CN220812302U - 生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，属于火力发电技术领域，所述系统包括料仓、给料机构、第一引风机、循环流化床气化炉、气固分离机构、氢气分离机构、压缩机、储氢罐、脱附风机和电厂燃煤锅炉；料仓通过给料机构与循环流化床气化炉的第一入口连接，第一引风机与循环流化床气化炉的第二入口连接；气固分离机构的入口与循环流化床气化炉的第一出口连接；氢气分离机构的入口与气固分离机构的第一出口连接；储氢罐的入口通过压缩机与氢气分离机构的第一出口连接；电厂燃煤锅炉的入口通过脱附风机与氢气分离机构的第二出口连接。通过本实用新型提供的发电系统，能够实现多种能源的循环经济利用，提高生物质的经济利用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及火力发电技术领域，具体地，涉及一种生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统。
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。但是，这些生物质气化耦合燃煤机组发电技术均没有考虑针对生物质气化再燃发电过程中产生的各种能源进行回收利用，导致生物质的经济利用性较低。
实用新型内容
针对现有技术中传统的生物质气化耦合燃煤机组发电系统无法实现多种能源的循环经济利用的技术问题，本实用新型提供了一种生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，采用该系统能够实现对生物质气化再燃发电过程中产生的各种能源进行多级回收利用，从而提高生物质气化的经济利用性。
为实现上述目的，本实用新型第一方面提供了一种生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，所述发电系统包括：料仓、给料机构、第一引风机、循环流化床气化炉、气固分离机构、氢气分离机构、压缩机、储氢罐、脱附风机和电厂燃煤锅炉；其中，料仓内存储有生物质物料，料仓通过给料机构与循环流化床气化炉的第一入口连接，第一引风机与循环流化床气化炉的第二入口连接，循环流化床气化炉被配置为能够对生物质物料与空气进行加热处理，产生合成气和灰渣；气固分离机构的入口与循环流化床气化炉的第一出口连接，被配置为能够从合成气分离出固体颗粒，获得气固分离后的合成气；氢气分离机构的入口与气固分离机构的第一出口连接，被配置为能够从气固分离后的合成气中分离出氢气，获得氢气分离后的剩余混合可燃气体；储氢罐的入口通过压缩机与氢气分离机构的第一出口连接，电厂燃煤锅炉的入口通过脱附风机与氢气分离机构的第二出口连接。
在本实用新型的一个示例性实施例中，所述给料机构可以包括输送皮带、料斗和铰笼，输送皮带的入口与料仓连接，输送皮带的出口与料斗的入口连接，料斗的出口通过铰笼与循环流化床气化炉连接。
在本实用新型的一个示例性实施例中，所述气固分离机构可以包括旋风分离器，旋风分离器的第二出口与循环流化床气化炉的第三入口连接，用于将合成气中分离出的固体颗粒输送至循环流化床气化炉。
在本实用新型的一个示例性实施例中，所述发电系统还可以包括返料器，返料器设置在旋风分离器的第二出口与循环流化床气化炉的第三入口之间。
在本实用新型的一个示例性实施例中，所述气固分离机构还可以包括旋风除尘器，旋风除尘器的第二出口与中间灰仓的入口连接，中间灰仓的出口通过罗茨风机与电厂燃煤锅炉的一次风管连接。
在本实用新型的一个示例性实施例中，所述氢气分离机构可以包括第二引风机和分子筛吸附器，其中，第二引风机的入口与气固分离机构的第一出口连接，第二引风机的出口与分子筛吸附器的入口连接。
本实用新型的一个示例性实施例中，所述氢气分离机构可以包括第二引风机和压力摩尔分数摇摆吸附装置，其中，第二引风机的入口与气固分离机构的第一出口连接，第二引风机的出口与压力摩尔分数摇摆吸附装置的入口连接。
在本实用新型的一个示例性实施例中，所述发电系统还可以包括空预器，其中，空预器的热介质入口与气固分离机构的第一出口连接，空预器的热介质出口与氢气分离机构的入口连接，空预器的冷介质入口与第一引风机连接，空预器的冷介质出口与循环流化床气化炉的第一出口连接。
