CN205939108U - 生物质气化发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物质气化发电装置，包括：贮仓，其内设置有容纳生物质颗粒的空腔；进料罐，其与贮仓连通；螺旋输送机，螺旋输送机的进料口与进料罐的出料口连通；流化床气化炉，流化床气化炉的进料口与螺旋输送机的出料口连通；旋风分离器，旋风分离器的进气口与流化床气化炉的燃气出口连通，旋风分离器的排灰口与流化床气化炉的进料口连通；热交换器，热交换器的热介质入口与旋风分离器的出气口连通；燃煤锅炉，其与热交换器的燃气出口连通。本实用新型能将生物质颗粒通过气化产生的燃气送入大型燃煤锅炉中，与燃煤混合燃烧发电，节约了发电所需的燃煤量，燃烧产生的CO₂量减少，能减轻CO₂产生的温室效应，降低电厂NO_X的排放。

Description

生物质气化发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置。更具体地说，本实用新型涉及一种生物质气化发电装置。

背景技术

利用生物质能发电是生物质利用的一种重要方式，也是国家近些年大力提倡与鼓励的生物质利用方式。生物质发电技术主要分为生物质直燃发电、生物质混合燃烧发电、生物质气化发电。

生物质直燃发电的基本原理是生物质在生物质锅炉中直接燃烧产生蒸汽，利用产生的蒸汽推动汽轮发电机系统进行发电，在原理上与燃煤锅炉火力发电十分类似。通常直燃发电系统的构成包括生物质燃料收集系统、燃料预处理系统、燃料储存系统、燃烧系统、热力系统和烟气处理系统等。生物质直燃发电技术与生物质气化发电技术的主要差别在于燃烧系统和热力系统。直燃发电的规模较大，目前已运行的装置规模为2～50MW，但其投资成本高，需配置大量的运营维护人员，存在严重的碱金属腐蚀及锅炉结焦的问题，对于发电系统的连续运行极为不利，燃烧产生的烟气含有一定量的硫化物和NO_X，随着环保政策的收紧，会增加电厂环保方面的投入。生物质直燃厂规模不适宜配置高功率参数的发电机组，综合发电效率仅为21～25％。

生物质混合燃烧发电是指将生物质燃料应用于燃煤电厂，与燃煤混合一起作为燃料发电，产生蒸汽，带动蒸汽轮机发电。生物质与燃煤混合燃烧发电并非适用于所有燃煤电厂，混烧还存在一些问题，如混烧比例问题，生物质含水量高，与煤混烧后锅炉产生的烟气量较大，直接采用现有锅炉，烟气超过一定限度会使原有换热器很难适应。除此之外，生物质中含有碱金属，容易引起原电厂脱硝催化剂的失活。且生物质较低的熔点，在燃烧过程中会造成锅炉的结焦以及换热器的高温腐蚀。

生物质气化发电是将生物质通过热化学方法转化为气体燃料后直接送入锅炉、内燃发电机、燃气机等的燃烧室中燃烧发电。按规模划分，生物质气化发电包括小型气化发电、中型气化发电和大型气化发电。小型气化发电，采用简单的气化-内燃机发电工艺，发电效率一般在14～25％，且发电规模一般小于3MW；中型气化发电采用气化内燃机(或燃气轮机)发电，并带有余热回收系统，综合发电效率可达到25～35％。大规模的气化-燃气轮机联合循环发电系统(IGCC)，能耗比常规的低，总体效率高于40％，但关键技术仍未成熟。传统的生物质气化发电技术工艺流程长，需要配套建设发电系统、全套燃料输送系统、锅炉、汽轮机、发电机及其辅助系统、电网输出系统等，投资成本较高，并且存在焦油含量高、堵塞设备及管道的问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型的还一个目的是提供一种生物质气化发电装置，其将生物质颗粒通过气化产生的燃气送入大型燃煤锅炉中，与燃煤混合燃烧发电，节约了发电所需的燃煤量，燃烧产生的CO₂量减少，能减轻CO₂产生的温室效应，并且燃气中主要成分为CO、H₂、CH₄这些还原性气体，能够降低电厂NO_X的排放。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种生物质气化发电装置，包括：

贮仓，其内设置有容纳生物质颗粒的空腔；

锁斗，锁斗的进料口与贮仓的出料口连通；

进料罐，进料罐的进料口与锁斗的出料口连通；

螺旋输送机，其内部封闭，螺旋输送机的进料口与进料罐的出料口连通；

流化床气化炉，流化床气化炉的进料口与螺旋输送机的出料口连通；

旋风分离器，旋风分离器的进气口与流化床气化炉的燃气出口连通，旋风分离器的排灰口与流化床气化炉的进料口连通；

热交换器，热交换器的热介质入口与旋风分离器的出气口连通；

燃煤锅炉，其与热交换器的燃气出口连通。

优选的是，所述的生物质气化发电装置中，所述贮仓内设置有搅拌装置。

优选的是，所述的生物质气化发电装置中，所述贮仓的上部为圆柱体形，所述贮仓的下部的直径逐渐缩小呈圆锥形，在所述贮仓的下部设置有所述搅拌装置，所述搅拌装置包括至少一个桨叶。

