蒸汽由流化床气化炉底部送入，生物质原料在循环床料高温铜渣的加热作用下发生热解气化反应生成生物质燃气、生物质炭和焦油，所述循环床料采用诺兰达熔炼渣在空气气氛下950℃煅烧6小时的煅烧铜渣；铜渣的粒径为1.2 mm；流化床气化炉炉内温度为850℃，焦油在煅烧铜渣床料的作用下发生催化裂解反应，生物质燃气中焦油含量降低90%，煅烧铜渣床料和生物质炭在生物质燃气的携带下进入高温旋风分离器Ⅰ进行气固分离，含少量焦油的生物质燃气进入燃气净化装置进行去除焦油、颗粒物和水分等杂质的净化处理得到清洁燃气，清洁燃气主要成分是H2：35.1%、CO：29.5%、CO2：20.9%、CH4：10.2%以及CnHm（C2H2、C2H4、C2H6、C3H6和C3H8）：2.3%，燃气热值12.7MJ/Nm3，气化炉气化效率77.5%；气固分离得到的煅烧铜渣床料和生物质炭的混合料，其温度为450℃，通过返料器进入流化床燃烧炉；
（2）步骤（1）中进入流化床燃烧炉的生物质炭与送入炉内的预热空气发生氧化燃烧反应，放出的热量用于加热煅烧铜渣床料，流化床燃烧炉炉内温度为1000℃，燃烧产生的高温烟气携带高温煅烧铜渣床料进入高温旋风分离器Ⅱ，气固分离后的高温烟气进入余热锅炉回收烟气余热，高温烟气的温度为950℃，高温煅烧铜渣床料经返料器进入流化床气化炉，高温煅烧铜渣床料的温度为950℃；
（3）步骤（1）中燃气净化装置输出的清洁燃气送入燃气轮机的燃烧室中，压气机从大气环境吸入空气并逐级压缩使空气的温度和压力逐级提升后送入燃烧室，燃气与空气在燃烧室中混合燃烧产生高温高压气体，然后进入透平膨胀做功带动发电机发电，透平排放的高温烟气与高温旋风分离器Ⅱ排放的高温烟气合并后送入余热锅炉用于加热低温导热油；
（4）步骤（3）中进入余热锅炉的高温烟气的温度为940℃，在余热锅炉中导热油温度由65℃升高到250℃，随后高温导热油进入有机工质蒸发器中与液态有机工质间壁式逆流换热，使有机工质受热蒸发，有机工质蒸发器采用板式换热器，从有机工质蒸发器出来的导热油温度降低，经导热油循环泵加压进入余热锅炉中再次加热，形成一个循环；
（5）步骤（4）中的有机工质蒸发器中，有机工质吸收导热油的热量并受热蒸发，产生的有机蒸汽进入透平膨胀机膨胀做功带动发电机发电，随后乏汽进入冷凝器冷凝，最后进入有机工质储液罐，有机工质储液罐中的液体有机工质经工质泵加压至蒸发压力，并最终进入有机工质蒸发器中再次受热蒸发，形成一个循环，系统总发电效率43.7%；
（6）步骤（4）中从余热锅炉出来的中低温烟气进入空气预热器对空气进行预热，中低温烟气的温度为350℃，预热后的空气送入流化床燃烧室，预热空气的温度为220℃，从空气预热器出来的低温烟气经陶瓷多管除尘器和布袋除尘器去除颗粒物，烟气温度降至160℃，最后经引风机引至烟囱排放。
如图2所示，完成上述方法的生物质双流化床催化气化联合循环发电系统包括生物质预处理装置1、生物质料仓2、流化床气化炉3、高温旋风分离器Ⅰ4、高温旋风分离器Ⅱ5、流化床燃烧炉6、燃气净化装置7、燃气轮机燃烧室8、压气机9、透平10、发电机Ⅰ11、余热锅炉12、导热油循环泵13、有机工质蒸发器14、透平膨胀机15、冷凝器16、储液罐17、工质泵18、发电机Ⅱ19、空气预热器20、陶瓷多管除尘器21、布袋除尘器22、引风机23、烟囱24；生物质预处理装置1底部的生物质燃料出料口与生物质料仓2的进料口连接，生物质预处理装置1与生物质