CN209178327U - 生物质发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生物质发电系统，生物质发电系统包括：进料装置；气体发生装置，气体发生装置与进料装置连通；第一过滤装置，第一过滤装置与气体发生装置连通；气体冷却装置，气体冷却装置与第一过滤装置连通；及气体发电机组，气体发电机组与气体冷却装置连通。上述的生物质发电系统中，生物质原料通过进料装置进入到气体发生装置内、并在气体发生装置里产生可燃气体，可燃气体经过第一过滤装置过滤掉粉尘杂质，然后再经过气体冷却装置进行冷却，满足气体发电机组对可燃气体的的温度要求，最后进入到气体发电机组内，为气体发电机组发电提供燃料。上述的生物质发电系统能够有效地利用生物质能源进行发电，有利于环境保护。

Description

生物质发电系统

技术领域

本实用新型涉及能源供应设备技术领域，特别是涉及一种生物质发电系统。

背景技术

我国生物质能源非常丰富，发展生物质发电产业前景广阔。一方面，我国农作物播种面积有1.6亿公顷，年产生物质约7亿吨；另一方面，我国现有森林面积近2亿公顷，森林覆盖率20.36％，每年可获得生物质资源量约8亿至10亿吨。此外，我国还有5400多万公顷宜林地，可以结合生态建设种植农植物，这些都是我国发展生物质发电产业的优势。而目前对如何利用生物质进行发电却是一个难题。

发明内容

基于此，有必要提供一种生物质发电系统，便于利用生物质能源，通过生物质能源进行发电。

其技术方案如下：

一种生物质发电系统，包括：进料装置；气体发生装置，所述气体发生装置与所述进料装置连通；第一过滤装置，所述第一过滤装置与所述气体发生装置连通；气体冷却装置，所述气体冷却装置与所述第一过滤装置连通；及气体发电机组，所述气体发电机组与所述气体冷却装置连通。

上述的生物质发电系统中，生物质原料通过进料装置进入到气体发生装置内、并在气体发生装置里产生可燃气体，可燃气体经过第一过滤装置过滤掉粉尘杂质，然后再经过气体冷却装置进行冷却，满足气体发电机组对可燃气体的的温度要求，最后进入到气体发电机组内，为气体发电机组发电提供燃料。上述的生物质发电系统能够有效地利用生物质能源进行发电，有利于环境保护。

下面进一步对技术方案进行说明：

进一步地，所述的生物质发电系统还包括过滤催化装置，所述过滤催化装置的进气端与所述气体冷却装置连通，所述过滤催化装置的出气端与所述气体发电机组连通。

进一步地，所述的生物质发电系统还包括气体燃烧器，所述气体燃烧器的进气端与所述过滤催化装置的出气端连通。

进一步地，所述的生物质发电系统还包括抽风机，所述抽风机用于将所述气体发生装置内的气体抽入所述气体燃烧器或所述气体发电机组内。

进一步地，所述的生物质发电系统还包括第二过滤装置，所述第二过滤装置的进气端与所述过滤催化装置的出气端连通，所述第二过滤装置的出气端与所述气体发电机组的进气端连通。

进一步地，还包括热交换器，所述气体发电机组、所述气体发生装置及所述热交换器依次管路连通。

进一步地，所述进料装置包括推料机构，所述推料机构包括驱动件、及与所述驱动件驱动连接的推料杆，所述推料杆用于将生物质推送进所述气体发生装置。

进一步地，所述气体发生装置包括气化炉，所述气化炉的进料口与所述进料装置连通，所述气化炉的出气口与所述第一过滤装置连通，所述气化炉包括依次设置的干燥区、热分解区、氧化区及还原区。

进一步地，所述的生物质发电系统还包括控制装置，所述进料装置、所述气体发生装置、所述第一过滤装置及所述气体冷却装置均与所述控制装置电性连接。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所述的生物质发电系统的原理结构示意图；

