CN116640589A - 一种生物质降碳发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物质发电技术领域，具体是一种生物质降碳发电装置，包括以下部分：生物质中间热解装置，用于将生物质原料热解；电力发电装置，用于产生电力并输送到电网；生物炭回收装置，用于将生物炭从热解装置中分离；生物炭施用装置，用于将生物炭运输到农田，并均匀地撒布在土壤表面或混入土壤中，本发明所具有的有益效果是：可以有效地利用生物质资源，转化为可再生的电力和化学品，同时减少对化石能源的依赖；可以实现碳的负排放，即通过生物炭的土壤封存，将大气中的二氧化碳固定在土壤中，从而降低温室气体的浓度。
Description
技术领域
本发明涉及生物质发电技术领域，具体涉及一种生物质降碳发电装置。
背景技术
生物质降碳发电装置是一种利用生物质作为燃料，通过燃烧过程产生电力的装置，同时能够减少二氧化碳的排放。生物质是指从植物或动物来源的有机物质，如农作物、林木、动物粪便、食品废弃物等。生物质具有可再生、低碳和多样化的特点，是一种重要的清洁能源，生物质降碳发电装置可以采用不同的技术方式，如直接燃烧、气化、液化等，来转化生物质为可燃气体或液体，然后在锅炉、燃气轮机或内燃机中进行燃烧发电。其中，直接燃烧是最常见和成熟的技术方式，可以利用现有的火力发电厂进行改造或混合燃料(即与煤或天然气共同燃烧)，生物质降碳发电装置具有显著的环境效益，因为它可以实现碳的循环利用，即通过植物光合作用吸收大气中的二氧化碳，然后通过燃烧过程释放出来，从而实现碳的平衡或负排放。此外，生物质降碳发电装置还可以利用农业或城市的废弃物，减少垃圾处理的成本和污染问题。
在相关技术中，生物质降碳发电装置也面临着一些技术和经济的挑战，如生物质的收集、运输和储存问题，生物质的低能量密度和高水分含量问题，以及生物质发电的成本竞争力和市场激励问题，为此，我们提出一种生物质降碳发电装置。
本背景技术部分中公开的以上信息仅用于理解本发明构思的背景技术，并且因此，它可以包含不构成现有技术的信息。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种生物质降碳发电装置以解决上述背景技术中提出的生物质降碳发电装置也面临着一些技术和经济的挑战，如生物质的收集、运输和储存问题，生物质的低能量密度和高水分含量问题，以及生物质发电的成本竞争力和市场激励问题的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生物质降碳发电装置，包括以下部分：
生物质中间热解装置，用于将生物质原料在500℃左右的温度下进行热解，产生生物炭、热解气和热解油；
电力发电装置，用于将热解气和热解油作为燃料，通过锅炉、汽轮机和发电机等设备，产生电力并输送到电网；
生物炭回收装置，用于将生物炭从热解装置中分离出来，并进行冷却、干燥和包装等处理；
生物炭施用装置，用于将生物炭运输到农田，并均匀地撒布在土壤表面或混入土壤中；
其中，所述生物质中间热解装置与所述电力发电装置通过管道连接，将热解气和热解油输送到锅炉中；所述生物质中间热解装置与所述生物炭回收装置通过气固分离器或机械筛分器连接，将生物炭从热解反应器中分离出来；所述生物炭回收装置与所述生物炭施用装置通过卡车或拖拉机连接，将包装好的生物炭运输到农田中；所述电力发电装置与电网通过变压器等设备连接，将电能输送到电网中。
作为一种优化的技术方案，所述生物质中间热解装置由进料系统、热解反应器、产品分离系统和排放控制系统组成；
所述进料系统用于将生物质原料(如农作物秸秆、林木碎片等)输送到热解反应器中，通常采用螺旋输送机或气力输送机；