料仓2连接，生物质料仓2的出料口与流化床气化炉3的进料口连接，流化床气化炉3顶部的生物质燃气出口与高温旋风分离器Ⅰ4连接，流化床气化炉3底部设置有进气口；高温旋风分离器Ⅰ4的底部通过返料器与流化床燃烧炉6连接，高温旋风分离器Ⅰ4的顶部与燃气净化装置7的入口连接，燃气净化装置7的出口与燃气轮机燃烧室8的燃料入口连接，压气机9的空气出口与燃气轮机燃烧室8的空气入口连接，燃烧室8的被加热工质燃气出口与透平10连接，透平10与发电机Ⅰ11连接，透平10的高温烟气出口通过高温烟气三通阀与余热锅炉12中的外层管道连接，流化床燃烧炉6顶部的高温烟气出口与高温旋风分离器Ⅱ5连接，高温旋风分离器Ⅱ5的底部通过返料器与流化床气化炉3连接；高温旋风分离器Ⅱ5顶部的高温烟气出口通过高温烟气三通阀与余热锅炉12中的外层管道连接；余热锅炉12的导热油出口通过导热油循环泵13与有机工质蒸发器14的进口连接，有机工质蒸发器14的低温导热油出口与余热锅炉12的导热油进口连接，有机工质蒸发器14的被加热工质蒸汽出口与透平膨胀机15连接，透平膨胀机15与发电机Ⅱ19连接，透平膨胀机15出口依次与冷凝器16、储液罐17连接，储液罐17通过工质泵18与有机工质蒸发器14连接；余热锅炉12的中低温烟气出口与空气预热器20连接，空气预热器20的预热空气出口与流化床燃烧炉6连接，空气预热器20的低温烟气出口依次连接陶瓷多管除尘器21和布袋除尘器22，布袋除尘器22低温烟气出口通过引风机23与烟囱24连通。
实施例2：本以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法如下：
（1）核桃壳经破碎、干燥预处理后进入生物质料仓，料仓中的生物质通过加料装置送入流化床气化炉，作为流化介质并参与气化反应的蒸汽-空气的混合气体由流化床气化炉底部送入，生物质原料在循环床料高温铜渣的加热作用下发生热解气化反应生成生物质燃气、生物质炭和焦油，所述铜渣采用奥斯麦特熔炼渣；铜渣的粒径为1.5mm；流化床气化炉炉内温度为900℃，焦油在铜渣床料的作用下发生催化裂解反应，生物质燃气中焦油含量降低85%，铜渣床料和生物质炭在生物质燃气的携带下进入高温旋风分离器Ⅰ进行气固分离，含少量焦油的生物质燃气进入燃气净化装置进行去除焦油、颗粒物和水分等杂质的净化处理得到清洁燃气，清洁燃气主要成分是H2：33.7%、CO：28.2%、CO2：22.5%、CH4：8.5%以及CnHm（C2H2、C2H4、C2H6、C3H6和C3H8）：3.0%，燃气热值12.2 MJ/Nm3，气化炉气化效率76.8%；气固分离得到的铜渣床料和生物质炭的混合料，其温度为500℃，通过返料器进入流化床燃烧炉；
（2）步骤（1）中进入流化床燃烧炉的生物质炭与送入炉内的预热空气发生氧化燃烧反应，放出的热量用于加热铜渣床料，流化床燃烧炉炉内温度为1050℃，燃烧产生的高温烟气携带高温铜渣床料进入高温旋风分离器Ⅱ，气固分离后的高温烟气进入余热锅炉回收烟气余热，高温烟气的温度为970℃，高温铜渣床料经返料器进入流化床气化炉，高温铜渣床料的温度为970℃；
（3）步骤（1）中燃气净化装置输出的清洁燃气送入燃气轮机的燃烧室中，压气机从大气环境吸入空气并逐级压缩使空气的温度和压力逐级提升后送入燃烧室，燃气与空气在燃烧室中混合燃烧产生高温高压气体，然后进入透平膨胀做功带动发电机发电，透平排放的高温烟气与高温旋风分离器Ⅱ排放的高温烟气合并后送入余热锅炉用于加热低温导热油；