图2为本实用新型一实施例所述的生物质发电系统的结构示意图。

附图标记说明：

10、热交换器，100、进料装置，200、气体发生装置，300、第一过滤装置，310、第二过滤装置，400、气体冷却装置，500、过滤催化装置，600、抽风机，700、气体燃烧器，800、气体发电机组，900、控制装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1、图2所示，一实施例所述的一种生物质发电系统，包括：进料装置100、气体发生装置200、第一过滤装置300、气体冷却装置400及气体发电机组800。生物质原料用于通过进料装置100进入到气体发生装置200内，气体发生装置200用于通过生物质原料生成可燃气体，第一过滤装置300用于过滤掉混入可燃气体中的粉尘杂质，气体冷却装置400用于将可燃气体冷却，气体发电机组800用于通过可燃气体进行发电。

具体地，气体发生装置200与进料装置100连通；第一过滤装置300与气体发生装置200连通；气体冷却装置400与第一过滤装置300连通；气体发电机组800与气体冷却装置400连通。

上述的生物质发电系统中，生物质原料通过进料装置100进入到气体发生装置200内、并在气体发生装置200里产生可燃气体，可燃气体经过第一过滤装置300过滤掉粉尘杂质，然后再经过气体冷却装置400进行冷却，满足气体发电机组800对可燃气体的的温度要求，最后进入到气体发电机组800内，为气体发电机组800发电提供燃料。上述的生物质发电系统能够有效地利用生物质能源进行发电，有利于环境保护。

在其中一个实施例中，进料装置100包括进料筒，进料筒包括进料口、及与进料口连通的出料口，出料口与气体发生装置200的内腔连通，生物质通过进料口进入到进料筒内，然后通过出料口进入到气体发生装置200的内腔。

进一步地，进料装置100还包括推料机构，推料机构包括驱动件、及与驱动件驱动连接的推料杆，推料杆用于将生物质推送进气体发生装置200。推料杆可以通过驱动件将生物质原料推入气体发生装置200内，提高整个系统的自动化程度。

具体地，驱动件及推料杆均设置在进料筒内，驱动件为气缸或油缸，驱动件能驱动推料杆运动。

更具体地，进料筒的进料口开设在进料筒的上方，出料口开设在进料筒的侧方，驱动件包括第一气缸及第二气缸，推料杆包括垂直推料杆及水平推料杆，垂直推料杆设置在水平推料杆的上方；第一气缸的活塞杆与垂直推料杆连接，第一气缸能驱动垂直推料杆在竖直方向上移动，第二气缸的活塞杆与水平推料杆连接，第二气缸能驱动水平推料杆在水平方向上移动。当生物质原料从进料筒的进料口进入到进料筒后，能够在垂直推料杆的带动下沿竖直方向移动，进入到进料筒的底部，然后通过水平推料杆沿水平方向上移动，通过出料口进入到气体发生装置200内。

在其中一个实施例中，气体发生装置200包括气化炉，气化炉的进料口与进料装置100连通，气化炉的出气口与第一过滤装置300连通，气化炉包括依次设置的干燥区、热分解区、氧化区及还原区。

上述的气化炉采用耐高温的耐候钢焊接而成。生物质原料从气化炉的进料口进入，处在干燥区内，在这里由于受内胆的热辐射，生物质原料内的水分吸收热量被蒸发，变成干物料。之后，干物料移动到热分解区，热分解区可以让干物料发生热分解反应生成炭、气体和焦油等。生成的炭之后移动到氧化区，在氧化区中，炭与氧气发生氧化反应生成一氧化碳及二氧化碳，并放出大量的热能，这是生物质气化全过程的保证。最后，没有反应的炭移动到还原区，在还原区，炭与水蒸汽反应生成氢气和一氧化碳，且在氧化区生成的二氧化碳也会在还原区被还原成一氧化碳。

