CN201225195Y

CN201225195Y - 生物秸秆气化联合循环发电系统

Info

Publication number: CN201225195Y
Application number: CNU2008200297906U
Authority: CN
Inventors: 吴中华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2018-07-30

Abstract

本实用新型涉及一种生物秸秆气化联合循环发电系统，该系统包括生物秸秆气化炉颗粒料仓，所述生物秸秆气化炉颗粒料仓通过螺旋输送机连接秸秆气化炉，秸秆气化炉输出端依次连接秸秆气化炉焦油自动分离器、可燃气体冷却器、可燃气体脱硫净化器和可燃气体干燥器到燃气轮机，燃气轮机带动发电机组一；燃气轮机输出端连接燃气轮机尾气回收余热锅炉，燃气轮机尾气回收余热锅炉内设置有螺旋加热管，螺旋加热管连接蒸汽涡轮机和蒸汽冷凝器形成循环回路，蒸汽涡轮机带动发电机组二；蒸汽冷凝器内部设置蒸汽冷凝器冷凝管，蒸汽冷凝器冷凝管连接外部冷却塔形成循环回路。该系统具有能气化轻质生物原料、气化效率高，焦油分离效率高并且发电效率高的优点。

Description

生物秸秆气化联合循环发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种生物秸秆气化联合循环发电系统。

背景技术

当前，在国内外普遍采用的发电系统中包括核能在内的燃煤、燃油、燃气的发电系统所需的天然化石性能源，由于全球经济一体化的影响，使得煤炭石油天然气价格一路飙升，一涨再涨，节节攀升，造成了全球性的能源紧缺，因能源价格的不断上涨而引起的经济危机已严重的威胁到广大发展中国家的安全与发展。而水电风力发电与海洋能发电由于受到地理环境的制约而无法大规模的推广与普及。

再者燃煤、燃油、燃气发电系统对环境也造成了严重的污染，向空气中排放大量温室气体，扩大了全球气候的恶化。

国内外现有的生物秸秆气化炉无法解决轻质生物气化原料例如：葵花籽壳、稻壳、花生壳、棉花籽壳、锯末等气化的问题，并且气化效率、焦油分离效率和发电效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种能气化轻质生物原料、气化效率高，焦油分离效率高并且发电效率高的生物秸秆气化联合循环发电系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种生物秸秆气化联合循环发电系统，包括生物秸秆气化炉颗粒料仓，所述生物秸秆气化炉颗粒料仓底部设置有由螺旋进料机驱动减速电机同轴带动的螺旋输送机，所述螺旋输送机下部输出端通过电动可燃气体止回阀连接秸秆气化炉螺旋输送机，所述秸秆气化炉螺旋输送机由同轴的秸秆气化炉螺旋输送机驱动减速电机驱动，所述秸秆气化炉螺旋输送机的输出端连接秸秆气化炉；

秸秆气化炉下端设置有秸秆气化炉支撑架，所述秸秆气化炉炉体下端为倒锥形的秸秆气化炉下端储灰仓，所述秸秆气化炉下端储灰仓的下端连接有秸秆气化炉储灰仓出渣口可燃气体电动止回阀，所述秸秆气化炉储灰仓出渣口可燃气体电动止回阀下端连接秸秆气化炉储灰仓出渣口；

所述秸秆气化炉下端储灰仓内部设置有连接秸秆气化炉外部风机的秸秆气化炉炉膛送风用进风管，所述秸秆气化炉炉膛送风用进风管内部设置有连接秸秆气化炉外部液化气储罐的液化气管道，所述秸秆气化炉炉膛送风用进风管在炉内的一端设置有秸秆气化炉压风喷口，所述液化气管道在秸秆气化炉炉内一端伸出秸秆气化炉压风喷口处设置有秸秆气化炉点火用液化气出气喷嘴与高压点火头；所述秸秆气化炉炉膛送风用进风管通过焦油回流装置压风储罐用进风管连接焦油回流装置用压风储存罐；

所述秸秆气化炉内储灰仓上端设置有秸秆气化炉下端炉荜，在所述秸秆气化炉炉体中部秸秆气化炉下端炉荜上端设置有秸秆气化炉上端不锈钢微孔隔板，所述秸秆气化炉炉体一侧设置有秸秆气化炉上端人孔盖和秸秆气化炉下端人孔盖，所述秸秆气化炉炉体内部上端设置有秸秆气化炉焦油回流罩；所述秸秆气化炉焦油回流罩通过管道连通外部秸秆气化炉焦油自动分离器；所述秸秆气化炉焦油自动分离器下端设置有焦油自动回流装置，所述焦油自动回流装置连通焦油回流装置用压风储存罐并且连通到秸秆气化炉炉体内；

所述秸秆气化炉焦油自动分离器通过管道依次连接可燃气体冷却器、可燃气体脱硫净化器、可燃气体干燥器和可燃气体储气柜到燃气轮机；

所述储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道一端连接燃气轮机进气口，所述燃气轮机进气口连接燃气轮机；所述燃气轮机通过燃气轮机与交流发电机组联结减速同心轴连接有三相交流发电机组一；三相交流发电机组一上端设置有燃气轮机空气过滤器；所述燃气轮机末端火焰喷射管连通燃气轮机尾气回收余热锅炉，所述燃气轮机尾气回收余热锅炉上端为燃气轮机尾气回收余热锅炉废气排放烟囱；

