CN211546439U - 高温热解生物气余热利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及生物能源领域,特别涉及一种高温热解生物气余热利用系统,用于生物能源发生系统,能够分段高效换热且便于清除焦油,包括:高温锅炉,其包括:用于接收和排出热解生物气的高温气入口和出口;第一低温锅炉包括连接到高温气出口的第一低温气入口,第一低温气出口,第一焦油出口;第二低温锅炉包括连接到高温气出口的第二低温气入口,第二低温气出口,第二焦油出口;水冷系统,包括水源和汽包并包括:经过第一低温锅炉换热且连接到汽包的第一低温水冷管道,经过第二低温锅炉换热且连接到汽包的第二低温水冷管道,经过高温锅炉换热且连接到汽包的高温水冷管道;第一和第二低温水冷管道并联或串联之后在下游经由高温水冷管道连接到汽包。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物能源领域,特别涉及一种高温热解生物气余热利用系统。
背景技术
在生物能源发生系统中,通过高温热解反应后产生的反应物气体(即,生物质气)温度很高,例如可高达约850℃,其中包含的热能可以加以利用,例如用于加热应用介质。
不过,在这种生物质气中常含有一定量的焦油成分。焦油是生物质热解气化过程中难以避免的副产物,不仅严重影响气体品质,还对下游处理系统和设备带来腐蚀问题。焦油如果随气体行进到下游则会污染下游设备,一旦随气体排放到环境中则会造成严重的环境污染。因此,在高温生物质气余热利用中希望尽可能方便地清除焦油以减小或消除其不利影响。
实用新型内容
根据本实用新型的实施例,提供一种高温热解生物气余热利用系统,其用于生物能源发生系统,能够分段高效换热且便于清除焦油。
根据本实用新型的实施例,提供一种高温热解生物气余热利用系统,用于生物能源发生系统,包括:
高温锅炉,其包括:用于接收热解生物气的高温气入口,用于排出热解生物气的高温气出口;
第一低温锅炉,包括:连接到所述高温气出口以接收热解生物气的第一低温气入口,用于排出热解生物气的第一低温气出口,用于排出焦油的第一焦油出口;
第二低温锅炉,包括:连接到所述高温气出口以接收热解生物气的第二低温气入口,用于排出热解生物气的第二低温气出口,用于排出焦油的第二焦油出口;
水冷系统,其包括水源和汽包并包括:经过所述第一低温锅炉进行换热且连接到所述汽包的第一低温水冷管道,经过所述第二低温锅炉进行换热且连接到所述汽包的第二低温水冷管道,经过所述高温锅炉进行换热且连接到所述汽包的高温水冷管道;其中所述第一低温水冷管道和所述第二低温水冷管道并联或串联之后在下游经由所述高温水冷管道连接到所述汽包。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,
所述水冷系统进一步包括:辅助高温水冷管道,其从所述水源延伸经过所述高温锅炉进行换热且连接到所述汽包。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,
所述辅助高温水冷管道的至少一部分从所述高温锅炉内穿过。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,
所述辅助高温水冷管道上设置有辅助控制阀。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,
所述高温水冷管道的至少一部分从所述高温锅炉内穿过。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,
所述第一低温水冷管道的至少一部分从所述第一低温锅炉内穿过;
所述第二低温水冷管道的至少一部分从所述第二低温锅炉内穿过。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,
在所述高温气出口与所述第一低温气入口之间设置有第一气控制阀;
在所述高温气出口与所述第二低温气入口之间设置有第二气控制阀。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,
所述第一焦油出口设置在所述第一低温锅炉的底部;
所述第二焦油出口设置在所述第二低温锅炉的底部。
通过本实用新型的实施例提供的高温热解生物气余热利用系统,其用于生物能源发生系统,能够分段高效换热且便于清除焦油。
附图说明
