CN209522821U - 生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统 - Google Patents

Abstract

生物质空气‑水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统，属于可再生能源利用技术领域。本实用新型解决了现有的耦合燃煤系统气源不稳定及生物质气化燃气品质低的问题。创新点：燃煤锅炉发电系统，引一路外来水源与高温生物质燃气换热，再将换热后产生的水蒸气引至生物质气化炉，同空气一起送入气化炉作为生物质气化剂，为生物质空气‑水蒸气气化提供稳定的气源。循环流化床气化炉通过蒸汽管路与汽水分离器连通，蒸汽管路上安装有蒸汽加热装置和流量测量装置，汽水分离器通过循环管路与燃气换热器连接，外部水源通过输水管路与燃气换热器连接，输水管路上设置有给水泵。本实用新型用于燃煤发电。

Description

生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种燃煤锅炉发电系统，具体涉及一种生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统，属于可再生能源利用技术领域。

背景技术

生物质能作为最具发展潜力的绿色可再生能源，其在发电领域的发展突飞猛进，鉴于生物质直接燃烧发电存在炉膛结焦及难以计量等技术问题难以解决，近年来，通过热化学转化技术，利用生物质气化后产生的生物质燃气发电技术发展迅速，目前以“生物质气化耦合燃煤机组发电技术”为主流技术路线。耦合形式为生物质经气化炉气化后转化为生物质燃气，然后将生物质燃气输送至燃煤锅炉进行燃烧发电，耦合程度较浅。

用于生物质气化的气化剂主要有氧气、二氧化碳、水蒸气、空气。选择的气化剂不同，得到的燃气品质会有较大差别。虽然生物质氧气气化、二氧化碳气化及水蒸气气化的产气品质均高于生物质空气气化，但三者均需增设气化剂的制备系统来提供稳定的气源，投资成本高且设备复杂。而空气气化虽产气品质较低，但气化剂气源易获取，且无需单独的气化剂制备系统，具有投资小的优势。目前大型生物质气化炉均以空气作为气化剂，产生的生物质燃气中氮气成分占绝大部分，品质较低，导致生物质能利用率较低。

实用新型内容

在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本实用新型为了解决现有的耦合燃煤系统气源不稳定及生物质气化燃气品质低的问题，进而提供了一种生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统，引一路外来水源与高温生物质燃气换热，再将换热后产生的水蒸气引至生物质气化炉，同空气一起送入气化炉作为生物质气化剂，为生物质空气-水蒸气气化提供稳定的气源。

方案：生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统，包括给料系统、循环流化床气化炉、送风机、外部水源、给水泵、输水管路、燃气换热器、汽水分离器、旋风分离器、蒸汽管路、旋风除尘器、燃气燃烧器、燃煤锅炉、蒸汽加热装置和流量测量装置；

所述循环流化床气化炉的进料口与给料系统的出料口连通，所述循环流化床气化炉的第一进气口与送风机连通，所述循环流化床气化炉的第二进气口通过蒸汽管路与汽水分离器连通，蒸汽管路上安装有蒸汽加热装置和流量测量装置，所述汽水分离器通过循环管路与燃气换热器连接，所述循环流化床气化炉的上下两个输出口与旋风分离器连通，所述旋风分离器的输出口通过管路连通旋风除尘器的入口端，所述旋风除尘器的出口端通过管路与燃气换热器的入口端连通，所述燃气换热器的出口端通过管路与燃气燃烧器的入口端连通，所述燃气燃烧器出口端连通燃煤锅炉的进口端；外部水源通过输水管路与燃气换热器连接，输水管路上设置有给水泵。

进一步地，所述给料系统包括储料场和生物质料仓；所述储料场的出料口通过传输带与生物质料仓的进料口连通，所述生物质料仓的出料口通过管路与循环流化床气化炉的进料口连通。

进一步地，所述一种生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统还包括灰仓，所述灰仓的进灰口通过管路与旋风除尘器的出灰口连通。