所述热解反应器用于在缺氧条件下对生物质原料进行快速加热和裂解，产生固态的生物炭和气态的热解气；
所述产品分离系统用于将热解反应器出来的热解气进行冷却和凝结，得到液态的热解油和未凝结的非冷凝气；
所述排放控制系统用于对非冷凝气进行清洗和净化，去除其中的尘埃、杂质和有害成分，使其达到排放标准或作为可再利用的能源。
作为一种优化的技术方案，所述电力发电装置由燃料储存系统、燃料输送系统、燃料喷射系统、锅炉系统、汽轮机系统、发电机系统和排放控制系统组成；
所述燃料储存系统用于将从热解装置中得到的热解气和热解油储存在相应的容器中；
所述燃料输送系统用于将储存的热解气和热解油输送到锅炉中；
所述燃料喷射系统用于将热解气和热解油以雾化的形式喷射到锅炉的燃烧室中；
所述锅炉系统用于将喷射的热解气和热解油在缺氧条件下进行完全或不完全的燃烧，产生高温高压的蒸汽，并将其输送到汽轮机中；
所述汽轮机系统用于将蒸汽的压力能转化为机械能，并驱动发电机旋转；
所述发电机系统用于将机械能转化为电能，并通过变压器，将电能输送到电网中；
所述排放控制系统用于对锅炉排出的废气进行清洗和净化。
作为一种优化的技术方案，所述生物炭回收装置由分离系统、冷却系统、干燥系统和包装系统组成；
所述分离系统用于将固态的生物炭从热解反应器中分离出来；
所述冷却系统用于将分离出来的生物炭进行冷却，降低其温度和活性，防止自燃或氧化；
所述干燥系统用于将冷却后的生物炭进行干燥，降低其水分含量，提高其质量和稳定性；
所述包装系统用于将干燥后的生物炭进行包装，便于储存和运输。
作为一种优化的技术方案，所述生物炭施用装置由运输系统、分散系统和混合系统组成；
所述运输系统用于将包装好的生物炭从储存地点运输到施用地点；
所述分散系统用于将运输到的生物炭进行分散，使其均匀地覆盖在土壤表面；
所述混合系统用于将分散后的生物炭与土壤进行混合，使其更好地与土壤结合。
作为一种优化的技术方案，还包括有热解气和热解油的预处理装置，用于对热解气和热解油进行清洗、净化和稳定处理，提高其燃料质量和适应性，减少锅炉的污染和损耗，所述热解气和热解油的预处理装置与生物质中间热解装置和电力发电装置之间连接，将热解气和热解油从热解装置中输送到预处理装置中进行处理，然后输送到锅炉中进行燃烧。
作为一种优化的技术方案，还包括有非冷凝气的再利用装置，用于对锅炉排出的非冷凝气进行压缩、储存或再利用，作为辅助燃料或其他用途，提高能源利用率和经济效益，所述非冷凝气的再利用装置与电力发电装置和排放控制系统之间连接，将非冷凝气从排放控制系统中分离出来，并输送到再利用装置中进行压缩、储存或再利用。
作为一种优化的技术方案，还包括有生物炭的活化装置，用于对生物炭进行活化处理，增加其比表面积和孔隙结构，提高其吸附性能和附加值，所述生物炭的活化装置与生物炭回收装置之间连接，将生物炭从回收装置中输送到活化装置中进行活化处理，然后输送到包装系统中进行包装。
本发明所具有的有益效果是：
可以有效地利用生物质资源，转化为可再生的电力和化学品，同时减少对化石能源的依赖；可以实现碳的负排放，即通过生物炭的土壤封存，将大气中的二氧化碳固定在土壤中，从而降低温室气体的浓度；可以提高农业的生产力和可持续性，因为生物炭可以改善土壤的理化性质，增加水分和养分的保持能力，促进作物的生长和抗逆性；可以节约成本和提高效益，因为本发明采用了多产物的联合制造方式，可以提高资源的利用率和附加值。
附图说明
图1是本发明提供的一种生物质降碳发电装置的连接框图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
本实施例中的一种生物质降碳发电装置，包括以下部分：
生物质中间热解装置，用于将生物质原料在500℃左右的温度下进行热解，产生生物炭、热解气和热解油；