（4）步骤（3）中进入余热锅炉的高温烟气的温度为950℃，在余热锅炉中导热油温度由80℃升高到230℃，随后高温导热油进入有机工质蒸发器中与液态有机工质间壁式逆流换热，使有机工质受热蒸发，有机工质蒸发器采用板式换热器，从有机工质蒸发器出来的导热油温度降低，经导热油循环泵加压进入余热锅炉中再次加热，形成一个循环；
（5）步骤（4）中的有机工质蒸发器中，有机工质吸收导热油的热量并受热蒸发，产生的有机蒸汽进入透平膨胀机膨胀做功带动发电机发电，随后乏汽进入冷凝器冷凝，最后进入有机工质储液罐，有机工质储液罐中的液体有机工质经工质泵加压至蒸发压力，并最终进入有机工质蒸发器中再次受热蒸发，形成一个循环，系统总发电效率41.5%；
（6）步骤（4）中从余热锅炉出来的中低温烟气进入空气预热器对空气进行预热，中低温烟气的温度为380℃，预热后的空气送入流化床燃烧室，预热空气的温度为250℃，从空气预热器出来的低温烟气经陶瓷多管除尘器和布袋除尘器去除颗粒物，烟气温度降至175℃，最后经引风机引至烟囱排放。
本实施例完成上述方法的系统同实施例1。
实施例3：本以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法如下：
（1）玉米秸秆经破碎、干燥预处理后进入生物质料仓，料仓中的生物质通过加料装置送入流化床气化炉，作为流化介质并参与气化反应的蒸汽-空气的混合气体由流化床气化炉底部送入，生物质原料在循环床料高温铜渣的加热作用下发生热解气化反应生成生物质燃气、生物质炭和焦油，所述采用诺兰达熔炼渣和瓦纽柯夫熔炼渣按质量比1:1混合后的铜渣，然后在H2气氛下还原5小时，铜渣的粒径为2.0mm；流化床气化炉炉内温度为800℃，焦油在还原铜渣床料的作用下发生催化裂解反应，生物质燃气中焦油含量降低75%，还原铜渣床料和生物质炭在生物质燃气的携带下进入高温旋风分离器Ⅰ进行气固分离，含少量焦油的生物质燃气进入燃气净化装置进行去除焦油、颗粒物和水分等杂质的净化处理得到清洁燃气，清洁燃气主要成分是H2：30.5%、CO：32.4%、CO2：26.7%、CH4：7.3%以及CnHm（C2H2、C2H4、C2H6、C3H6和C3H8）：1.8%，燃气热值11.2 MJ/Nm3，气化炉气化效率75.1%；气固分离得到的还原铜渣床料和生物质炭的混合料，其温度为380℃，通过返料器进入流化床燃烧炉；
（2）步骤（1）中进入流化床燃烧炉的生物质炭与送入炉内的预热空气发生氧化燃烧反应，放出的热量用于加热还原铜渣床料，流化床燃烧炉炉内温度为900℃，燃烧产生的高温烟气携带高温还原铜渣床料进入高温旋风分离器Ⅱ，气固分离后的高温烟气进入余热锅炉回收烟气余热，高温烟气的温度为850℃，高温铜渣床料经返料器进入流化床气化炉，高温铜渣床料的温度为850℃；
（3）步骤（1）中燃气净化装置输出的清洁燃气送入燃气轮机的燃烧室中，压气机从大气环境吸入空气并逐级压缩使空气的温度和压力逐级提升后送入燃烧室，燃气与空气在燃烧室中混合燃烧产生高温高压气体，然后进入透平膨胀做功带动发电机发电，透平排放的高温烟气与高温旋风分离器Ⅱ排放的高温烟气合并后送入余热锅炉用于加热低温导热油；
（4）步骤（3）中进入余热锅炉的高温烟气的温度为830℃，在余热锅炉中导热油温度由70℃升高到200℃，随后高温导热油进入有机工质蒸发器中与液态有机工质间壁式逆流换热，使有机工质受热蒸发，有机工质蒸发器采用板式换热器，从有机工质蒸发器出来的导热油温度降低，经导热油循环泵加压进入余热锅炉中再次加热，形成一个循环；