所述燃气轮机末端火焰喷射管连接燃气轮机尾气回收余热锅炉，燃气轮机尾气回收余热锅炉上端为燃气轮机尾气回收余热锅炉废气排放烟囱，所述燃气轮机尾气回收余热锅炉内部设置有燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气发生器螺旋管，所述燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气发生器螺旋管通过燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气出口连接蒸汽涡轮机高温高压蒸汽进气管和蒸汽涡轮机，所述蒸汽涡轮机通过蒸汽涡轮机余热蒸汽出气管连接到蒸汽冷凝器上设置的蒸汽冷凝器高温蒸汽进气管；所述蒸汽冷凝器内设置有蒸汽冷凝器冷凝管，蒸汽冷凝器冷凝管输入端连接冷却塔冷却水出水管；冷却塔内设置有冷却塔喷淋系统，所述蒸汽冷凝器冷却塔冷却水进水管连接到冷却塔喷淋系统进水管，所述冷却塔输出端的水通过冷却塔冷却水出水管连接到蒸汽冷凝器冷却塔冷却水进水管，所述蒸汽冷凝器冷却塔冷却水进水管连接蒸汽冷凝器冷凝管输入端，冷却塔冷却水出水管与蒸汽冷凝器冷却塔冷却水进水管之间设置有冷却塔循环水泵；所述蒸汽涡轮机排放的蒸汽通过蒸汽涡轮机余热蒸汽出气管连接到蒸汽冷凝器内，经过蒸汽冷凝器再次降温的蒸汽变成水通过蒸汽冷凝器冷却水回流出水管连接到燃气轮机尾气余热锅炉蒸汽加热器进水管，蒸汽冷凝器冷却水回流出水管与燃气轮机尾气余热锅炉蒸汽加热器进水管之间设置有蒸汽冷凝器冷却水循环水泵。

所述液化气管道在秸秆气化炉炉膛送风用进风管外部、连接所述秸秆气化炉点火用液化气储罐的管路上设置有秸秆气化炉点火用电动控制阀；

所述焦油回流装置压风储罐用进风管上设置有焦油回流装置压风储罐用进风管电动控制阀。

所述秸秆气化炉炉体一侧上端设置有伸入炉体内的秸秆气化炉温度传感器、秸秆气化炉可燃气体浓度传感器和秸秆气化炉炉内压力传感器。

所述秸秆气化炉焦油自动分离器和可燃气体冷却器之间的管道内设置有可燃气体流量传感器和可燃气体温度传感器；所述可燃气体冷却器和可燃气体脱硫净化器之间的管道内设置有可燃气体温度传感器；所述可燃气体脱硫净化器和可燃气体干燥器之间的管道内设置有可燃气体流量计量传感器；可燃气体干燥器和可燃气体储气柜之间的管道上设置有生物气体储气柜前置送气用罗茨风机；所述可燃气体储气柜顶端设置有储气柜安全阀和储气柜气体压力传感器；所述可燃气体储气柜通过可燃气体储气柜气体出气管连接储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道；所述可燃气体储气柜气体出气管与储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道连接处设置有可燃气体输出管道三通阀，所述可燃气体储气柜气体出气管上依次设置有可燃气体手动放气阀、可燃气体电动放气阀和可燃气体防回火阻断阀；所述储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道一端连接可燃生物气体放空火炬头，所述可燃生物气体放空火炬头上端设置有可燃生物气体放空火炬头气体喷射头；所述可燃生物气体放空火炬头气体喷射头内设置有可燃生物气体放空火炬气体输送管，所述可燃生物气体放空火炬气体输送管一侧设置有可燃生物气体放空火炬头高压电子点火器。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

(1)对目前国内外无法解决的轻质生物气化原料例如：葵花籽壳、稻壳、花生壳、棉花籽壳、锯末等无法气化的缺点，使用本系统可完全气化裂解。同时对各类木本、草本、竹本、藤本植物的根、茎、叶、果实外壳以及木器加工厂、竹器加工厂、藤器加工厂剩余的边角废料以及园林绿化苗圃剪枝与废弃的树根和建筑工地的淘汰废弃脚手架、模板等稍加加工，达到气化炉输送机允许的秸秆尺寸都可用来气化，都是非常优良的气化原料。

(2)本系统的最大特点就是气化效率高，焦油分离效率高，发电效率高。由于采用国外发达国家领先的成熟的燃汽轮机与汽轮机联合循环高效发电技术，使有限的能源得到充分的再利用，用燃汽轮机在发电过程中从燃汽轮机尾段喷出的高温余热得到再次利用，用来加热废热回收利用锅炉里的高温高压蒸汽发生器螺旋管，产生的高温高压蒸汽再次推动汽轮机发电，是目前国内各地的秸秆气化炉所无法达到的。对当前能源供应紧缺的状况起到一定的缓解作用。

(3)本系统由于采用计算机自动控制处理技术，可大大减少投资商的发电运行成本，可节约大量人力，日常只需要几个经过专业培训的技术人员对本系统的正常运行维护就可以了。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

