CN112521978A - 一种生物质联产炭、热、电工艺及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物质联产炭、热、电工艺,将生物质颗粒加入气化炉内,进行气化产炭及可燃气体;可燃气体于燃烧室燃烧后产生高温烟气进入蒸汽锅炉内进行热交换,并产生高压蒸汽,高压蒸汽部分进入燃烧室,部分进入汽轮机,部分进入供暖管路;气化炉气化所产生的炭经磨粉处理后进入喷粉机内,并由喷粉机喷进燃烧室,进入至燃烧室内的高压蒸汽与喷进燃烧室内的炭粉混合,进行燃烧反应,所产生的氢和甲烷气体在燃烧室内爆燃产生高温烟气;气化炉和燃烧室所产生的炭灰,经加工制成炭肥。有益效果为:炭粉和高压水蒸气经过二次配比混合燃烧,可产生大量的热能,有效的提升了热能产率,同时也有效的升高了蒸汽锅炉的温度,以利于发电和供暖。

Description

一种生物质联产炭、热、电工艺及设备
技术领域
本发明涉及清洁能源技术领域,具体涉及一种生物质联产炭、热、电工艺及设备。
背景技术
生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物等物质。
生物质能源是人类赖以生存的重要能源,他是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。我国是一个农业大国,生物质能源极为丰富农林生产中所产生的物质种类多,产量巨大,较常见的有:林业三剩物、植物秸秆等,未来的生物质能源对农林废弃物的利用、生物质新能源的产品单一、农业农村家庭供暖、土地面源污染和大气污染的治理都具有重要意义。
全国农作物秸秆年产生量约6亿吨,大约3亿吨可作为燃料使用,折合约1.5亿吨标准煤,林木枝丫和林业废弃物年可获得量约9亿吨,大约3亿吨可作为能源利用,折合约2亿吨标准煤,目前我国生物质资源可转换为能源的潜力约8亿吨标准煤,而现有技术中生物质直接被焚烧,这样不仅浪费资源,而且还污染空气。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生物质联产炭、热、电工艺及设备,以克服上述现有技术中的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种生物质联产炭、热、电工艺,包括如下步骤:
S100、将生物质颗粒加入气化炉内,进行气化产炭及可燃气体;
S200、可燃气体经燃烧室燃烧后产生高温烟气进入蒸汽锅炉内进行热交换,并产生高压蒸汽,高压蒸汽部分进入燃烧室,部分进入汽轮机,部分进入供暖管路;
S300、气化炉气化所产生的炭经磨粉处理后进入喷粉机内,并由喷粉机喷进燃烧室,进入至燃烧室内的高压蒸汽与喷进燃烧室内的炭粉混合,进行燃烧反应,产生氢和甲烷气体,所产生的氢和甲烷气体在燃烧室内爆燃产生热能,热能进入蒸汽锅炉内;
S400、气化炉和燃烧室所产生的炭灰,经加工制成炭肥。
本发明的有益效果是:炭粉和高压水蒸气经过二次配比混合燃烧,可产生大量的热能,有效的提升了热能产率,同时也有效的升高了蒸汽锅炉的温度,以利于发电和供暖,既节能环保,又产生了大量热能;1吨林业三剩物可发电约660度、生产约200公斤活性炭和约30公斤炭肥。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,还包括如下步骤:
S500、蒸汽锅炉内的烟气进入除尘室,净化后通过烟囱排出。
采用上述进一步的有益效果为:对蒸汽锅炉排放的烟气进行净化,以免污染环境。
进一步,S100中,气化炉所产生的可燃气体的温度为600~800℃,热值1000~1200Kcal。
进一步,S300中,经喷粉机喷进燃烧室内的炭粉的粒径小于等于80目。
进一步,进入至燃烧室内的高压蒸汽与喷粉机喷进燃烧室内的炭粉的体积配比为3:1。
一种生物质联产炭、热、电设备,包括气化炉、燃烧室、喷粉机、磨粉机和蒸汽锅炉,气化炉的出气口与燃烧室的进气口连通,气化炉的炭排放口与磨粉机的进料口相连,磨粉机的出料口与喷粉机的进料口连通,喷粉机的出料口与燃烧室的烟气通道连通,燃烧室的出气口与蒸汽锅炉的进气口连通,蒸汽锅炉的蒸汽出口分别与燃烧室的烟气通道、汽轮机和供暖管路相连。
采用上述进一步的有益效果为:。
进一步,生物质联产炭、热、电设备还包括分汽缸,蒸汽锅炉的蒸汽出口与分汽缸的进气口连通,分汽缸的出气口分别与燃烧室、汽轮机和供暖管路相连。
采用上述进一步的有益效果为:可以合理的分配高温蒸汽。