（5）步骤（4）中的有机工质蒸发器中，有机工质吸收导热油的热量并受热蒸发，产生的有机蒸汽进入透平膨胀机膨胀做功带动发电机发电，随后乏汽进入冷凝器冷凝，最后进入有机工质储液罐，有机工质储液罐中的液体有机工质经工质泵加压至蒸发压力，并最终进入有机工质蒸发器中再次受热蒸发，形成一个循环，系统总发电效率39.8%；
（6）步骤（4）中从余热锅炉出来的中低温烟气进入空气预热器对空气进行预热，中低温烟气的温度为300℃，预热后的空气送入流化床燃烧室，预热空气的温度为150℃，从空气预热器出来的低温烟气经陶瓷多管除尘器和布袋除尘器去除颗粒物，烟气温度降至150℃，最后经引风机引至烟囱排放。
本实施例完成上述方法的系统同实施例1。
Claims (6)
1.一种以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）生物质在流化床气化炉内与蒸汽或蒸汽-空气的混合气体在循环床料高温铜渣的加热作用下发生热解气化反应生成生物质燃气、生物质炭和焦油，焦油在铜渣床料的作用下发生催化裂解反应；铜渣床料和生物质炭在生物质燃气的携带下进入高温旋风分离器Ⅰ进行气固分离，含少量焦油的生物质燃气送入燃气净化装置得到清洁燃气，铜渣床料和生物质炭的混合料通过返料器进入流化床燃烧炉；
（2）步骤（1）中进入流化床燃烧炉的生物质炭与预热空气发生氧化燃烧反应，放出的热量用于加热铜渣床料，燃烧产生的高温烟气携带高温铜渣床料进入高温旋风分离器Ⅱ，分离出的高温烟气用余热锅炉进行余热回收，高温铜渣床料经返料器进入流化床气化炉；
（3）步骤（1）中清洁燃气送入燃气轮机带动发电机Ⅰ发电，燃气轮机透平排放的高温烟气与高温旋风分离器Ⅱ排放的高温烟气合并后送入余热锅炉加热低温导热油；
（4）步骤（3）中被加热温度升高后的高温导热油进入有机工质蒸发器加热液体有机工质，使有机工质受热蒸发，从有机工质蒸发器出来的导热油温度降低并送入余热锅炉再次加热；
（5）步骤（4）中的有机工质蒸发器中，有机工质吸收导热油的热量并受热蒸发，产生的有机蒸汽进入透平膨胀机膨胀做功带动发电机Ⅱ发电，随后乏汽进入冷凝器冷凝，最后进入有机工质储液罐，储液罐中的液体有机工质经工质泵加压至蒸发压力，并最终进入有机工质蒸发器中再次受热蒸发；
（6）步骤（4）中从余热锅炉出来的中低温烟气在空气预热器中对空气进行预热，随后预热空气送入流化床燃烧室，从空气预热器出来的低温烟气经陶瓷多管除尘器和布袋除尘器去除颗粒物后引至烟囱排放。
2.根据权利要求1所述的以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法，其特征在于：步骤（1）中循环床料铜渣为密闭鼓风炉熔炼渣、诺兰达熔炼渣、瓦纽柯夫熔炼渣、白银法熔炼渣、特尼恩特转炉熔炼渣、奥斯麦特熔炼渣、三菱法熔炼渣、奥托昆普闪速熔炼渣中的一种或任意比几种，铜渣中Fe元素含量29.0~45.9%，Fe3O4含量5~20.0%，SiO2含量25.1~40.0%，CaO含量2.6~11.0%，MgO含量0.7~3.5%。