电力发电装置，用于将热解气和热解油作为燃料，通过锅炉、汽轮机和发电机等设备，产生电力并输送到电网；
生物炭回收装置，用于将生物炭从热解装置中分离出来，并进行冷却、干燥和包装等处理；
生物炭施用装置，用于将生物炭运输到农田，并均匀地撒布在土壤表面或混入土壤中；
其中，生物质中间热解装置与电力发电装置通过管道连接，将热解气和热解油输送到锅炉中；生物质中间热解装置与生物炭回收装置通过气固分离器或机械筛分器连接，将生物炭从热解反应器中分离出来；生物炭回收装置与生物炭施用装置通过卡车或拖拉机连接，将包装好的生物炭运输到农田中；电力发电装置与电网通过变压器等设备连接，将电能输送到电网中。
作为一种优化的技术方案，生物质中间热解装置是一种将生物质原料在500℃左右的温度下进行热解，产生生物炭、热解气和热解油的装置。它的结构和工作原理如下：
生物质中间热解装置由进料系统、热解反应器、产品分离系统和排放控制系统组成；
进料系统用于将生物质原料(如农作物秸秆、林木碎片等)输送到热解反应器中，通常采用螺旋输送机或气力输送机等方式；
热解反应器是热解装置的核心部分，用于在缺氧条件下对生物质原料进行快速加热和裂解，产生固态的生物炭和气态的热解气，热解反应器的类型有多种，如固定床、流化床、旋转锥形床、螺旋式床等；
产品分离系统用于将热解反应器出来的热解气进行冷却和凝结，得到液态的热解油和未凝结的非冷凝气，同时，也用于将生物炭从热解反应器中分离出来，并进行冷却、干燥和包装等处理；
排放控制系统用于对非冷凝气进行清洗和净化，去除其中的尘埃、杂质和有害成分，使其达到排放标准或作为可再利用的能源。
作为一种优化的技术方案，电力发电装置是一种利用热解气和热解油作为燃料，通过锅炉、汽轮机和发电机等设备，产生电力并输送到电网的装置，它的结构和工作原理如下：
电力发电装置主要由燃料储存系统、燃料输送系统、燃料喷射系统、锅炉系统、汽轮机系统、发电机系统和排放控制系统组成；
燃料储存系统用于将从热解装置中得到的热解气和热解油储存在相应的容器中，通常采用压缩气罐或密封罐等方式；
燃料输送系统用于将储存的热解气和热解油输送到锅炉中，通常采用管道或泵等方式；
燃料喷射系统用于将热解气和热解油以雾化的形式喷射到锅炉的燃烧室中，通常采用喷嘴或喷枪等方式；
锅炉系统用于将喷射的热解气和热解油在缺氧条件下进行完全或不完全的燃烧，产生高温高压的蒸汽，并将其输送到汽轮机中；
汽轮机系统用于将蒸汽的压力能转化为机械能，并驱动发电机旋转；
发电机系统用于将机械能转化为电能，并通过变压器等设备，将电能输送到电网中；
排放控制系统用于对锅炉排出的废气进行清洗和净化，去除其中的尘埃、杂质和有害成分，使其达到排放标准或作为可再利用的能源。
作为一种优化的技术方案，生物炭回收装置是一种将生物炭从热解装置中分离出来，并进行冷却、干燥和包装等处理的装置，它的结构和工作原理如下：
生物炭回收装置主要由分离系统、冷却系统、干燥系统和包装系统组成；
分离系统用于将固态的生物炭从热解反应器中分离出来，通常采用气固分离器或机械筛分器等方式；
冷却系统用于将分离出来的生物炭进行冷却，降低其温度和活性，防止自燃或氧化，通常采用水冷却器或风冷却器等方式；
干燥系统用于将冷却后的生物炭进行干燥，降低其水分含量，提高其质量和稳定性，通常采用旋转干燥机或流化床干燥机等方式；
包装系统用于将干燥后的生物炭进行包装，便于储存和运输，通常采用压缩机或打包机等方式。
在本实施例中，该生物质降炭发电装置可以有效地利用生物质资源，转化为可再生的电力和化学品，同时减少对化石能源的依赖；可以实现碳的负排放，即通过生物炭的土壤封存，将大气中的二氧化碳固定在土壤中，从而降低温室气体的浓度；可以提高农业的生产力和可持续性，因为生物炭可以改善土壤的理化性质，增加水分和养分的保持能力，促进作物的生长和抗逆性；可以节约成本和提高效益，因为本发明采用了多产物的联合制造方式，可以提高资源的利用率和附加值。