优选的是，所述的生物质气化发电装置中，所述桨叶的数量为1～4个，当所述桨叶的数量为2个时，2个桨叶在一条直线上，当所述桨叶的数量为3个或4个时，3个或4个桨叶在所述贮仓的下部等间距设置，且位于同一个圆周上。

优选的是，所述的生物质气化发电装置中，所述螺旋输送机中的螺杆靠近螺旋输送机的进料口一端的初始螺距为200～400mm，并向着螺旋输送机的出料口一端按初始螺距的5％的比例逐渐减小至初始螺距的50％后，保持不变。

优选的是，所述的生物质气化发电装置中，所述流化床气化炉的进料口的数量为1～4个。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1、本实用新型可通过锁斗对生物质颗粒进行加压，加压后的生物质颗粒气化强度和气化效率高，未燃尽的大颗粒物通过旋风分离器分离出来后，重新返回流化床气化炉进行再次气化，大大提高了生物质的气化效率，使生物质颗粒的处理量大小可调。

2、本实用新型对生物质原料的适应性增强，可利用各种热值的生物质原料进行气化发电。

3、采用本实用新型进行发电，环保和经济效益好，生成的燃气经过除尘、回收热量后进入燃煤锅炉与燃煤一起燃烧发电，节约了发电所需的燃煤量，燃烧产生的CO₂量减少，减轻了CO₂产生的温室效应，并且燃气中的主要成分为CO、H₂、CH₄这些还原性气体，能够降低电厂NO_X的排放。

4、采用本实用新型进行发电，能节约设备的运行成本，生物质气化产生的燃气燃烧发电，替代了一部分发电所需的燃煤，电厂燃煤锅炉燃烧产生的烟气量减少，烟气中CO₂、NO_X、SO₂浓度降低，减轻了后续配备的脱硫脱硝系统的负荷。

5、采用本实用新型进行发电，能够保证设备长期、稳定的运行，气化温度控制弹性大，气化生成的燃气焦油含量低，进入燃煤锅炉燃烧前，焦油一直保持气态，不会产生因其冷凝而堵塞管道、损害设备的问题。

6、本实用新型通过改变螺杆的螺距，使其先逐渐减小，后不变，这样在输送过程中能逐级增加物料的堆密度，比较节能。通过螺杆的输送能使堆密度达到0.5t/m³～1.3t/m³，以这样的堆密度物料进入流化床气化炉内，有利于生物质与气化剂的接触，利于气化反应的进行。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型所述的生物质气化发电装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述的贮仓的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种生物质气化发电装置，包括：

贮仓1，其内设置有容纳生物质颗粒的空腔；

锁斗2，锁斗2的进料口与贮仓1的出料口连通，用于为生物质颗粒加压；

进料罐3，进料罐3的进料口与锁斗2的出料口连通，用于准确地向螺旋输送机4中加料。

螺旋输送机4，其内部封闭，螺旋输送机4的进料口与进料罐3的出料口连通，用于将生物质颗粒输送至流化床气化炉5中。

流化床气化炉5，流化床气化炉5的进料口与螺旋输送机4的出料口连通，用于将生物质颗粒进行气化，以得到燃气，燃气的主要成分为H₂、CO₂、CH₄、CO、H₂O。生物质颗粒在流化床气化炉5中与气化剂9进行气化反应的温度为600～1100℃；气化剂9为空气、富氧空气、纯氧或水蒸气中的任意一种或多种；流化床气化炉5内气体的流动速度为0.3～5米/秒。流化床气化炉5处理生物质的能力为50～1200吨/天。

旋风分离器6，旋风分离器6的进气口与流化床气化炉5的燃气出口连通，旋风分离器6的排灰口与流化床气化炉5的进料口连通，用于将燃气中未燃尽的大颗粒物分离出来，重新返回流化床气化炉5进行再次气化。

热交换器7，热交换器7的热介质入口与旋风分离器6的出气口连通，用于冷却燃气。热交换器7中的冷介质为水或油。

燃煤锅炉8，其与热交换器7的燃气(热介质)出口连通，用于将燃气与燃煤10混合燃烧发电。

本方案提供的生物质气化发电装置，在使用时，将储存在贮仓1中的生物质颗粒卸料至锁斗2中，通过锁斗2对生物质颗粒加压至0.1～4MPa(表压)后，卸料至进料罐3中，经带压运行的螺旋输送机4送至流化床气化炉5，与从流化床气化炉5底部通入的气化剂9进行气化反应，生成的燃气进入热交换器7中，在热交换器7中回收燃气携带的热量用于产生蒸汽，产生的蒸汽并入原电厂的蒸汽管网中，燃气经冷却，温度降至300～700℃后，通入电厂的燃煤锅炉8，与燃煤10一起燃烧产生蒸汽发电。本方案中，因燃气中的焦油以气态的形式存在，不会因焦油冷凝产生堵塞设备和管道的问题。