需要说明的是，气化炉中温度分布大致为：干燥区温度为100℃-300℃，热分解区温度为500℃-700℃，氧化区温度为1000℃-1200℃，还原区的温度为700℃-900℃。在干燥区和热分解区生成的一氧化碳、二氧化碳、氢气、焦油等产物能够一起通过氧化区和还原区。由于氧化区温度高，焦油可在通过该区时发生裂解，变为可燃气体。

具体地，气化炉的进料口开设在炉体的上方，且干燥区、热分解区、氧化区及还原区依次从上往下设置，生物质原料从气化炉的进料口进入，新的生物质物原料处于最上层的干燥区内，在这里由于受内胆的热辐射，生物质内的水分吸收热量被蒸发，变成干物料。之后随着下部物料的氧化消耗，干物料向下移动到热分解区，热分解区的温度高到可以让干物料发生热分解反应生成炭、气体和焦油等。生成的炭随着下层物料的消耗而继续向下落入氧化区。氧化区中有作为气化剂的空气，在该区，由热分解区生成的炭与气化剂中的氧进行燃烧反应生成一氧化碳、二氧化碳，并放出大量的热能。没有反应的炭继续下落进入还原区，在还原区内二氧化碳被还原成一氧化碳，且炭还与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳。灰渣则排入灰室中，生成的可燃气流过炉栅进入外腔后被导出。

在其中一个实施例中，第一过滤装置300为旋风过滤装置，旋风过滤装置可以将从气体发生装置200出来的可燃气体中的分成杂质过滤分离。且旋风过滤装置中带有电动排污阀，当旋风过滤装置里面的粉尘和焦油水成分混合物达到一定容量时，可以开启电动排污阀进行排泄。

进一步地，生物质发电系统还包括过滤催化装置500，过滤催化装置500的进气端与气体冷却装置400连通，过滤催化装置500的出气端与气体发电机组800连通。

可燃气体经过第一过滤装置300进入到气体冷却装置400，气体冷却装置400可将400℃的可燃气体经冷却处理后降到100℃以下，且气体冷却装置400中带有电动排污阀，当气体冷却装置400里面的粉尘和焦油水成分混合物达到一定容量时，可以开启电动排污阀进行排泄。

冷却后的可燃气体流通到过滤催化装置500，过滤催化装置500的作用主要是过滤焦油以及分解其它分子成分。过滤催化装置500里面有过滤原材料，对焦油进行过滤及分解其它分子成分。气体通过下进上出的形式，能够充分提高气体与过滤原材料的接触时间，提高过滤效果。且过滤催化装置500中带有电动排污阀，当过滤催化装置500里面的粉尘和焦油水成分混合物达到一定容量时，可以开启电动排污阀进行排泄。

更进一步地，生物质发电系统还包括气体燃烧器700，气体燃烧器700的进气端与过滤催化装置500的出气端连通。

经过过滤催装置过滤后的气体来到气体燃烧器700，此装置主要是燃烧掉无法满足启动气体发电机组800的气体，当气体发生装置200里面的气体加热温度达到50℃时，且气体成份达到燃烧条件时，燃烧器的点火器自动点后燃火，燃烧无法利用的气。

在其中一个实施例中，生物质发电系统还包括第二过滤装置310，第二过滤装置310的进气端与过滤催化装置500的出气端连通，第二过滤装置310的出气端与气体发电机组800的进气端连通。第二过滤装置310为旋风过滤装置，旋风过滤装置可以将从气体发生装置200出来的可燃气体中的分成杂质过滤分离。

气体发生装置200的气化炉内部温度到800℃，炉内气体温度到达400℃时，此时气体发电机组已经具备启动状态，燃烧气体可以进入到第二过滤装置310，进行二次的气体过滤，当气体焦油含量≤10mg/Nm³，气体压力处于3kpa-10kpa，压力变化率≤10kpa/min，H₂S的含量≤200mg/Nm³，NH₃的含量≤20mg/Nm³，气体温度≤40℃时，过滤后的气体进入到气体发电机组800。当气体和空气混合到一定比例时，发动机启动，智能检测市网信号，自动合闸向市并网送电，实现发电机并网功能。