实施例2：
在本实施例中，还包括有热解气和热解油的预处理装置，用于对热解气和热解油进行清洗、净化和稳定处理，提高其燃料质量和适应性，减少锅炉的污染和损耗，热解气和热解油的预处理装置与生物质中间热解装置和电力发电装置之间连接，将热解气和热解油从热解装置中输送到预处理装置中进行处理，然后输送到锅炉中进行燃烧，还包括有非冷凝气的再利用装置，用于对锅炉排出的非冷凝气进行压缩、储存或再利用，作为辅助燃料或其他用途，提高能源利用率和经济效益，非冷凝气的再利用装置与电力发电装置和排放控制系统之间连接，将非冷凝气从排放控制系统中分离出来，并输送到再利用装置中进行压缩、储存或再利用，还包括有生物炭的活化装置，用于对生物炭进行活化处理，增加其比表面积和孔隙结构，提高其吸附性能和附加值，生物炭的活化装置与生物炭回收装置之间连接，将生物炭从回收装置中输送到活化装置中进行活化处理，然后输送到包装系统中进行包装。
具体的，热解气和热解油的预处理装置，包括以下部分：
清洗装置，用于对热解气和热解油进行水洗或酸洗，去除其中的尘埃、杂质和酸性成分，提高其pH值和稳定性；
净化装置，用于对热解气和热解油进行吸附或催化，去除其中的水分、氧化物和芳香族化合物，降低其含氧量和粘度；
稳定装置，用于对热解气和热解油进行加热或添加添加剂，防止其发生聚合或分解，提高其贮存性和适应性；
非冷凝气的再利用装置，包括以下部分：
压缩装置，用于对非冷凝气进行压缩，提高其压力和能量密度，便于储存或输送；
储存装置，用于对压缩后的非冷凝气进行储存，通常采用压缩气罐或储气袋等方式；
再利用装置，用于对储存的非冷凝气进行再利用，作为辅助燃料或其他用途，通常采用锅炉、内燃机或发酵罐等方式；
生物炭的活化装置，包括以下部分：
活化剂制备装置，用于制备活化剂，通常采用水蒸气、二氧化碳、空气或化学试剂等方式；
活化反应器，用于将生物炭与活化剂在高温条件下进行反应，产生具有高比表面积和孔隙结构的活性炭；
活性炭回收装置，用于将活性炭从活化反应器中分离出来，并进行冷却、干燥和包装等处理。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能依次来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种生物质降碳发电装置，其特征在于，包括以下部分：
生物质中间热解装置，用于将生物质原料在500℃左右的温度下进行热解，产生生物炭、热解气和热解油；
电力发电装置，用于将热解气和热解油作为燃料，通过锅炉、汽轮机和发电机等设备，产生电力并输送到电网；
生物炭回收装置，用于将生物炭从热解装置中分离出来，并进行冷却、干燥和包装等处理；
生物炭施用装置，用于将生物炭运输到农田，并均匀地撒布在土壤表面或混入土壤中；
其中，所述生物质中间热解装置与所述电力发电装置通过管道连接，将热解气和热解油输送到锅炉中；所述生物质中间热解装置与所述生物炭回收装置通过气固分离器或机械筛分器连接，将生物炭从热解反应器中分离出来；所述生物炭回收装置与所述生物炭施用装置通过卡车或拖拉机连接，将包装好的生物炭运输到农田中；所述电力发电装置与电网通过变压器等设备连接，将电能输送到电网中。
2.根据权利要求1所述的一种生物质降碳发电装置，其特征在于：所述生物质中间热解装置由进料系统、热解反应器、产品分离系统和排放控制系统组成；
所述进料系统用于将生物质原料(如农作物秸秆、林木碎片等)输送到热解反应器中，通常采用螺旋输送机或气力输送机；
所述热解反应器用于在缺氧条件下对生物质原料进行快速加热和裂解，产生固态的生物炭和气态的热解气；