在本实用新型的一个示例性实施例中，所述发电系统还可以包括缓冲冷凝器，其中，缓冲冷凝器的热介质入口与氢气分离机构的第一出口连接，缓冲冷凝器的热介质出口与储氢罐的入口连接，缓冲冷凝器的冷介质入口与第一引风机连接，缓冲冷凝器的冷介质出口与循环流化床气化炉的第一出口连接。
在本实用新型的一个示例性实施例中，所述发电系统还可以包括灰渣收集容器，灰渣收集容器的入口与循环流化床气化炉的第二出口连接，灰渣收集容器的出口与电厂燃煤锅炉的磨煤机入口连接，用于回收灰渣中的未燃尽碳。
通过本实用新型提供的技术方案，本实用新型至少具有如下技术效果：
(1)本实用新型在传统生物质气化耦合燃煤机组发电系统的结构基础上新增了氢气分离机构，氢气分离机构能够从合成气中提取氢气，从而完成提纯制取氢气以供厂区氢站使用或对外供应氢能，实现了对氢能的回收利用；
(2)本实用新型从系统节能的角度出发，考虑利用气化炉出口合成气的余热对进入气化炉的冷空气进行预热，在气固分离机构和储氢罐之间增设了空预热和缓冲冷却器，不仅实现了余热的回收利用，还有助于加速气化炉内的氧化反应；
(3)本实用新型增设了灰渣收集容器，并将灰渣收集容器内的灰渣输送至电厂燃煤锅炉的磨煤机入口与煤炭进行掺烧，不仅实现了未燃尽碳的回收利用，还有助于消除有毒物质，避免污染环境。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统的结构示意图。
附图标记说明
1-秸秆料仓，2-输送皮带，3-料斗，4-铰笼，5-循环流化床气化炉，6-旋风分离器，7-旋风除尘器，8-空预器，9-第二引风机，10-分子筛吸附器，11-缓冲冷却器，12-压缩机，13-储氢罐，14-脱附风机，15-第一引风机，16-返料器，17-中间灰仓，18-罗茨风机，19-灰渣收集容器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接连接，也可以是间接连接；可以是有线连接，也可以是无线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
实施例一
为了解决传统的生物质气化耦合燃煤机组发电系统的经济利用性较低的技术问题，本实用新型的第一实施例提供了一种生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，该发电系统至少可以包括料仓、给料机构、第一引风机、循环流化床气化炉、气固分离机构、氢气分离机构、压缩机、储氢罐、脱附风机和电厂燃煤锅炉。
具体地，料仓内存储有生物质物料，生物质物料可以为玉米秸秆、棉柴、花生壳、树皮、花生秧、木屑等物质。
料仓通过给料机构与循环流化床气化炉的第一入口连接，第一引风机与循环流化床气化炉的第二入口连接。循环流化床气化炉用于对生物质物料与空气进行加热处理，产生合成气和灰渣。
气固分离机构的入口与循环流化床气化炉的第一出口连接，用于从合成气分离出固体颗粒，获得气固分离后的合成气。
氢气分离机构的入口与气固分离机构的第一出口连接，用于从气固分离后的合成气中分离出氢气，获得氢气分离后的剩余混合可燃气体。
储氢罐的入口通过压缩机与氢气分离机构的第一出口连接，用于将分离出的氢气加压后形成产品氢并存储在储氢罐。
电厂燃煤锅炉的入口通过脱附风机与氢气分离机构的第二出口连接，用于将氢气分离后的剩余混合可燃气体输送至电厂燃煤锅炉进行燃烧发电。
进一步地，在一种可能的实施方式中，给料机构可以包括输送皮带、料斗和铰笼，其中，输送皮带的入口与料仓连接，输送皮带的出口与料斗的入口连接，料斗的出口通过铰笼与循环流化床气化炉连接。
进一步地，在一种可能的实施方式中，气固分离机构可以由一个或多个分离器组成。
进一步地，在一种可能的实施方式中，氢气分离机构可以为分子筛吸附器或者压力摩尔分数摇摆吸附装置。当然，本实用新型并不局限于此，其他能够实现将氢气从合成气中分离出来的设备均可适用于本实用新型的氢气分离机构。例如，氢气分离机构还可以是膜分离装置、催化转化装置、分馏装置等。
进一步地，在一种可能的实施方式中，发电系统还可以包括空预器，其中，空预器的热介质入口与气固分离机构的第一出口连接，空预器的热介质出口与氢气分离机构的入口连接，空预器的冷介质入口与第一引风机连接，空预器的冷介质出口与循环流化床气化炉的第一出口连接。