在其中一个实施例中，生物质发电系统还包括抽风机600，抽风机600用于将气体发生装置200内的气体抽入气体燃烧器700或气体发电机组800内。抽风机设置在气体燃烧器700上、并位于气体发生装置200与发电机组800之间的管路上。

在其中一个实施例中，气体发电机组800产生的热量用于对气体发生装置200加热。气体发电机组800的排气口与气体发生装置200的内腔连通，气体发电机组800产生的高温尾气能够对物料进行加热烘干。

进一步地，生物质发电系统还包括热交换器10，气体发电机组800产生的热量用于输送至热交换器10。气体发生装置200与热交换器10管路连通，烘干后的尾气连接到热交换器10，经过热交换器10可进行冷热水交换，产生热水供用户使用，大大提高了气化炉和机组使用效率，实现热电联产功能。

在其中一个实施例中，生物质发电系统还包括控制装置900，进料装置100、气体发生装置200、第一过滤装置300及气体冷却装置400均与控制装置900电性连接。可选地，控制装置900为可编程逻辑控制器、电脑或移动终端。

具体地，进料装置100中的驱动件与控制装置900电性连接，气体发生装置200包括探测气化速度的测速传感器，测速传感器与控制电性连接，控制装置900可以通过测速传感器探测到气体装置内生物质的气化速度从而控制驱动件的速度，从而控制进料速度，使进料速度与生物质的气化速度成一定比例调节，保证产气质量，有效控制产气速度。

第一过滤装置300内还设置有与控制装置900电性连接的液量传感器，液量传感器用于探测第一过滤装置300里面的粉尘和焦油水成分混合物的容量，当液量传感器探测到第一过滤装置300里面的粉尘和焦油水成分混合物达到一定容量时，液量传感器会反馈信号给控制装置900，控制装置900向电动排污阀发出指令，自动开启电动排污阀排泄。

气体冷却装置400内还设置有与控制装置900电性连接的液量传感器，液量传感器用于探测气体冷却装置400里面的粉尘和焦油水成分混合物的容量，当液量传感器探测到气体冷却装置400里面的粉尘和焦油水成分混合物达到一定容量时，液量传感器会反馈信号给控制装置900，控制装置900向电动排污阀发出指令，自动开启电动排污阀排泄。

进一步地，气体燃烧器700内还设置有与控制装置900电性连接的液量传感器，液量传感器用于探测气体燃烧器700里面的粉尘和焦油水成分混合物的容量，当液量传感器探测到气体燃烧器700里面的粉尘和焦油水成分混合物达到一定容量时，液量传感器会反馈信号给控制装置900，控制装置900向电动排污阀发出指令，自动开启电动排污阀排泄。

更进一步地，抽风机600还与控制装置900电性连接，气体发生装置200内还设有与控制装置900电性连接的第一温度传感器、及与控制装置900电性连接的第二温度传感器，第一传感器用于探测气体发生装置200内的气体温度，第二传感器用于探测气体发生装置200的温度

具体地，当气化炉里面的气体加热温度达到50℃时，抽风机600将在控制装置900的控制下自动开启，气体成份达到燃烧条件时，气体燃烧器700的点火器自动点后燃火，燃烧无法利用的气。气体发生装置200的气化炉能内部温度到800℃时，炉内气体温度到达400℃时，控制装置900自动打开装在气体燃烧器700管路上的阀组，将气体引进入第二过滤装置310，进行二次的气体过滤。过滤后的气体进入到气体发电机组800内，气体和空气混合到一定比例时，抽风机600停止运行，发动机自动启动，智能检测市网信号，自动合闸向市并网送电，实现发电机并网功能。