所述产品分离系统用于将热解反应器出来的热解气进行冷却和凝结，得到液态的热解油和未凝结的非冷凝气；
所述排放控制系统用于对非冷凝气进行清洗和净化，去除其中的尘埃、杂质和有害成分，使其达到排放标准或作为可再利用的能源。
3.根据权利要求1所述的一种生物质降碳发电装置，其特征在于：所述电力发电装置由燃料储存系统、燃料输送系统、燃料喷射系统、锅炉系统、汽轮机系统、发电机系统和排放控制系统组成；
所述燃料储存系统用于将从热解装置中得到的热解气和热解油储存在相应的容器中；
所述燃料输送系统用于将储存的热解气和热解油输送到锅炉中；
所述燃料喷射系统用于将热解气和热解油以雾化的形式喷射到锅炉的燃烧室中；
所述锅炉系统用于将喷射的热解气和热解油在缺氧条件下进行完全或不完全的燃烧，产生高温高压的蒸汽，并将其输送到汽轮机中；
所述汽轮机系统用于将蒸汽的压力能转化为机械能，并驱动发电机旋转；
所述发电机系统用于将机械能转化为电能，并通过变压器，将电能输送到电网中；
所述排放控制系统用于对锅炉排出的废气进行清洗和净化。
4.根据权利要求1所述的一种生物质降碳发电装置，其特征在于：所述生物炭回收装置由分离系统、冷却系统、干燥系统和包装系统组成；
所述分离系统用于将固态的生物炭从热解反应器中分离出来；
所述冷却系统用于将分离出来的生物炭进行冷却，降低其温度和活性，防止自燃或氧化；
所述干燥系统用于将冷却后的生物炭进行干燥，降低其水分含量，提高其质量和稳定性；
所述包装系统用于将干燥后的生物炭进行包装，便于储存和运输。
5.根据权利要求1所述的一种生物质降碳发电装置，其特征在于：所述生物炭施用装置由运输系统、分散系统和混合系统组成；
所述运输系统用于将包装好的生物炭从储存地点运输到施用地点；
所述分散系统用于将运输到的生物炭进行分散，使其均匀地覆盖在土壤表面；
所述混合系统用于将分散后的生物炭与土壤进行混合，使其更好地与土壤结合。
6.根据权利要求1所述的一种生物质降碳发电装置，其特征在于：还包括有热解气和热解油的预处理装置，用于对热解气和热解油进行清洗、净化和稳定处理，提高其燃料质量和适应性，减少锅炉的污染和损耗，所述热解气和热解油的预处理装置与生物质中间热解装置和电力发电装置之间连接，将热解气和热解油从热解装置中输送到预处理装置中进行处理，然后输送到锅炉中进行燃烧。
7.根据权利要求1所述的一种生物质降碳发电装置，其特征在于：还包括有非冷凝气的再利用装置，用于对锅炉排出的非冷凝气进行压缩、储存或再利用，作为辅助燃料或其他用途，提高能源利用率和经济效益，所述非冷凝气的再利用装置与电力发电装置和排放控制系统之间连接，将非冷凝气从排放控制系统中分离出来，并输送到再利用装置中进行压缩、储存或再利用。
8.根据权利要求1所述的一种生物质降碳发电装置，其特征在于：还包括有生物炭的活化装置，用于对生物炭进行活化处理，增加其比表面积和孔隙结构，提高其吸附性能和附加值，所述生物炭的活化装置与生物炭回收装置之间连接，将生物炭从回收装置中输送到活化装置中进行活化处理，然后输送到包装系统中进行包装。
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| CN116640589A true CN116640589A (zh) | 2023-08-25 |
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Family Applications (1)
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2023
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