附图标记说明：

1—生物秸秆气化炉颗 2—生物秸秆颗粒； 3—螺旋进料机驱动减

粒料仓；速电机；

4—螺旋输送机； 5—电动可燃气体止回 6—秸秆气化炉螺旋输

阀；送机驱动减速电机；

7—秸秆气化炉螺旋输 8—秸秆气化炉螺旋输 9—秸秆气化炉炉体；

送机螺杆；送机；

10—秸秆气化炉上端人 11—秸秆气化炉下端人 12—秸秆气化炉下端炉

孔盖；孔盖；荜；

13—秸秆气化炉上端不 14—秸秆气化炉焦油回 15—秸秆气化炉温度传

锈钢微孔隔板；流罩；感器；

16—秸秆气化炉可燃气 17—秸秆气化炉炉内压 18—大型秸秆气化炉钢

体浓度传感器；力传感器；结构支撑架；

21—秸秆气化炉点火用

19—秸秆气化炉下端储 20—秸秆气化炉压风喷

液化气出气喷嘴与高压

灰仓；口；

点火头；

23—秸秆气化炉储灰仓

22—秸秆气化炉储灰仓 24—秸秆气化炉焦油自

出渣口可燃气体电动止

出渣口；动分离器；

回阀；

26—可燃气体脱硫净化

25—可燃气体冷却器； 27—可燃气体干燥器；

器；

28—焦油回流装置用压 29—焦油自动回流装 30—可燃气体流量传感

风储存罐；置；器；

31—可燃气体温度传感 32—可燃气体温度传感 33—可燃气体流量计量

器；器；传感器；

35—秸秆气化炉点火用

34—秸秆气化炉点火用 36—秸秆气化炉点火用

液化气储罐手动放气减

液化气储罐；电动控制阀；

压阀；

39—焦油回流装置压风

37—秸秆气化炉炉膛送 38—秸秆气化炉炉膛送

储罐用进风管电动控制

风用罗茨风机；风用进风管；

阀；

40—焦油回流装置压风

41—罗茨风机； 42—可燃气体储气柜；

储罐用进风管；

43—可燃气体储气柜气 43-1—可燃气体手动放 43-2—可燃气体电动放

体出气管；气阀；气阀；

45—储气柜气体压力传 46—可燃气体防回火阻

44—储气柜安全阀；

感器；断阀；

47—可燃气体输出管道 48—储气柜至燃气轮机

49—燃气轮机进气口；

三通阀；

可燃气体输送管道；

51—燃气轮机末端火焰 52—燃气轮机空气过滤

50—燃气轮机；

喷射管；器；

54—燃气轮机与交流发

53—三相交流发电机组

电机组联结减速同心 55—蒸汽涡轮机；

轴；

56—蒸汽涡轮机余热蒸 57—蒸汽涡轮机高温高 58—三相交流发电机组

汽出气管；压蒸汽进气管；二；

59—蒸汽涡轮机与交流 61—蒸汽冷凝器高温蒸

60—蒸汽冷凝器；

发电机组联结同心轴；汽进气管；

62—蒸汽冷凝器冷却水 63—蒸汽冷凝器冷却塔 64—蒸汽冷凝器冷却塔

回流出水管；冷却水进水管；冷却水出水管；

65—蒸汽冷凝器冷凝 67—冷却塔冷却水出水

66—冷却塔；

管；管；

68—冷却塔喷淋系统进 70—蒸汽冷凝器冷却水

69—冷却塔循环水泵；

水管；循环水泵；

71—燃气轮机尾气余热 72-1—燃气轮机尾气回

72—燃气轮机尾气回收

锅炉蒸汽加热器进水收余热锅炉废气排放烟

余热锅炉；

管；囱；

73—燃气轮机尾气回收 73-1—燃气轮机尾气回

74—可燃生物气体放空

余热锅炉高温高压蒸气收余热锅炉高温高压蒸

火炬电动控制阀；

发生器螺旋管；气出口；

77—可燃生物气体放空

75—可燃生物气体放空 76—可燃生物气体放空

火炬头高压电子点火

火炬头；火炬气体输送管；

器；

78—可燃生物气体放空

火炬头气体喷射头；

具体实施方式

如图1所示的一种生物秸秆气化联合循环发电系统，包括容纳生物秸秆颗粒2的生物秸秆气化炉颗粒料仓1，生物秸秆气化炉颗粒料仓1底部设置有由螺旋进料机驱动减速电机3同轴带动的螺旋输送机4，螺旋输送机4下部输出端通过电动可燃气体止回阀5连接秸秆气化炉螺旋输送机8输入端，秸秆气化炉螺旋输送机8由同轴的秸秆气化炉螺旋输送机驱动减速电机6驱动，秸秆气化炉螺旋输送机8输出端连接秸秆气化炉炉体9，秸秆气化炉螺旋输送机8内的秸秆气化炉螺旋输送机螺杆7推动生物秸秆颗粒2进入秸秆气化炉炉体9。

秸秆气化炉炉体9下端设置有大型秸秆气化炉钢结构支撑架18，秸秆气化炉炉体9下端为倒锥形的秸秆气化炉下端储灰仓19，秸秆气化炉下端储灰仓19下端连接有秸秆气化炉储灰仓出渣口可燃气体电动止回阀23，秸秆气化炉储灰仓出渣口可燃气体电动止回阀23下端连接秸秆气化炉储灰仓出渣口22；