图1是根据本实用新型的实施例的高温热解生物气余热利用系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
根据本实用新型的实施例,提供一种高温热解生物气余热利用系统,其用于生物能源发生系统,能够分段高效换热且便于清除焦油。
根据本实用新型的实施例,提供一种高温热解生物气余热利用系统,用于生物能源发生系统,包括:
高温锅炉,其包括:用于接收热解生物气的高温气入口,用于排出热解生物气的高温气出口;
第一低温锅炉,包括:连接到所述高温气出口以接收热解生物气的第一低温气入口,用于排出热解生物气的第一低温气出口,用于排出焦油的第一焦油出口;
第二低温锅炉,包括:连接到所述高温气出口以接收热解生物气的第二低温气入口,用于排出热解生物气的第二低温气出口,用于排出焦油的第二焦油出口;
水冷系统,其包括水源和汽包并包括:经过所述第一低温锅炉进行换热且连接到所述汽包的第一低温水冷管道,经过所述第二低温锅炉进行换热且连接到所述汽包的第二低温水冷管道,经过所述高温锅炉进行换热且连接到所述汽包的高温水冷管道;其中所述第一低温水冷管道和所述第二低温水冷管道并联或串联之后在下游经由所述高温水冷管道连接到所述汽包。
这样,在生物能源发生系统进行热解反应之后产生的高温热解生物气(约850℃)首先进入高温锅炉中与水冷系统的高温水冷管道进行第一级热交换,以实现第一级余热利用,热交换之后的热解生物气的温度降低到450~500℃(或称为低温热解生物气)排出高温锅炉。然后,低温热解生物气进入低温锅炉(即,第一低温锅炉和/或第二低温锅炉)中与水冷系统的低温水冷管道(即,第一低温水冷管道和/或第二低温水流管道)进行第二级热交换以实现第二级余热利用,热交换之后的热解生物气的温度降低到100℃或者更低,排出低温锅炉(即,第一低温锅炉和/或第二低温锅炉)。
应特别注意的是,在500℃以上的高温下,生物气中的焦油通常呈气相,通常不会产生固态焦油析出。因此,在高温锅炉的第一级热交换中,可以不考虑焦油析出问题,相应地实现第一级余热应用。而在低温锅炉的第二级热交换中,开始出现显著的焦油析出(特别是在低于300℃的温度下),因而在低温锅炉中清除焦油是必要的(例如通过第一焦油出口和/或第二焦油出口排出焦油)。在低温锅炉中实现第二级余热应用,其例如可不同于高温锅炉处的第一级余热应用。如上所述,通过分段式锅炉系统的设计,在高温锅炉处的余热利用不涉及焦油清除,简化了结构设计,而在低温锅炉处特别设计焦油清除结构,有利于高效清除析出焦油,而且分段清理焦油也更便利。
此外,并行地构造两个低温锅炉(即,第一低温锅炉和第二低温锅炉),它们可以独立于彼此运行。在正常情况下两个低温锅炉可以同时运行,而当需要时,其中一个锅炉可停工进行锅炉检修或清理焦油,而另一个锅炉仍可照常运行,从而不必使整个系统停工。
水冷系统的各水冷管道(例如高温水冷管道、第一低温水冷管道、第二低温水冷管道)在进行热交换之后可直接或间接地连接到汽包。其中,低温水冷管道处于高温水冷管道的上游,水冷管道中的冷水先经过低温锅炉进行热交换后(水冷介质温度升高)再经过高温锅炉进行热交换(顺序相反则很可能由于水冷介质与高温锅炉热交换后温度过高而无法再与低温锅炉有效热交换),使水冷系统的工作效率更高。另外,第一低温水冷管道和第二低温水冷管道可以并联也可以串联连接,取决于具体应用需要,这进一步增大了系统的适应性。
由此可见,通过本实用新型的实施例中提供的高温热解生物气余热利用系统,用于生物能源发生系统,能够分段高效换热且便于清除焦油。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,所述水冷系统可进一步包括:辅助高温水冷管道,其从所述水源延伸经过所述高温锅炉进行换热且连接到所述汽包。这样,在需要时,可通过辅助高温水冷管道而增强或加快对高温锅炉的热交换。
在一个实施例中,可选地,辅助高温水冷管道可与高温水冷管道并联。这样,辅助高温水冷管道和高温水冷管道可以彼此独立操作,减少相互影响或干扰。
在一个实施例中,可选地,辅助高温水冷管道可与高温水冷管道串联。这样,可以简化结构,使整体结构更紧凑。
在一个实施例中,可选地,辅助高温水冷管道的至少一部分与高温水冷管道的至少一部分共用。这样,可以简化结构,使整体结构更紧凑。
在一个实施例中,可选地,辅助高温水冷管道和高温水冷管道之间通过切换阀而选择性地切换。
在一个实施例中,可选地,第一低温水冷管道和第二低温水冷管道通过一个或多个切换阀而在并联结构和串联结构之间选择性地切换。