如图1所示，一实施例还提供一种应用生物质的发电方法，包括如下步骤：

S100，对生物质原料进行气化处理，获得可燃气体。

具体地，生物质原料在气体发生装置200内进行气化处理。

在其中一个实施例中，气体发生装置200包括气化炉，气化炉的进料口与进料装置100连通，气化炉的出气口与第一过滤装置300连通，气化炉包括依次设置的干燥区、热分解区、氧化区及还原区。

上述的气化炉采用耐高温的耐候钢焊接而成。生物质原料从气化炉的进料口进入，处在干燥区内，在这里由于受内胆的热辐射，生物质原料内的水分吸收热量被蒸发，变成干物料。之后，干物料移动到热分解区，热分解区可以让干物料发生热分解反应生成炭、气体和焦油等。生成的炭之后移动到氧化区，在氧化区中，炭与氧气发生氧化反应生成一氧化碳及二氧化碳，并放出大量的热能，这是生物质气化全过程的保证。最后，没有反应的炭移动到还原区，在还原区，炭与水蒸汽反应生成氢气和一氧化碳，且在氧化区生成的二氧化碳也会在还原区被还原成一氧化碳。

需要说明的是，气化炉中温度分布大致为：干燥区温度为100℃-300℃，热分解区温度为500℃-700℃，氧化区温度为1000℃-1200℃，还原区的温度为700℃-900℃。在干燥区和热分解区生成的一氧化碳、二氧化碳、氢气、焦油等产物能够一起通过氧化区和还原区。由于氧化区温度高，焦油可在通过该区时发生裂解，变为可燃气体。

具体地，气化炉的进料口开设在炉体的上方，且干燥区、热分解区、氧化区及还原区依次从上往下设置，生物质原料从气化炉的进料口进入，新的生物质物原料处于最上层的干燥区内，在这里由于受内胆的热辐射，生物质内的水分吸收热量被蒸发，变成干物料。之后随着下部物料的氧化消耗，干物料向下移动到热分解区，热分解区的温度高到可以让干物料发生热分解反应生成炭、气体和焦油等。生成的炭随着下层物料的消耗而继续向下落入氧化区。氧化区中有作为气化剂的空气，在该区，由热分解区生成的炭与气化剂中的氧进行燃烧反应生成一氧化碳、二氧化碳，并放出大量的热能。没有反应的炭继续下落进入还原区，在还原区内二氧化碳被还原成一氧化碳，且炭还与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳。灰渣则排入灰室中，生成的可燃气流过炉栅进入外腔后被导出。

S200，对所述可燃气体进行过滤处理,。

具体地，可燃气体在第一过滤装置300内进行过滤处理。

在其中一个实施例中，第一过滤装置300为旋风过滤装置，旋风过滤装置可以将从气体发生装置200出来的可燃气体中的分成杂质过滤分离。且旋风过滤装置中带有电动排污阀，当旋风过滤装置里面的粉尘和焦油水成分混合物达到一定容量时，可以开启电动排污阀进行排泄。

S300，将过滤后的可燃气体进行降温处理。

具体地，过滤后的可燃气体在气体冷却装置内进行降温处理。

进一步地，还包括过滤催化装置500，过滤催化装置500的进气端与气体冷却装置400连通，过滤催化装置500的出气端与气体发电机组800连通。

可燃气体经过第一过滤装置300进入到气体冷却装置400，气体冷却装置400可将400℃的可燃气体经冷却处理后降到100℃以下，且气体冷却装置400中带有电动排污阀，当气体冷却装置400里面的粉尘和焦油水成分混合物达到一定容量时，可以开启电动排污阀进行排泄。