秸秆气化炉下端储灰仓19内部设置有连接秸秆气化炉炉膛送风用罗茨风机37的秸秆气化炉炉膛送风用进风管38，秸秆气化炉炉膛送风用进风管38内部设置有连接秸秆气化炉点火用液化气储罐34的液化气管道，秸秆气化炉炉膛送风用进风管38在炉内的一端设置有锥形的秸秆气化炉压风喷口20，所述液化气管道在炉内的一端伸出秸秆气化炉压风喷口20处设置有秸秆气化炉点火用液化气出气喷嘴与高压点火头21；秸秆气化炉点火用液化气储罐34上端设置有秸秆气化炉点火用液化气储罐手动放气减压阀35；所述液化气管道在秸秆气化炉炉膛送风用进风管38外部、连接秸秆气化炉点火用液化气储罐34的管路上设置有秸秆气化炉点火用电动控制阀36；秸秆气化炉炉膛送风用进风管38通过焦油回流装置压风储罐用进风管40连接焦油回流装置用压风储存罐28，焦油回流装置压风储罐用进风管40上设置有焦油回流装置压风储罐用进风管电动控制阀39；

秸秆气化炉下端储灰仓19上端设置有秸秆气化炉下端炉荜12，秸秆气化炉螺旋输送机8送料进入秸秆气化炉下端炉荜12上，在秸秆气化炉炉体9中部秸秆气化炉下端炉荜12上端设置有秸秆气化炉上端不锈钢微孔隔板13，秸秆气化炉炉体9一侧设置有秸秆气化炉上端人孔盖10、秸秆气化炉下端人孔盖11，秸秆气化炉炉体9一侧上端设置有伸入炉体内的秸秆气化炉温度传感器15、秸秆气化炉可燃气体浓度传感器16和秸秆气化炉炉内压力传感器17；秸秆气化炉炉体9内部上端设置有秸秆气化炉焦油回流罩14；秸秆气化炉焦油回流罩14通过管道连通外部秸秆气化炉焦油自动分离器24；秸秆气化炉焦油自动分离器24下端设置有焦油自动回流装置29，焦油自动回流装置29连通焦油回流装置用压风储存罐28并且连通到秸秆气化炉炉体9内；

秸秆气化炉焦油自动分离器24通过管道依次连接可燃气体冷却器25、可燃气体脱硫净化器26、可燃气体干燥器27和可燃气体储气柜42；秸秆气化炉焦油自动分离器24和可燃气体冷却器25之间的管道内设置有可燃气体流量传感器30和可燃气体温度传感器31；可燃气体冷却器25和可燃气体脱硫净化器26之间的管道内设置有可燃气体温度传感器32；可燃气体脱硫净化器26和可燃气体干燥器27之间的管道内设置有可燃气体流量计量传感器33；可燃气体干燥器27和可燃气体储气柜42之间的管道上设置有生物气体储气柜前置送气加压用罗茨风机41；可燃气体储气柜42顶端设置有储气柜安全阀44和储气柜气体压力传感器45；可燃气体储气柜42通过可燃气体储气柜气体出气管43连接储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道48；可燃气体储气柜气体出气管43与储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道48连接处设置有可燃气体输出管道三通阀47，可燃气体储气柜气体出气管43上依次设置有可燃气体手动放气阀43-1、可燃气体电动放气阀43-2和可燃气体防回火阻断阀46；储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道48一端连接可燃生物气体放空火炬头75，可燃生物气体放空火炬头75上端设置有可燃生物气体放空火炬头气体喷射头78；可燃生物气体放空火炬头气体喷射头78内设置有可燃生物气体放空火炬气体输送管76，可燃生物气体放空火炬气体输送管76一侧设置有可燃生物气体放空火炬头高压电子点火器77。

储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道48一端连接燃气轮机进气口49，燃气轮机进气口49连接燃气轮机50；燃气轮机50通过燃气轮机与交流发电机组联结减速同心轴54连接有5MW/10000V/50HZ三相交流发电机组一53；5MW/10000V/50HZ三相交流发电机组一53上端设置有燃气轮机空气过滤器52；燃气轮机50输出端连接燃气轮机尾气回收余热锅炉72，燃气轮机末端火焰喷射管51连通燃气轮机尾气回收余热锅炉72，燃气轮机尾气回收余热锅炉72上端为燃气轮机尾气回收余热锅炉废气排放烟囱72-1，