进一步地，所述一种生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统还包括阀门组件；所述阀门组件设置在蒸汽管路上，且阀门组件靠近循环流化床气化炉的第二进气口设置。

本实用新型所达到的效果为：

本实用新型引一路外来水源与高温生物质燃气换热，再将换热后产生的水蒸气引至生物质气化炉，同空气一起送入气化炉作为生物质气化剂，为生物质空气-水蒸气气化提供稳定的气源，实现最佳气化效果，解决了耦合系统中生物质气化燃气品质低的问题；同时有效利用了高温生物质燃气降温所释放的热量，提高了生物质气化效率及燃气热值，进而提高了单位质量生物质发电量，增加电厂收益。

附图说明

图1为生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统示意图；

图中：1、循环流化床气化炉；2、送风机；3、外部水源；4、给水泵；5、输水管路；6、燃气换热器；7、汽水分离器；8、旋风分离器；9、蒸汽管路；10、旋风除尘器；11、燃气燃烧器；12、燃煤锅炉；13、蒸汽加热装置；14、流量测量装置；15、灰仓；16、阀门组件；17、储料场；18、生物质料仓。

具体实施方式

为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本实用新型公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在申请文件中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

实施例1：参见图1，本实施方式的生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统，其主要包括给料系统、循环流化床气化炉1、送风机2、外部水源3、给水泵4、输水管路5、燃气换热器6、汽水分离器7、旋风分离器8、蒸汽管路9、旋风除尘器10、燃气燃烧器11、燃煤锅炉12、蒸汽加热装置13、流量测量装置14、灰仓15和阀门组件16；所述给料系统包括储料场17和生物质料仓18；所述循环流化床气化炉1的进料口与给料系统的出料口连通，所述循环流化床气化炉1的第一进气口与送风机2连通，所述循环流化床气化炉1的第二进气口通过蒸汽管路9与汽水分离器7连通，蒸汽管路9上安装有蒸汽加热装置13和流量测量装置14，所述汽水分离器7通过循环管路与燃气换热器6连接，所述循环流化床气化炉1的上下两个输出口与旋风分离器8连通，所述旋风分离器8的输出口通过管路连通旋风除尘器10的入口端，旋风分离器8是循环流化床气化炉的一部分，用于初级分离物料与燃气，分离下来的物料向下返回循环流化床气化炉本体。所述旋风除尘器10的出口端通过管路与燃气换热器6的入口端连通，所述燃气换热器6的出口端通过管路与燃气燃烧器11的入口端连通，所述燃气燃烧器11出口端连通燃煤锅炉12的进口端；外部水源3通过输水管路5与燃气换热器6连接，输水管路5上设置有给水泵4；所述储料场17的出料口通过传输带与生物质料仓18的进料口连通，所述生物质料仓18的出料口通过管路与循环流化床气化炉1的进料口连通；所述灰仓15的进灰口通过管路与旋风除尘器10的出灰口连通；所述阀门组件16设置在蒸汽管路9上，且靠近循环流化床气化炉1的第二进气口设置。

工作原理：生物质原料由炉前给料系统送入循环流化床气化炉1，生物质气化剂由两部分组成，一部分来自送风机2输送的空气，另一部分源自外部水源3，外部水源3由给水泵4经输水管路5引入燃气换热器6，与生物质气化产生的高温燃气进行热交换，换热后的汽水混合物通过汽水分离器7进行汽水分离后，水引回至燃气换热器6，蒸汽由蒸汽管路9引至循环流化床气化炉1。生物质原料在循环流化床气化炉1内完成空气-水蒸气气化，产出生物质燃气。携带飞灰颗粒及焦油气的高温生物质燃气依次经过旋风除尘器10及燃气换热器6，脱除飞灰颗粒，并降低高温生物质燃气温度。高温生物质燃气中所含的部分长链生物质气化焦油的析出温度低于350℃，为了防止生物质焦油在受热面的凝析与堵塞，最终要控制降温后的生物质燃气温度大于400℃。