在一个实施例中,可选地,第一低温水冷管道和第二低温水冷管道通过冗余管路而在并联结构和串联结构之间选择性地切换。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,所述辅助高温水冷管道的至少一部分从所述高温锅炉内穿过。
在一个实施例中,可选地,所述辅助高温水冷管道的至少一部分从所述高温锅炉的外侧经过。
在一个实施例中,可选地,辅助高温水冷管道的至少一部分按照螺旋线形状盘绕高温锅炉的外侧。
在一个实施例中,可选地,高温水冷管道的至少一部分从所述高温锅炉内穿过,辅助高温水冷管道的至少一部分从所述高温锅炉的外侧经过。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,所述辅助高温水冷管道上设置有辅助控制阀。这样,可控制辅助高温水冷管道的使用与否。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,所述高温水冷管道的至少一部分从所述高温锅炉内穿过。
在一个实施例中,可选地,高温锅炉的高温气入口和高温气出口设置在高温锅炉的相反的内壁部分上。
在一个实施例中,可选地,高温水冷管道从高温锅炉的高温气入口所在的内壁部分穿入,并从高温气出口所在的内壁部分穿出。
在一个实施例中,可选地,高温水冷管道穿入高温锅炉的位置高于高温水冷管道穿出高温锅炉的位置。
在一个实施例中,可选地,高温水冷管道从高温锅炉的高温气入口上方穿入,并从高温气出口的上方穿出。
在一个实施例中,可选地,高温水冷管道的至少一部分包括螺旋线形状的结构。
在一个实施例中,可选地,高温水冷管道的至少一部分按照螺旋线形状沿高温锅炉的内壁盘旋。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,所述第一低温水冷管道的至少一部分从所述第一低温锅炉内穿过;所述第二低温水冷管道的至少一部分从所述第二低温锅炉内穿过。
在一个实施例中,可选地,低温锅炉的低温气入口和低温气出口设置在低温锅炉的相反的内壁部分上。
在一个实施例中,可选地,低温水冷管道从低温锅炉的低温气入口所在的内壁部分穿入,并从低温气出口所在的内壁部分穿出。
在一个实施例中,可选地,低温水冷管道穿入低温锅炉的位置高于低温水冷管道穿出低温锅炉的位置。
在一个实施例中,可选地,低温水冷管道从低温锅炉的低温气入口上方穿入,并从低温气出口的上方穿出。
在一个实施例中,可选地,低温水冷管道的至少一部分包括螺旋线形状的结构。
在一个实施例中,可选地,低温水冷管道的至少一部分按照螺旋线形状沿低温锅炉的内壁盘旋。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,在所述高温气出口与所述第一低温气入口之间设置有第一气控制阀;在所述高温气出口与所述第二低温气入口之间设置有第二气控制阀。这样,当需要对其中一个低温锅炉停工进行锅炉检修或清理焦油时可切断相应的气控制阀,而另一个低温锅炉仍可照常运行,从而不必使整个系统停工。
优选地,在本实用新型的任意实施例中,所述第一焦油出口设置在所述第一低温锅炉的底部;所述第二焦油出口设置在所述第二低温锅炉的底部。这样,可有利于清除焦油。
在一个实施例中,可选地,低温锅炉的底部下凹,焦油出口(例如第一焦油出口和/或第二焦油出口)处于底部下凹的最低点。
在一个实施例中,可选地,低温水冷管道(例如第一低温水冷管道和/或第二低温水冷管道)与焦油出口(例如第一焦油出口和/或第二焦油出口)分开预定的安全距离。这样,可减少或避免析出的焦油附着到低温水冷管道上而影响热交换。
在一个实施例中,可选地,温度传感器设置在高温锅炉内或高温气出口处。这样,可检测高温锅炉内热解生物气的温度,并根据需要调节操作。
在一个实施例中,可选地,温度传感器设置在低温锅炉内或低温气入口或低温气出口处。这样,可检测低温锅炉内热解生物气的温度,并根据需要调节操作。
在一个实施例中,可选地,流量传感器设置在高温气入口或高温气出口处。这样,可检测高温锅炉内热解生物气的流量,并根据需要调节操作。
在一个实施例中,可选地,流量传感器设置在低温气入口或低温气出口处。这样,可检测低温锅炉内热解生物气的流量,并根据需要调节操作。
图1是根据本实用新型的实施例的高温热解生物气余热利用系统的结构示意图。
在图1所示实施例中可见一种高温热解生物气余热利用系统,用于生物能源发生系统,包括:
高温锅炉300,其包括:用于接收热解生物气的高温气入口,用于排出热解生物气的高温气出口;