燃气轮机末端火焰喷射管51连接燃气轮机尾气回收余热锅炉72，燃气轮机尾气回收余热锅炉72上端为燃气轮机尾气回收余热锅炉废气排放烟囱72-1，燃气轮机尾气回收余热锅炉72内部设置有燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气发生器螺旋管73，燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气发生器螺旋管73通过燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气出口73-1连接蒸汽涡轮机高温高压蒸汽进气管57和蒸汽涡轮机55，蒸汽涡轮机55通过蒸汽涡轮机余热蒸汽出气管56连接到蒸汽冷凝器60上设置的蒸汽冷凝器高温蒸汽进气管61；蒸汽冷凝器60内设置有蒸汽冷凝器冷凝管65，蒸汽冷凝器冷凝管65输出端连接蒸汽冷凝器冷却塔冷却水出水管64；蒸汽冷凝器冷却塔冷却水出水管64连接到冷却塔66内的冷却塔喷淋系统进水管68，冷却塔66输出端的水通过冷却塔冷却水出水管67连接到蒸汽冷凝器冷却塔冷却水进水管63，蒸汽冷凝器冷却塔冷却水进水管63连接蒸汽冷凝器冷凝管65输入端，冷却塔冷却水出水管67与蒸汽冷凝器冷却塔冷却水进水管63之间设置有冷却塔循环水泵69；蒸汽涡轮机55排放的余热蒸汽通过蒸汽涡轮机余热蒸汽出气管56连接到蒸汽冷凝器60内，经过蒸汽冷凝器60再次降温的蒸汽变成水通过蒸汽冷凝器冷却水回流出水管62连接到燃气轮机尾气余热锅炉蒸汽加热器进水管71，蒸汽冷凝器冷却水回流出水管62与燃气轮机尾气余热锅炉蒸汽加热器进水管71之间设置有蒸汽冷凝器冷却水循环水泵70。

工作原理：

经过粉碎后的各类植物秸秆被皮带输送机输送至生物秸秆气化炉颗粒料仓1，大量生物秸秆颗粒2堆积在锥形料仓的螺旋输送机4的螺杆上边，等待处理。这时启动系统中的螺旋进料机驱动减速电机3，大量颗粒原料源源不断的通过螺旋输送机4及电动可燃气体止回阀5进入到秸秆气化炉螺旋输送机8，被秸秆气化炉螺旋输送机8输送到全密闭的秸秆气化炉炉体9炉膛内部的秸秆气化炉下端炉荜12上面，一直到达顶部的秸秆气化炉上端不锈钢微孔隔板13挡住为止，炉膛内部的原料在外部不断输送原料的挤压下而被挤实，这时秸秆气化炉炉膛送风用罗茨风机37启动，把强大的自然风通过秸秆气化炉炉膛送风用进风管38输送到秸秆气化炉炉体9下端的秸秆气化炉压风喷口20，给炉内增加适当新鲜空气，为气化炉的点火做好准备，然后打开秸秆气化炉点火用液化气储罐34的秸秆气化炉点火用液化气储罐手动放气减压阀35，开启秸秆气化炉点火用电动控制阀36，点火用液化气通过秸秆气化炉炉膛送风用进风管38内部的液化气进气管输送至秸秆气化炉点火用液化气出气喷嘴与高压点火头21，同时被高压电子点火器点燃气化炉下端的喷头，液化气火焰在新鲜空气的助燃下火焰开始穿过秸秆气化炉下端炉荜12点燃秸秆颗粒，在连续几分钟的不断点燃下，生物秸秆颗粒2在炉膛内开始燃烧，这时关闭秸秆气化炉点火用液化气储罐手动放气减压阀35和秸秆气化炉点火用电动控制阀36，停止点火和液化气给气。只为秸秆气化炉炉体9内部输送强大的自然风助燃，因为是在密闭的炉膛内部完成缺氧的条件下燃烧，这种燃烧实际上是对植物秸秆内部的碳氢进行分解的过程.

其化学反应方程式如下：

C+O₂＝CO₂ 2C+O₂＝2CO

2H₂O+C＝CO₂+2H₂ 2CO+O₂＝2CO₂

H₂O+CO＝CO₂+H₂ CO₂+C＝2CO

CH₄+CO₂＝2CO+2H₂ C+2H₂＝CH₄

CO+3H₂＝CH₄+H₂O 2H₂+O₂＝2H₂O

将固体生物质转化为气体燃料的过程称为生物质气化。生物质中的碳元素质量分数约为62％，其次为氢、氮、氧、镁、硅、磷、鉀、钙等元素，植物秸秆的有机成分以纤维素，半纤维素为主，质量分数约为76％。这些原料在缺氧的条件下加热，使之发生复杂的热化学反应能量转换过程，它的基本原理是含碳物质在密闭的容器中不充分氧化燃烧的情况下，经干馏热解及热化学氧化反应产生的一种可燃混合气体，混合气体的主要成分含有一氧化碳、氢气、甲烷、乙烷、丙烷等，再经过供风助燃，达到理想的、科学的助燃效果。

根据中国质量监督检验站对生物质燃气的监测结果得知：

可燃气体中含氢15.27％、氧3.12％、氮56.22％、甲烷1.57％、一氧化碳9.76％、二氧化碳13.75％、乙烯0.10％、乙烷0.13％、丙烷0.03％、丙稀0.05％，合计100％。