进一步地，在一种可能的实施方式中，发电系统还可以包括缓冲冷凝器，其中，缓冲冷凝器的热介质入口与氢气分离机构的第一出口连接，缓冲冷凝器的热介质出口与储氢罐的入口连接，缓冲冷凝器的冷介质入口与第一引风机连接，缓冲冷凝器的冷介质出口与循环流化床气化炉的第一出口连接。
进一步地，在一种可能的实施方式中，发电系统还可以包括灰渣收集容器，灰渣收集容器的入口与循环流化床气化炉的第二出口连接，灰渣收集容器的出口与电厂燃煤锅炉的磨煤机入口连接，用于回收灰渣中的未燃尽碳。
需要说明的是，循环流化床气化炉的第一入口用于将生物质物料输送至循环流化床气化炉内，循环流化床气化炉的第二入口用于将冷空气输送至循环流化床气化炉内，循环流化床气化炉的第三入口用于将合成气中分离出固体颗粒的输送至循环流化床气化炉内，循环流化床气化炉的第一出口用于输出气化反应后生成的合成气，循环流化床气化炉的第二出口用于输出燃烧后剩余的灰渣。氢气分离机构的第一出口用于输出从合成气中提取的氢气，氢气分离机构的第二出口用于输出氢气分离后的剩余混合可燃气体。
实施例二
以秸秆作为主要原料的生物质原料为例，本实用新型的第二实施例提供了一种生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统。
如图1所示，一种生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统可由秸秆料仓1、输送皮带2、料斗3、铰笼4、循环流化床气化炉5、旋风分离器6、旋风除尘器7、空预器8、第二引风机9、分子筛吸附器10、缓冲冷却器11、压缩机12、储氢罐13、脱附风机14、第一引风机15、返料器16、中间灰仓17、罗茨风机18和灰渣收集容器19组成。
具体地，秸秆料仓1用于存储生物质原料，秸秆料仓1的物料出口与输送皮带2与料斗3的物料入口连接，料斗3的物料出口通过铰笼4与循环流化床气化炉5的物料入口连接。料斗3具有一定的结构和形状，可以在物料流动过程中起到控制和导向的作用。循环流化床气化炉5用于在气化炉内部通过高速气流的作用将生物质物料悬浮起来，形成床层，床层中的物料与高温气体进行热交换，固体物料在气化过程中产生热解和部分氧化，从而生成合成气。循环流化床气化炉5的顶部设置有气体出口，循环流化床气化炉5的底部设置有固体出口，循环流化床气化炉5的下部还设置有气化剂入口和返料入口。
旋风分离器6与循环流化床气化炉5顶部的气体出口连接，用于初步分离合成气和固体颗粒。旋风分离器6顶部的气体出口与旋风除尘器7连接，用于进一步分离合成气和固体颗粒。旋风分离器6底部的固体出口则通过返料器16与循环流化床气化炉5的下部设置的返料入口连接，用于将初步分离出的固体颗粒作为返料送入循环流化床气化炉再次参与气化反应。旋风除尘器7底部的固体出口则通过中间灰仓17和罗茨风机18与电厂煤粉炉一次风管连接，用于将进一步分离出的固体颗粒送入电厂煤粉炉进行辅助燃烧。
空预器8的热介质入口与旋风除尘器7顶部的气体出口连接，用于对高温的合成气进行初步的冷却处理。空预器8的热介质出口通过引风机9与分子筛吸附器10连接，用于从合成气中吸附氢气，输出经分子筛吸附后剩余的混合可燃气体。缓冲冷却器11的热介质入口与分子筛吸附器10的第一出口连接，用于对吸附出的氢气进行冷却处理。缓冲冷却器11的热介质出口则通过压缩机12与储氢罐13连接，用于将压缩升压后的氢气送至储氢罐储存。
脱附风机14与分子筛吸附器10的第二出口连接，用于将混合可燃气体输送至电厂煤粉炉进行辅助燃烧。
第一引风机15与缓冲冷却器11的冷介质入口连接，用于将冷空气送入缓冲冷却器与高温的氢气交换热量，在实现冷却氢气的同时，对冷空气进行初步的预热处理。缓冲冷却器11的冷介质出口与空预器8的冷介质入口连接，用于将初步预热的空气送入空预器与高温的合成气交换热量，在实现冷却合成气的同时，对初步预热的空气进行二次预热处理。空预器8的冷介质出口与循环流化床气化炉5的下部设置的气化剂入口连接，用于将两次预热后的空气送入循环流化床气化炉参与气化反应。
灰渣收集容器19与循环流化床气化炉5的底部的固体出口连接，用于收集灰渣，并通过管道输送至电厂煤粉炉的入口处与煤炭进行掺烧。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (10)