3.根据权利要求2所述的以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法，其特征在于：铜渣为铜渣原渣、煅烧预处理后的铜渣或还原预处理后的铜渣；铜渣煅烧预处理方法是铜渣在空气、富氧或纯氧气氛、800~1050℃下煅烧1~20h；铜渣还原预处理方法是铜渣在H2或CO还原性气氛、600~1000℃下还原处理1~10h。
4.根据权利要求2所述的以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法，其特征在于：铜渣的粒径为0.2~2.0 mm。
5.根据权利要求1所述的以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电方法，其特征在于：流化床气化炉炉内温度为650~950℃，流化床燃烧炉炉内温度为800~1100℃。
6.实现权利要求1所述方法的以铜渣为循环床料的生物质双流化床催化气化联合循环发电系统，其特征在于：包括生物质预处理装置（1）、生物质料仓（2）、流化床气化炉（3）、高温旋风分离器Ⅰ（4）、高温旋风分离器Ⅱ（5）、流化床燃烧炉（6）、燃气净化装置（7）、燃气轮机燃烧室（8）、压气机（9）、透平（10）、发电机Ⅰ（11）、余热锅炉（12）、导热油循环泵（13）、有机工质蒸发器（14）、透平膨胀机（15）、冷凝器（16）、储液罐（17）、工质泵（18）、发电机Ⅱ（19）、空气预热器（20）、陶瓷多管除尘器（21）、布袋除尘器（22）、引风机（23）、烟囱（24）；生物质预处理装置（1）底部的生物质燃料出料口与生物质料仓（2）的进料口连接，生物质预处理装置（1）与生物质料仓（2）连接，生物质料仓（2）的出料口与流化床气化炉（3）的进料口连接，流化床气化炉（3）顶部的生物质燃气出口与高温旋风分离器Ⅰ（4）连接，流化床气化炉（3）底部设置有进气口；高温旋风分离器Ⅰ（4）的底部通过返料器与流化床燃烧炉（6）连接，高温旋风分离器Ⅰ（4）的顶部与燃气净化装置（7）的入口连接，燃气净化装置（7）的出口与燃气轮机燃烧室（8）的燃料入口连接，压气机（9）的空气出口与燃气轮机燃烧室（8）的空气入口连接，燃烧室（8）的被加热工质燃气出口与透平（10）连接，透平（10）与发电机Ⅰ（11）连接，透平（10）的高温烟气出口通过高温烟气三通阀与余热锅炉（12）中的外层管道连接，流化床燃烧炉（6）顶部的高温烟气出口与高温旋风分离器Ⅱ（5）连接，高温旋风分离器Ⅱ（5）的底部通过返料器与流化床气化炉（3）连接；高温旋风分离器Ⅱ（5）顶部的高温烟气出口通过高温烟气三通阀与余热锅炉（12）中的外层管道连接；余热锅炉（12）的导热油出口通过导热油循环泵（13）与有机工质蒸发器（14）的进口连接，有机工质蒸发器（14）的低温导热油出口与余热锅炉（12）的导热油进口连接，有机工质蒸发器（14）的被加热工质蒸汽出口与透平膨胀机（15）连接，透平膨胀机（15）与发电机Ⅱ（19）连接，透平膨胀机（15）出口依次与冷凝器（16）、储液罐（17）连接，储液罐（17）通过工质泵（18）与有机工质蒸发器（14）连接；余热锅炉（12）的中低温烟气出口与空气预热器（20）连接，空气预热器（20）的预热空气出口与流化床燃烧炉（6）连接，空气预热器（20）的低温烟气出口依次连接陶瓷多管除尘器（21）和布袋除尘器（22），布袋除尘器（22）低温烟气出口通过引风机（23）与烟囱（24）连通。
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