由于是在缺氧的条件下燃烧所以产生大量烟雾，这时的烟雾穿过秸秆气化炉上端不锈钢微孔隔板13而进入到秸秆气化炉炉体9上端的秸秆气化炉焦油回流罩14的外部，烟雾中含有大量水蒸气，焦油，可燃气体等诸多成分，烟雾经过秸秆气化炉焦油回流罩14上端环绕回秸秆气化炉焦油回流罩14下端，其中有部分焦油顺着焦油回流罩滴落到炉膛内部，完成第一次的焦油分离，然后剩余的烟雾顺着秸秆气化炉焦油回流罩14下端环绕而进入到秸秆气化炉焦油自动分离器24进行再次焦油分离，在通往秸秆气化炉焦油自动分离器24的焦油回流装置用压风储存罐28管道电动阀门打开，秸秆气化炉炉膛送风用罗茨风机37吹出的强大风压经过管道把其中部分风输送到秸秆气化炉焦油自动分离器24焦油回流装置用压风储存罐28里，然后焦油回流装置用压风储存罐28里的风压顺着焦油回流装置用压风储存罐28出口吹向焦油自动分离装置29，由于强大的风压焦油顺着焦油自动分离装置29进入到秸秆气化炉炉体9内部，这样把其中焦油分离器里滴落的焦油强制吹向秸秆气化炉炉体9内部进行再次气化裂解，在秸秆气化炉焦油自动分离器24里完成大部分的分离，这样完成了焦油的第二次分离过程，剩余极少量的焦油与可燃气体一同进入到可燃气体冷凝器25，可燃气体脱硫净化器26、可燃气体干燥器27里再次进行过滤，经过如此三次反复过滤分离，焦油与硫化氢等物质几乎被彻底分离干净，然后被生物气体储气柜前置送气用罗茨风机41输送到可燃气体储气柜42里储存待用。进入到燃气轮机50的燃烧室内部是完全纯净的可燃生物气体。经过上述一系列的技术措施的实施，可有效地保证了本系统的安全运行，尤其对燃气轮机50这种高技术含量的设备可大大提高设备的使用寿命，有效的延长燃气轮机50的大修时间。

可燃气体储气柜42中的可燃气体经过可燃气体储气柜气体出气管43，可燃气体手动放气阀43-1，可燃气体电动放气阀43-2，可燃气体防回火阻断阀46，可燃气体输出管道三通阀47，储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道48后进入到燃气轮机50的燃气轮机进气口49，新鲜空气经过燃气轮机空气过滤器52进入到燃气轮机50的燃烧室混合后被高压火花塞点燃，强大的火焰气流推动燃气轮机涡轮叶片高速旋转工作，同时燃气轮机50主轴带动减速机，减速机输出轴带动5MW/10000V/50HZ三相交流发电机组一53开始源源不断地向外输出强大的电流。

经过燃气轮机末端火焰喷射管51喷出的强大气流与火焰余热，再次被用来加热燃气轮机尾气回收余热锅炉72里的燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气发生器螺旋管73，经过蒸汽冷凝器60的冷却水出水口被蒸汽冷凝器冷却水循环水泵70加压输送到燃气轮机尾气回收余热锅炉72的燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气发生器螺旋管73的燃气轮机尾气余热锅炉蒸汽加热器进水管71，冷却水经过燃气轮机尾气余热锅炉蒸汽加热器进水管71进入到燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气发生器螺旋管73被燃气轮机尾喷管喷出的强大余热火焰再次加热，冷却水在燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气发生器螺旋管73内部被不断加热产生高温高压蒸汽，高温高压蒸汽经过燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气出口73-1进入到蒸汽涡轮机55的蒸汽涡轮机高温高压蒸汽进气管57，这时高温高压蒸汽开始推动蒸汽涡轮机55叶片旋转工作，蒸汽涡轮机55主轴带动与交流发电机相连的蒸汽涡轮机与交流发电机组联结同心轴59，推动5MW/10000V/50HZ三相交流发电机组二58旋转发电。

在蒸汽涡轮机55里推动涡轮叶片的高温高压蒸汽被高速旋转的涡轮叶片离心力的作用下，气温气压迅速下降，作过功的余热蒸汽经过蒸汽涡轮机55的出气口56进入到蒸汽冷凝器60的蒸汽冷凝器高温蒸汽进气管61，蒸汽冷凝器60内部的蒸汽冷凝器冷凝管65与冷却塔喷淋系统进水管68相连，冷却塔循环水泵69开始旋转工作，把冷却塔内部喷淋系统滴落下来的冷却水再经过循环水泵69输送到蒸汽冷凝器冷凝管65，这样如此反复不断地循环，把蒸汽涡轮机55尾端排出的余热蒸汽经过蒸汽冷凝器冷凝管65把大量热量带走输送到冷却塔66的喷淋系统，达到冷却的目的，在蒸汽冷凝器60里被冷却的蒸汽变成液态水被蒸汽冷凝器冷却水循环水泵70再次输送到燃气轮机尾气回收余热锅炉72循环加热，如此重复上述工作，反复不断的循环完成蒸汽涡轮机55的运行发电周期。

当电厂运行期间遇到大修或紧急情况时，因秸秆气化炉炉体9内部以及整个过滤净化环节系统，可燃气体储气柜42内部都存储有大量可燃生物气体，本系统中的计算机处理器可自动关闭正在运行的燃气轮机50与蒸汽涡轮机55，同时开启管道上的可燃生物气体放空火炬电动控制阀74，剩余气体进入到可燃生物气体放空火炬头75，这时可燃生物气体放空火炬头75被可燃生物气体放空火炬头高压电子点火器77点燃，至到燃烧完可燃气体储气柜42中的所有气体为止。

本生物秸秆气化系统在吸收了国内外各类秸秆气化炉的优缺点基础上，根据我国的实际情况开发设计的一种全新的高效的多功能气化系统。它不同于目前国内市场普遍使用的秸秆气化炉存在的许多缺点和不足。该系统自动化程度高，完全依赖计算机处理器进行全过程的自动监控运行。