1.一种生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，其特征在于，所述发电系统包括：料仓、给料机构、第一引风机、循环流化床气化炉、气固分离机构、氢气分离机构、压缩机、储氢罐、脱附风机和电厂燃煤锅炉；
其中，料仓内存储有生物质物料，料仓通过给料机构与循环流化床气化炉的第一入口连接，第一引风机与循环流化床气化炉的第二入口连接，循环流化床气化炉被配置为能够对生物质物料与空气进行加热处理，产生合成气和灰渣；
气固分离机构的入口与循环流化床气化炉的第一出口连接，被配置为能够从合成气分离出固体颗粒，获得气固分离后的合成气；
氢气分离机构的入口与气固分离机构的第一出口连接，被配置为能够从气固分离后的合成气中分离出氢气，获得氢气分离后的剩余混合可燃气体；
储氢罐的入口通过压缩机与氢气分离机构的第一出口连接，电厂燃煤锅炉的入口通过脱附风机与氢气分离机构的第二出口连接。
2.根据权利要求1所述的生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，其特征在于，所述给料机构包括输送皮带、料斗和铰笼，输送皮带的入口与料仓连接，输送皮带的出口与料斗的入口连接，料斗的出口通过铰笼与循环流化床气化炉连接。
3.根据权利要求1所述的生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，其特征在于，所述气固分离机构包括旋风分离器，旋风分离器的第二出口与循环流化床气化炉的第三入口连接，用于将合成气中分离出的固体颗粒输送至循环流化床气化炉。
4.根据权利要求1所述的生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括返料器，返料器设置在旋风分离器的第二出口与循环流化床气化炉的第三入口之间。
5.根据权利要求3所述的生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，其特征在于，所述气固分离机构还包括旋风除尘器，旋风除尘器的第二出口与中间灰仓的入口连接，中间灰仓的出口通过罗茨风机与电厂燃煤锅炉的一次风管连接。
6.根据权利要求1所述的生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，其特征在于，所述氢气分离机构包括第二引风机和分子筛吸附器，其中，第二引风机的入口与气固分离机构的第一出口连接，第二引风机的出口与分子筛吸附器的入口连接。
7.根据权利要求1所述的生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，其特征在于，所述氢气分离机构包括第二引风机和压力摩尔分数摇摆吸附装置，其中，第二引风机的入口与气固分离机构的第一出口连接，第二引风机的出口与压力摩尔分数摇摆吸附装置的入口连接。
8.根据权利要求1所述的生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括空预器，其中，空预器的热介质入口与气固分离机构的第一出口连接，空预器的热介质出口与氢气分离机构的入口连接，空预器的冷介质入口与第一引风机连接，空预器的冷介质出口与循环流化床气化炉的第一出口连接。
9.根据权利要求1所述的生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括缓冲冷凝器，其中，缓冲冷凝器的热介质入口与氢气分离机构的第一出口连接，缓冲冷凝器的热介质出口与储氢罐的入口连接，缓冲冷凝器的冷介质入口与第一引风机连接，缓冲冷凝器的冷介质出口与循环流化床气化炉的第一出口连接。
10.根据权利要求1所述的生物质气化耦合燃煤锅炉的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括灰渣收集容器，灰渣收集容器的入口与循环流化床气化炉的第二出口连接，灰渣收集容器的出口与电厂燃煤锅炉的磨煤机入口连接，用于回收灰渣中的未燃尽碳。
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