第一低温锅炉500,包括:连接到所述高温气出口以接收热解生物气的第一低温气入口,用于排出热解生物气的第一低温气出口,用于排出焦油的第一焦油出口;
第二低温锅炉600,包括:连接到所述高温气出口以接收热解生物气的第二低温气入口,用于排出热解生物气的第二低温气出口,用于排出焦油的第二焦油出口;
水冷系统,其包括水源100和汽包900并包括:经过所述第一低温锅炉进行换热且连接到所述汽包的第一低温水冷管道705,经过所述第二低温锅炉进行换热且连接到所述汽包的第二低温水冷管道706,经过所述高温锅炉进行换热且连接到所述汽包的高温水冷管道703;其中所述第一低温水冷管道705和所述第二低温水冷管道706串联之后在下游经由所述高温水冷管道连接到所述汽包。
图1中还显示出辅助高温水冷管道704,其从所述水源延伸经过所述高温锅炉进行换热且连接到所述汽包。
在图1所示实施例中,水冷系统中的各个水冷管道的延伸方向通过虚线显示,以区别于以实线显示流向的热解生物气。
通过本实用新型的实施例提供的高温热解生物气余热利用系统,其用于生物能源发生系统,能够分段高效换热且便于清除焦油。
应理解,在本文中所述的方位,例如前、后、左、右、上、下、内、外等,均为相对位置的表述,用于描述各相关部件或部分之间的相对位置关系,而并非用于限制本实用新型的保护范围。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个······”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本文中对多个元件的描述中,以“和/或”相连的多个并列特征,是指包含这些并列特征中的一个或多个(或一种或多种)。例如,“第一元件和/或第二元件”的含义是:第一元件和第二元件中的一个或多个,即,仅第一元件、或仅第二元件、或第一元件和第二元件(二者同时存在)。
本实用新型中所提供的各个实施例均可根据需要而相互组合,例如任意两个、三个或更多个实施例中的特征相互组合以构成本实用新型的新的实施例,这也在本实用新型的保护范围内,除非另行说明或者在技术上构成矛盾而无法实施。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种高温热解生物气余热利用系统,用于生物能源发生系统,其特征在于,包括:
高温锅炉,其包括:用于接收热解生物气的高温气入口,用于排出热解生物气的高温气出口;
第一低温锅炉,包括:连接到所述高温气出口以接收热解生物气的第一低温气入口,用于排出热解生物气的第一低温气出口,用于排出焦油的第一焦油出口;
第二低温锅炉,包括:连接到所述高温气出口以接收热解生物气的第二低温气入口,用于排出热解生物气的第二低温气出口,用于排出焦油的第二焦油出口;
水冷系统,其包括水源和汽包并包括:经过所述第一低温锅炉进行换热且连接到所述汽包的第一低温水冷管道,经过所述第二低温锅炉进行换热且连接到所述汽包的第二低温水冷管道,经过所述高温锅炉进行换热且连接到所述汽包的高温水冷管道;其中所述第一低温水冷管道和所述第二低温水冷管道并联或串联之后在下游经由所述高温水冷管道连接到所述汽包。
2.如权利要求1所述的高温热解生物气余热利用系统,其特征在于,
所述水冷系统进一步包括:辅助高温水冷管道,其从所述水源延伸经过所述高温锅炉进行换热且连接到所述汽包。
3.如权利要求2所述的高温热解生物气余热利用系统,其特征在于,
所述辅助高温水冷管道的至少一部分从所述高温锅炉内穿过。
4.如权利要求2所述的高温热解生物气余热利用系统,其特征在于,
所述辅助高温水冷管道上设置有辅助控制阀。
5.如权利要求1所述的高温热解生物气余热利用系统,其特征在于,
所述高温水冷管道的至少一部分从所述高温锅炉内穿过。
6.如权利要求1所述的高温热解生物气余热利用系统,其特征在于,
所述第一低温水冷管道的至少一部分从所述第一低温锅炉内穿过;
所述第二低温水冷管道的至少一部分从所述第二低温锅炉内穿过。
7.如权利要求1至6中任一项所述的高温热解生物气余热利用系统,其特征在于,
在所述高温气出口与所述第一低温气入口之间设置有第一气控制阀;
在所述高温气出口与所述第二低温气入口之间设置有第二气控制阀。
8.如权利要求1至6中任一项所述的高温热解生物气余热利用系统,其特征在于,
所述第一焦油出口设置在所述第一低温锅炉的底部;
所述第二焦油出口设置在所述第二低温锅炉的底部。
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