该系统特别适合气化各类轻质植物，如葵花籽壳、稻壳、麦壳、花生壳、栗子壳、锯末、刨花、稻草、麦草、谷草、苞谷秆、高粱秆、棉花籽壳、甘蔗渣、芝麻秆、棉花秆、以及干牛粪、羊粪等等，也可气化植物密度很高的木本植物树根、树枝、树权等等，同时还可与少量煤混合气化效果会更好。本气化炉由于采取了一系列的先进气化技术与工艺，在性能上优于国内各地目前所使用的各种下吸式固定床秸秆气化炉，目前国内外一些著名的研究可再生能源的科研单位还无法气化这类轻质植物如稻壳、麦壳、葵花籽壳、花生壳等。再者另一个无法有效解决的问题就是植物秸秆在气化过程中植物焦油含量过高，无法有效的分离焦油，致使在严寒的冬季在寒冷的北方地区经常出现焦油不断沉积堵塞供气管道的问题，需经常进行清除焦油的处理，否则无法正常使用。

使用本系统处理植物秸秆气化净化，从根本上彻底解决和杜绝了植物秸秆在气化过程中出现的焦油难以处理的问题。该技术目前在国内外处于绝对领先的地位。

在本系统中秸秆气化炉上端不锈钢微孔隔板13能有效的防止植物秸秆在气化过程中出现下部送风时，强大的风压把这些轻质植物秸秆颗粒吹向气化炉顶端的秸秆气化炉焦油回流罩14或通过秸秆气化炉焦油回流罩14把这些植物秸秆颗粒吹向秸秆气化炉焦油自动分离器24里边，设备将无法正常运行，所以我们设置秸秆气化炉上端不锈钢微孔隔板13的目的是阻止强大的风压把这些植物秸秆颗粒吹向秸秆气化炉炉体9顶端，秸秆气化炉螺旋输送机8把植物秸秆颗粒输送到秸秆气化炉炉体9内部，通过秸秆气化炉上端不锈钢微孔隔板13把这些植物秸秆颗粒阻挡在秸秆气化炉炉体9下端的气化区里，不断被秸秆气化炉螺旋输送机8输入的植物秸秆颗粒被牢牢的挤实在秸秆气化炉炉体9下端的气化区，在气化区里被气化成可燃气体与焦油等。

焦油分离的四个步骤：

第一步：在秸秆气化炉炉体9下端的气化区里被气化的植物秸秆初期产生的焦油直接被尚未进行气化的秸秆直接吸收了一部分。

第二步：其余的可燃气体穿过秸秆气化炉上端不锈钢微孔隔板13绕到秸秆气化炉焦油回流罩14上端后又返回到秸秆气化炉焦油回流罩14下端，部分焦油经过秸秆气化炉焦油回流罩14滴落在秸秆气化炉上端不锈钢微孔隔板13上边，通过秸秆气化炉上端不锈钢微孔隔板13又返回到植物秸秆颗粒上面再次被气化裂解。

第三步：经过秸秆气化炉焦油回流罩14下端的烟雾通道进入到秸秆气化炉焦油自动分离器24里，秸秆气化炉焦油自动分离器24内部设置有焦油自动分离器储风罐，焦油自动分离器储风罐里强大的风压通过焦油自动分离器储风罐上端的出风口吹向焦油回流装置29，特殊设计的焦油回流装置29产生的负压把自动分离出来的焦油强制吹向秸秆气化炉炉体9内部，焦油被再次裂解气化。

第四步：剩余的极少量残存在可燃气体中的焦油被可燃气体脱硫净化器26再次过滤，最后焦油被全部分离干净彻底。使用这种纯净的可燃气体不仅可用来为客户提供烹饪、烧水用可燃气体，而且还可用来推动燃气轮机50与活塞内燃式可燃气体发动机用来发电。避免发动机燃烧室出现大量积碳和焦油，否则影响发动机正常运行。因燃气轮机50是一种技术含量非常高的特殊设备，所以它对可燃气体纯净度的要求非常严格，目前在国内所有的植物秸秆气化炉生产厂商还无法做到这点。这是本系统的先进之处所在。

本系统因为采用全密闭立式上吸式固定床结构，为防止秸秆气化炉炉体9内部的可燃气体从秸秆气化炉螺旋输送机8或秸秆气化炉储灰仓出渣口22里泄露出去，为安全生产带来隐患，所以本系统采用电动可燃气体止回阀5和秸秆气化炉储灰仓出渣口可燃气体电动止回阀23，把可燃气体阻挡在秸秆气化炉炉体9内部，而不影响自动进料与除渣，从而保持炉内气压、温度稳定，维持植物秸秆气化裂解过程所需的环境条件。

本系统的秸秆气化炉上端人孔盖10和秸秆气化炉下端人孔盖11设计也是考虑多种因素，第一：为以后设备大修或更换部件提供检修人员携带工具可任意进出秸秆气化炉炉体9内部更换部件。第二：一旦本系统根据客户的要求变更气化原料，使用大型的树枝，树权，树根以及建筑工地报废的竹跳板或建筑模板，对这些大块规格的原料稍作加工即可送入炉体进行气化，对秸秆气化炉上端人孔盖10和秸秆气化炉下端人孔盖11进行简单改装就成为专用原料输送口。而不影响该设备的正常使用功能。