冷却后的可燃气体流通到过滤催化装置500，过滤催化装置500的作用主要是过滤焦油以及分解其它分子成分。过滤催化装置500里面有过滤原材料，对焦油进行过滤及分解其它分子成分。气体通过下进上出的形式，能够充分提高气体与过滤原材料的接触时间，提高过滤效果。且过滤催化装置500中带有电动排污阀，当过滤催化装置500里面的粉尘和焦油水成分混合物达到一定容量时，可以开启电动排污阀进行排泄。

S400，将降温后的可燃气体输送至发电机组中进行发电。

在其中一个实施例中，还包括气体燃烧器700，气体燃烧器700的进气端与过滤催化装置500的出气端连通。

经过过滤催装置过滤后的气体来到气体燃烧器700，此装置主要是燃烧掉无法满足启动气体发电机组800的气体，当气体发生装置200里面的气体加热温度达到50℃时，且气体成份达到燃烧条件时，燃烧器的点火器自动点后燃火，燃烧无法利用的气。

在其中一个实施例中，还包括第二过滤装置310，第二过滤装置310的进气端与过滤催化装置500的出气端连通，第二过滤装置310的出气端与气体发电机组800的进气端连通。第二过滤装置310为旋风过滤装置，旋风过滤装置可以将从气体发生装置200出来的可燃气体中的分成杂质过滤分离。

气体发生装置200的气化炉内部温度到800℃，炉内气体温度到达400℃时，此时气体发电机组已经具备启动状态，燃烧气体可以进入到第二过滤装置310，进行二次的气体过滤，当气体焦油含量≤10mg/Nm³，气体压力处于3kpa-10kpa，压力变化率≤10kpa/min，H₂S的含量≤200mg/Nm³，NH₃的含量≤20mg/Nm³，气体温度≤40℃时，过滤后的气体进入到气体发电机组800。当气体和空气混合到一定比例时，发动机启动，智能检测市网信号，自动合闸向市并网送电，实现发电机并网功能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种生物质发电系统，其特征在于，包括：

进料装置；

气体发生装置，所述气体发生装置与所述进料装置连通；

第一过滤装置，所述第一过滤装置与所述气体发生装置连通；

气体冷却装置，所述气体冷却装置与所述第一过滤装置连通；及

气体发电机组，所述气体发电机组与所述气体冷却装置连通。

2.根据权利要求1所述的生物质发电系统，其特征在于，还包括过滤催化装置，所述过滤催化装置的进气端与所述气体冷却装置连通，所述过滤催化装置的出气端与所述气体发电机组连通。

3.根据权利要求2所述的生物质发电系统，其特征在于，还包括气体燃烧器，所述气体燃烧器的进气端与所述过滤催化装置的出气端连通。

4.根据权利要求3所述的生物质发电系统，其特征在于，还包括抽风机，所述抽风机用于将所述气体发生装置内的气体抽入所述气体燃烧器或所述气体发电机组内。

5.根据权利要求2所述的生物质发电系统，其特征在于，还包括第二过滤装置，所述第二过滤装置的进气端与所述过滤催化装置的出气端连通，所述第二过滤装置的出气端与所述气体发电机组的进气端连通。

6.根据权利要求1所述的生物质发电系统，其特征在于，还包括热交换器，所述气体发电机组、所述气体发生装置及所述热交换器依次管路连通。

7.根据权利要求1所述的生物质发电系统，其特征在于，所述进料装置包括推料机构，所述推料机构包括驱动件、及与所述驱动件驱动连接的推料杆，所述推料杆用于将生物质推送进所述气体发生装置。

8.根据权利要求1所述的生物质发电系统，其特征在于，所述气体发生装置包括气化炉，所述气化炉的进料口与所述进料装置连通，所述气化炉的出气口与所述第一过滤装置连通，所述气化炉包括依次设置的干燥区、热分解区、氧化区及还原区。

9.根据权利要求1所述的生物质发电系统，其特征在于，还包括控制装置，所述进料装置、所述气体发生装置、所述第一过滤装置及所述气体冷却装置均与所述控制装置电性连接。