通过燃气换热器6后的低温生物质燃气经燃气管路，直接经燃气燃烧器11喷入燃煤锅炉12的炉膛进行燃烧放热，引用热二次风做助燃剂。

燃气换热器6与燃气燃烧器11的连接管路上设置有阀门，当循环流化床气化炉1停运后，可实现生物质气化系统燃气系统与燃煤机组的隔离。蒸汽管路9上设有蒸汽加热装置13，可实现对水蒸气温度的调整，并设置阀门组件16，根据发电系统的不同需求，本领域技术人员可以选择设置减压阀和截止阀等。同时，蒸汽管路9上设置有流量测量装置14，可通过调整开度，调整输送至循环流化床气化炉1的空气及水蒸气流量，以求获得最佳生物质气化燃气品质。

本实施例利用高温燃气加热外部水源，为生物质空气-水蒸气气化提供稳定气源，提高了生物质气化效率及燃气热值，解决了生物质气化系统产气品质低的问题。此外，燃气品质的提高，使得单位质量生物质发电量增加，有效增加电厂收益。

在单纯的循环流化床生物质空气气化系统中，添加了水蒸气气化剂，实现生物质的空气-水蒸气气化，极大地提高了生物质气化产气品质。气化剂中加入水蒸气后，空气所占份额下降，氮气量减少，加之高温下大量水蒸气的存在促进了气化反应中的水煤气反应、水气变化反应和甲烷重整反应，使气化燃气品质向好的方向发展。当水蒸气比例在合适范围时，生物质气化可以产出中热值燃气，同时达到更高的气化效率。

生物质空气-水蒸气气化所需水蒸气由外部水源提供，与高温生物质燃气换热后产生高温水蒸气，是较为理想的气化剂气源。

虽然本实用新型所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本实用新型的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本实用新型所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (3)

1.生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于：包括给料系统、循环流化床气化炉(1)、送风机(2)、外部水源(3)、给水泵(4)、输水管路(5)、燃气换热器(6)、汽水分离器(7)、旋风分离器(8)、蒸汽管路(9)、旋风除尘器(10)、燃气燃烧器(11)、燃煤锅炉(12)、蒸汽加热装置(13)和流量测量装置(14)；

所述循环流化床气化炉(1)的进料口与给料系统的出料口连通，所述循环流化床气化炉(1)的第一进气口与送风机(2)连通，所述循环流化床气化炉(1)的第二进气口通过蒸汽管路(9)与汽水分离器(7)连通，蒸汽管路(9)上安装有蒸汽加热装置(13)和流量测量装置(14)，所述汽水分离器(7)通过循环管路与燃气换热器(6)连接，所述循环流化床气化炉(1)的上下两个输出口与旋风分离器(8)连通，所述旋风分离器(8)的输出口通过管路连通旋风除尘器(10)的入口端，所述旋风除尘器(10)的出口端通过管路与燃气换热器(6)的入口端连通，所述燃气换热器(6)的出口端通过管路与燃气燃烧器(11)的入口端连通，所述燃气燃烧器(11)出口端连通燃煤锅炉(12)的进口端；外部水源(3)通过输水管路(5)与燃气换热器(6)连接，输水管路(5)上设置有给水泵(4)。

2.根据权利要求1所述的生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于：所述给料系统包括储料场(17)和生物质料仓(18)；所述储料场(17)的出料口通过传输带与生物质料仓(18)的进料口连通，所述生物质料仓(18)的出料口通过管路与循环流化床气化炉(1)的进料口连通。

3.根据权利要求1或2所述的生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于：所述一种生物质空气-水蒸气气化耦合燃煤锅炉发电系统还包括灰仓(15)，所述灰仓(15)的进灰口通过管路与旋风除尘器(10)的出灰口连通。