系统首次采用可燃气体防回火阻断阀46，其目的就是防止可燃气体在正常发电运行过程中突然出现的意外，发动机燃烧室里的火焰经过管道返回到储气柜而造成可能的储气柜爆炸。安装可燃气体防回火阻断阀46的目的就是把可能出现的意外阻挡在储气柜外部，把危险隐患消灭在萌芽状态。

由于本系统在国内率先采用燃气轮机50与蒸汽涡轮机55联合循环发电方式，采用燃气轮机50与蒸汽涡轮机55联合循环形式可极大的提高发电效率，把燃气轮机50在旋转过程中产生的高温尾喷管喷出的火焰被燃气轮机尾气回收余热锅炉72再次利用，利用燃气轮机末端火焰喷射管51喷出的高温火焰来加热燃气轮机尾气回收余热锅炉72内部的燃气轮机尾气回收余热锅炉高温高压蒸气发生器螺旋管73，产生的高温高压蒸汽用来推动蒸汽涡轮机55旋转发电。采用这种燃气轮机50与蒸汽涡轮机55联合循环发电方式，初期一次性投资略高，但从长远考虑它的设备运行成本与发电效率大大提高，是常规燃煤、燃油、燃气电厂所无法相比的，而且它的原料来源广泛，全国各地农村都有，随处可见。就地取材，因地制宜。一吨经过加工的原料成本大约在100元左右，两吨秸秆所产生的热量相当于一吨标准煤燃烧产生的热量。而目前我国煤炭价格一路飙升、一涨再涨，使得很多热电厂无法维持正常运行，纷纷关闭，尤其小型燃煤电厂因空气污染严重被国家发改委与国家环保总局责令强制关闭，而我国是一个农业大国，每年产生的植物秸秆达数百亿吨，这是一笔非常宝贵的可再生能源，如果能得到充分的开发利用，那将是对环境保护，减缓能源危机，减轻农民负担提供一个崭新的途径和方法，它的未来充满无限广阔的发展前景。

由于本系统采用先进的计算机处理技术，计算机处理器对整个系统运行全过程实行自动监控处理，对所有仪器仪表、温度、压力、流量、可燃气体浓度等传感器进行自动跟踪监测，并随时把监测的数据反馈回本系统的主控制中心的计算机处理器，由计算机处理后把全部信息显示在总控制屏各类仪器仪表上面，同时把处理信息反馈回相关的电动执行元件上边，从而控制所有电动设备按照计算机处理器发回的指令要求进行运行。

Claims

1.一种生物秸秆气化联合循环发电系统，其特征在于包括生物秸秆气化炉颗粒料仓，所述生物秸秆气化炉颗粒料仓底部设置有由螺旋进料机驱动减速电机同轴带动的螺旋输送机，所述螺旋输送机下部输出端通过电动可燃气体止回阀连接秸秆气化炉螺旋输送机，所述秸秆气化炉螺旋输送机由同轴的秸秆气化炉螺旋输送机驱动减速电机驱动，所述秸秆气化炉螺旋输送机的输出端连接秸秆气化炉；

2.根据权利要求1所述的生物秸秆气化联合循环发电系统，其特征在于所述液化气管道在秸秆气化炉炉膛送风用进风管外部、连接所述秸秆气化炉点火用液化气储罐的管路上设置有秸秆气化炉点火用电动控制阀；

3.根据权利要求1所述的生物秸秆气化联合循环发电系统，其特征在于所述焦油回流装置压风储罐用进风管上设置有焦油回流装置压风储罐用进风管电动控制阀。

4.根据权利要求1所述的生物秸秆气化联合循环发电系统，其特征在于所述秸秆气化炉炉体一侧上端设置有伸入炉体内的秸秆气化炉温度传感器、秸秆气化炉可燃气体浓度传感器和秸秆气化炉炉内压力传感器。

5.根据权利要求1所述的生物秸秆气化联合循环发电系统，其特征在于所述秸秆气化炉焦油自动分离器和可燃气体冷却器之间的管道内设置有可燃气体流量传感器和可燃气体温度传感器；所述可燃气体冷却器和可燃气体脱硫净化器之间的管道内设置有可燃气体温度传感器；所述可燃气体脱硫净化器和可燃气体干燥器之间的管道内设置有可燃气体流量计量传感器；可燃气体干燥器和可燃气体储气柜之间的管道上设置有生物气体储气柜前置送气用罗茨风机；所述可燃气体储气柜顶端设置有储气柜安全阀和储气柜气体压力传感器；所述可燃气体储气柜通过可燃气体储气柜气体出气管连接储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道；所述可燃气体储气柜气体出气管与储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道连接处设置有可燃气体输出管道三通阀，所述可燃气体储气柜气体出气管上依次设置有可燃气体手动放气阀、可燃气体电动放气阀和可燃气体防回火阻断阀；所述储气柜至燃气轮机可燃气体输送管道一端连接可燃生物气体放空火炬头，所述可燃生物气体放空火炬头上端设置有可燃生物气体放空火炬头气体喷射头；所述可燃生物气体放空火炬头气体喷射头内设置有可燃生物气体放空火炬气体输送管，所述可燃生物气体放空火炬气体输送管一侧设置有可燃生物气体放空火炬头高压电子点火器。