进一步,生物质联产炭、热、电设备还包括鼓风机,鼓风机的出风口通过管道与燃烧室的烟气通道连通。
采用上述进一步的有益效果为:能向燃烧室的烟气通道内鼓入空气,提高燃烧率。
进一步,生物质联产炭、热、电设备还包括引风机,引风机的进风口与蒸汽锅炉的出风口连通。
进一步,生物质联产炭、热、电设备还包括除尘室和烟囱,引风机的出风口与除尘室的进风口连通,除尘室的出风口与烟囱的进风口连通。
采用上述进一步的有益效果为:对蒸汽锅炉排放的烟气进行净化,以免污染环境。
附图说明
图1本发明所述生物质联产炭、热、电设备的结构图;
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
图中:
1、气化炉,2、燃烧室,3、蒸汽锅炉,4、汽轮机,5、喷粉机,6、除尘室,7、磨粉机,8、分汽缸,9、供暖管路,10、烟囱,11、鼓风机,12、引风机,13、除渣机。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种生物质联产炭、热、电工艺,包括如下步骤:
S100、将粒径为2~4cm的生物质颗粒经料斗加入气化炉1内,进行气化产炭的同时产生大量的可燃气体;
S200、可燃气体于燃烧室2燃烧后产生高温烟气进入蒸汽锅炉3内进行热交换,并产生高压蒸汽,高压蒸汽部分进入燃烧室2,部分进入汽轮机4,部分进入供暖管路9;
S300、气化炉1气化所产生的炭经磨粉处理后进入喷粉机5内,并由喷粉机5喷进燃烧室2,进入至燃烧室2内的高压蒸汽与喷进燃烧室2内的炭粉混合,进行燃烧反应,产生氢和甲烷气体,所产生的氢和甲烷气体在燃烧室2内爆燃,氢气燃烧化学方程式:2H2+O2=2H2O,条件为点燃,甲烷燃烧的化学方程式:CH4+2O2=CO2+2H2O,条件为点燃,温度在1200℃以上产生大量热能,热能进入蒸汽锅炉3内,如此循环可以迅速升高锅炉蒸汽温度,使高压蒸汽发电和供暖的效能大幅度增加;
S400、气化炉1和燃烧室2燃烧后经除渣机13产生的炭灰(余渣),经加工制成炭肥,富含钾和磷及少量的其它营养元素,可作为生物质肥回田,改良土壤结构,防治土壤板结、酸化等。
炭灰技术指标
PH:9~11钾含量:6%~12%,其中90%以上是水溶性,以碳酸盐形式存在,其次是磷,一般含1.5%~3%,还有其它各种微量营养元素。
实施例2
本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步改进,具体如下:
生物质联产炭、热、电工艺,还可以包括如下步骤:
S500、蒸汽锅炉3内的烟气进入除尘室6,净化后通过烟囱10排出,以符合国家排放标准。
烟气技术指标
颗粒<20mg/m3 二氧化硫<30mg/m3
氮氧化物<150mg/m3 汞及化合物<0.03mg/m3
烟气黑度≤1。
实施例3
本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步改进,具体如下:
气化炉1所产生的可燃气体的温度为600~800℃,热值1000~1200Kcal。
实施例4
本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步改进,具体如下:
经喷粉机5喷进燃烧室2内的炭粉的粒径小于等于80目。
另外,进入至燃烧室2内的高压蒸汽与喷粉机5喷进燃烧室2内的炭粉的体积配比为3:1。
实施例5
如图1所示,一种生物质联产炭、热、电设备,包括气化炉1、燃烧室2、喷粉机5、磨粉机7和蒸汽锅炉3,气化炉1的出气口与燃烧室2的烟气通道连通,即气化炉1的产生的可燃气体可以进入至燃烧室2的烟气通道内进行燃烧,气化炉1的炭排放口与磨粉机7的进料口相连,即生物质颗粒在气化炉1内气化所产生的炭可以经其炭排放口输送至磨粉机7内,并经磨粉机7进行磨粉处理,磨粉机7的出料口与喷粉机5的进料口连通,即炭能经磨粉机7磨粉处理后被输送至喷粉机5内,喷粉机5的出料口与燃烧室2的烟气通道连通,即喷粉机5能将进入至其内的炭粉喷进燃烧室2的烟气通道内进行燃烧,炭粉的粒径小于等于80目,燃烧室2的出气口与蒸汽锅炉3的进气口连通,即燃烧室2内产生的高温烟气进入至蒸汽锅炉3内进行换热,以产生高温蒸汽,蒸汽锅炉3的蒸汽出口分别与燃烧室2的烟气通道、汽轮机4和供暖管路9相连,蒸汽锅炉3进入燃烧室2内的高温蒸汽,主要用于配合喷入的炭粉进行燃烧反应;蒸汽锅炉3进入汽轮机4内的高温蒸汽,主要用于进行发电;蒸汽锅炉3进入供暖管路9内的高温蒸汽,主要用于进行供暖。
实施例6