通过锁斗2对生物质颗粒加压，能缩小气体分子间的距离，增加流化床气化炉5中单位体积内氧气的浓度，加快氧气进入生物质颗粒内部空间的速度，使生物质颗粒的处理量大小可调。压力越大，生物质颗粒在流化床气化炉5中的处理量越大，压力越小生物质颗粒在流化床气化炉5中的处理量越小，实际压力根据实际的处理量来确定。

所述的生物质气化发电装置中，所述贮仓1内设置有搅拌装置。

本方案提供的生物质气化发电装置中，通过搅拌装置不断搅拌，能防止蓬松的生物质颗粒搭桥(聚集在一起)。

所述的生物质气化发电装置中，所述贮仓1的上部为圆柱体形，所述贮仓1的下部的直径逐渐缩小呈圆锥形，在所述贮仓1的下部设置有所述搅拌装置，所述搅拌装置包括至少一个桨叶11。

本方案提供的生物质气化发电装置中，贮仓1的下部为圆锥形，使得生物质在重力的作用下能顺着贮仓1的下部的圆锥面自动落入锁斗2中，通过桨叶11不断搅拌，能防止蓬松的生物质颗粒搭桥(聚集在一起)。

所述的生物质气化发电装置中，所述桨叶11的数量为1～4个，当所述桨叶11的数量为2个时，2个桨叶11在一条直线上，当所述桨叶11的数量为3个或4个时，3个或4个桨叶11在所述贮仓1的下部等间距设置，且位于同一个圆周上。

本方案提供的生物质气化发电装置，通过设置1～4个桨叶11能使搅拌更均匀，又能节省成本，桨叶11的具体设置个数根据贮仓1的大小和贮仓1中生物质颗粒的储存量来确定。

所述的生物质气化发电装置中，所述螺旋输送机4中的螺杆靠近螺旋输送机4的进料口一端的初始螺距为200～400mm，并向着螺旋输送机4的出料口一端按初始螺距的5％的比例逐渐减小至初始螺距的50％后，保持不变。初始螺距为N mm，接着后一个螺距相对于前一个螺距减小15mm，直至螺距为N/2mm后，保持不变。具体地，例如，初始螺距为300mm，之后的螺距依次为285、270、255、240……每次减小15mm，直至螺距为150mm后，保持不变。

本方案提供的生物质气化发电装置，因螺杆的螺距先逐渐减小，后不变，这样在输送过程中能逐级增加物料的堆密度，比较节能。通过螺杆的输送能使堆密度达到0.5t/m³～1.3t/m³，以这样的堆密度物料进入流化床气化炉5内，有利于生物质与气化剂9的接触，利于气化反应的进行。

所述的生物质气化发电装置中，所述流化床气化炉5的进料口的数量为1～4个。螺旋输送机4通过流化床气化炉5的进料口向流化床气化炉内输送生物质颗粒，旋风分离器6通过流化床气化炉5的进料口向流化床气化炉返回未燃尽的大颗粒物。

本方案提供的生物质气化发电装置，根据生物质颗粒的处理量的不同将进料口设置的多或少。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种生物质气化发电装置，其特征在于，包括：

贮仓，其内设置有容纳生物质颗粒的空腔；

锁斗，锁斗的进料口与贮仓的出料口连通；

进料罐，进料罐的进料口与锁斗的出料口连通；

螺旋输送机，其内部封闭，螺旋输送机的进料口与进料罐的出料口连通；

流化床气化炉，流化床气化炉的进料口与螺旋输送机的出料口连通；

旋风分离器，旋风分离器的进气口与流化床气化炉的燃气出口连通，旋风分离器的排灰口与流化床气化炉的进料口连通；

热交换器，热交换器的热介质入口与旋风分离器的出气口连通；

燃煤锅炉，其与热交换器的燃气出口连通。

2.如权利要求1所述的生物质气化发电装置，其特征在于，所述贮仓内设置有搅拌装置。

3.如权利要求2所述的生物质气化发电装置，其特征在于，所述贮仓的上部为圆柱体形，所述贮仓的下部的直径逐渐缩小呈圆锥形，在所述贮仓的下部设置有所述搅拌装置，所述搅拌装置包括至少一个桨叶。

4.如权利要求3所述的生物质气化发电装置，其特征在于，所述桨叶的数量为1～4个，当所述桨叶的数量为2个时，2个桨叶在一条直线上，当所述桨叶的数量为3个或4个时，3个或4个桨叶在所述贮仓的下部等间距设置，且位于同一个圆周上。

5.如权利要求1所述的生物质气化发电装置，其特征在于，所述螺旋输送机中的螺杆靠近螺旋输送机的进料口一端的初始螺距为200～400mm，并向着螺旋输送机的出料口一端按初始螺距的5％的比例逐渐减小至初始螺距的50％后，保持不变。

6.如权利要求1所述的生物质气化发电装置，其特征在于，所述流化床气化炉的进料口的数量为1～4个。