本实施例为在实施例5的基础上所进行的进一步改进,具体如下:
生物质联产炭、热、电设备还包括分汽缸8,蒸汽锅炉3的蒸汽出口与分汽缸8的进气口连通,分汽缸8的出气口分别与燃烧室2、汽轮机4和供暖管路9相连,可以合理的分配高温蒸汽。
实施例7
本实施例为在实施例5或6的基础上所进行的进一步改进,具体如下:
生物质联产炭、热、电设备还包括鼓风机11,鼓风机11的出风口通过管道与燃烧室2的烟气通道连通,鼓风机11用于向燃烧室2的烟气通道内鼓入空气,提高燃烧率。
实施例8
本实施例为在实施例5或6或7的基础上所进行的进一步改进,具体如下:
生物质联产炭、热、电设备还包括引风机12,引风机12的进风口与蒸汽锅炉3的出风口连通,引风机12主要用于将气化炉1内产生的可燃气体引入燃烧室2内进行燃烧,以及将燃烧室2内产生的高温烟气引入蒸汽锅炉3内进行热交换。
实施例9
本实施例为在实施例8的基础上所进行的进一步改进,具体如下:
生物质联产炭、热、电设备还包括除尘室6和烟囱10,引风机12的出风口与除尘室6的进风口连通,除尘室6的出风口与烟囱10的进风口连通,以符合国家排放标准,引风机12将蒸汽锅炉3内完成换热的烟气引入除尘室6内进行除尘。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种生物质联产炭、热、电工艺,其特征在于,包括如下步骤:
S100、将生物质颗粒加入气化炉(1)内,进行气化产炭及可燃气体;
S200、可燃气体于燃烧室(2)燃烧后产生高温烟气进入蒸汽锅炉(3)内进行热交换,并产生高压蒸汽,高压蒸汽部分进入燃烧室(2),部分进入汽轮机(4),部分进入供暖管路(9);
S300、气化炉(1)气化所产生的炭经磨粉处理后进入喷粉机(5)内,并由喷粉机(5)喷进燃烧室(2),进入至燃烧室(2)内的高压蒸汽与喷进燃烧室(2)内的炭粉混合,进行燃烧反应,产生氢和甲烷气体,所产生的氢和甲烷气体在燃烧室(2)内爆燃产生热能,热能进入蒸汽锅炉(3)内;
S400、气化炉(1)和燃烧室(2)所产生的炭灰,经加工制成炭肥。
2.根据权利要求1所述的一种生物质联产炭、热、电工艺,其特征在于,还包括如下步骤:
S500、蒸汽锅炉(3)内的烟气进入除尘室(6),净化后通过烟囱(10)排出。
3.根据权利要求1所述的一种生物质联产炭、热、电工艺,其特征在于,所述S100中,气化炉(1)所产生的可燃气体的温度为600~800℃,热值1000~1200Kcal。
4.根据权利要求1所述的一种生物质联产炭、热、电工艺,其特征在于,所述S300中,经喷粉机(5)喷进燃烧室(2)内的炭粉的粒径小于等于80目。
5.根据权利要求1~4任一项所述的一种生物质联产炭、热、电工艺,其特征在于,进入至燃烧室(2)内的高压蒸汽与喷粉机(5)喷进燃烧室(2)内的炭粉的体积配比为3:1。
6.一种生物质联产炭、热、电设备,以用于权利要求1~5任一项所述生物质联产炭、热、电工艺,其特征在于,包括气化炉(1)、燃烧室(2)、喷粉机(5)、磨粉机(7)和蒸汽锅炉(3),所述气化炉(1)的出气口与所述燃烧室(2)的进气口连通,所述气化炉(1)的炭排放口与磨粉机(7)的进料口相连,所述磨粉机(7)的出料口与所述喷粉机(5)的进料口连通,所述喷粉机(5)的出料口与所述燃烧室(2)的烟气通道连通,所述燃烧室(2)的出气口与所述蒸汽锅炉(3)的进气口连通,所述蒸汽锅炉(3)的蒸汽出口分别与所述燃烧室(2)的烟气通道、汽轮机(4)和供暖管路(9)相连。
7.根据权利要求6所述的一种生物质联产炭、热、电设备,其特征在于,还包括分汽缸(8),所述蒸汽锅炉(3)的蒸汽出口与所述分汽缸(8)的进气口连通,所述分汽缸(8)的出气口分别与所述燃烧室(2)、汽轮机(4)和供暖管路(9)相连。
8.根据权利要求6所述的一种生物质联产炭、热、电设备,其特征在于,还包括鼓风机(11),所述鼓风机(11)的出风口通过管道与所述燃烧室(2)的烟气通道连通。
9.根据权利要求6所述的一种生物质联产炭、热、电设备,其特征在于,还包括引风机(12),所述引风机(12)的进风口与所述蒸汽锅炉(3)的出风口连通。
10.根据权利要求9所述的一种生物质联产炭、热、电设备,其特征在于,还包括除尘室(6)和烟囱(10),所述引风机(12)的出风口与所述除尘室(6)的进风口连通,所述除尘室(6)的出风口与所述烟囱(10)的进风口连通。
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