一种生物质气化发电方法
【专利摘要】本发明公开了一种生物质气化发电方法，包括以下步骤：（1）原料选择；（2）气化；（3）裂解；（4）燃烧发电。通过上述方式，本发明生物质气化发电方法具有原料适应范围宽、转化过程仅产生少量生物质灰、零污染、低碳、无烟无尘、燃烧率高、发电效率高、避免了高成本的一次能源使用、提高了能量利用经济性等优点，在生物质气化发电方法的普及上有着广泛的市场前景。
【专利说明】一种生物质气化发电方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及能源领域，特别是涉及一种生物质气化发电方法。
【背景技术】
[0002] 能源是现代社会赖以生存和发展的基础，能源的供给能力密切关系着国民经济的 可持续性发展，是国家战略安全保障的基础之一。中国目前能源供给形势严峻，环境质量包 褓沉重。由于化石能源储量日益减少、油价波动较大、对能源安全问题的担忧以及对全球变 暖的关注，发展清洁可再生能源已成为紧迫的课题，新能源行业呈现高成长性。根据广泛论 证的可再生能源的产业背景及发展概况，以生物质能为代表的生物质气化发电、生物质氢 能、生物质绿色液体燃料将成为未来重要的替代能源。生物质能属于清洁能源，中国的生物 质再生能源的资源非常丰富，生物质再生能源大规模普及应用，有助于改善生态环境和C0 2 减排。
[0003] 全球每年通过光合作用储藏在生物圈的生物质能约为2. 3ZJ(相当于固定了 60Gt 的碳），生物质能未来的发展潜力巨大。目前亚洲、非洲的大多数发展中国家，生物质能的消 费量占全国能源消费总量的40%以上。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续 能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总 能耗的40%以上。随着世界能源结构呈现多元化发展趋势。预计到2025年生物质能将会 增加35?95EJ，在世界能源中将占有重要的地位。
[0004] 据预测到2050年，生物质将为世界提供五分之一的电力和五分之二直接使用的 燃料。采用先进技术来利用生物质能资源，部分地代替石油、煤炭等矿物能源，以减轻人类 所面临的能源和环境两大压力，己成为世界各国的共识。
[0005] 相对地，利用生物质能源进行发电也逐渐成为了热门应用，而实际使用过程中，生 物质燃烧常常会产生一定的焦油，对发电机损伤极大，不利于高效率、低污染地燃烧发电。
【发明内容】
[0006] 本发明主要解决的技术问题是提供一种生物质气化发电方法，通过使用对生物质 原料进行气化热解的方法，从而实现了一种原料适应性强的可连续、稳定的生物质气化发 电方法，提高了能源利用经济性和环保性，在生物质气化发电方法的普及上有着广泛的市 场前景。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种生物质气化发电方法，包括以下步骤： (1) 原料选择：选择农业资源、家禽粪便、有机废水和有机固体废料作为生物质燃料的 原料，所述农业资源包括柴草、木材、沼气、稻壳、树皮、杂草、玉米結杆、玉米芯、稻杆、麦杆、 花生壳、甘蔗滓和棉籽壳等等，所述有机废水包括生活废水、制酒精废水、制糖废水、制药废 水、造纸废水等等； (2) 气化：原料脱水处理将含水量降至30%以下后即可进行气化，将原料在550-650°C 的温度下进行燃烧气化反应，形成气体产物，每15分钟将气体产物输送隔离一次，留下未 燃烧完全的原料继续进行燃烧，直至残留的原料为总原料的5%以下； (3) 裂解：将隔离出来的气体产物在800-1200°C下添加催化剂进行裂解反应，以去除 焦油成分，获得第二气体产物； (4) 燃烧发电：将第二气体产物按照体积比为1:3-1:5的比例输送氧气进行燃烧，燃烧 的反应推设置在蒸汽锅炉的底部和侧面形成立体环绕型加热方式，并将蒸汽锅炉产生的蒸 汽收集起来使用供气管通向汽轮机进行发电。
[0008] 在本发明一个较佳实施例中，步骤（2)中的所述气体产物包括氢气、一氧化碳、二 氧化碳、甲烷等常温下不凝结的气体和焦油等常温下凝结为液体的大分子化合物。
[0009] 在本发明一个较佳实施例中，步骤（3)中的催化剂为焦油裂解催化剂。
[0010] 在本发明一个较佳实施例中，步骤（4)中所述第二气体产物经由汽轮机发电后采 用玻璃板进行凝结回收。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明生物质气化发电方法具有原料适应范围宽、转化过 程仅产生少量生物质灰、零污染、低碳、无烟无尘、燃烧率高、发电效率高、避免了高成本的 一次能源使用、提高了能量利用经济性等优点，在生物质气化发电方法的普及上有着广泛 的市场前景。
【具体实施方式】
[0012] 下面将对本发明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 例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0013] 一种生物质气化发电方法，包括以下步骤： (1) 原料选择：选择农业资源、家禽粪便、有机废水和有机固体废料作为生物质燃料的 原料，所述农业资源包括柴草、木材、沼气、稻壳、树皮、杂草、玉米結杆、玉米芯、稻杆、麦杆、 花生壳、甘蔗滓和棉籽壳等等，所述有机废水包括生活废水、制酒精废水、制糖废水、制药废 水、造纸废水等等，来源广泛，其中针对农作物产生的秸杆等，将其集中起来作为新能源利 用，既符合绿色新能源的理念，又极大地、有效地解决了农民秸杆无法处理的问题，对环境 保护具有里程碑的意义； (2) 气化：原料脱水处理将含水量降至30%以下后即可进行气化，含水量低有利于反应 的顺利进行，将原料在550-650°C的温度下进行燃烧气化反应，形成气体产物，每15分钟将 气体产物输送隔离一次，留下未燃烧完全的原料继续进行燃烧，解决了残留物燃烧不充分 的问题，大大提高了燃烧的完全度，直至残留的原料为总原料的5%以下； (3) 裂解：将隔离出来的气体产物在800-1200°C下添加催化剂进行裂解反应，以去除 焦油成分，避免了焦油对发电机的损伤，有利于长久、安全的使用，获得第二气体产物； (4) 燃烧发电：将第二气体产物按照体积比为1:3-1:5的比例输送氧气进行燃烧，第二 气体产物主要包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等，适当地增加氧气的供应比例，有利于 降低一氧化碳的产生和增加气体的完全燃烧，燃烧的反应推设置在蒸汽锅炉的底部和侧面 形成立体环绕型加热方式，加热充分快速，并将蒸汽锅炉产生的蒸汽收集起来使用供气管 通向汽轮机进行发电，使得蒸汽的流向集中有力，降低了无用功的产生。
[0014] 优选地，步骤（2 )中的所述气体产物包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等常温下 不凝结的气体和焦油等常温下凝结为液体的大分子化合物。
[0015] 优选地，步骤（3)中的催化剂为焦油裂解催化剂，即增加了裂解反应的反应程度又 缩短了反应的时间，大大提高了反应的效率。
[0016] 优选地，步骤（4)中所述第二气体产物经由汽轮机发电后采用玻璃板进行凝结回 收。
[0017] 本发明生物质气化发电方法的有益效果是： 一、 本发明的方法采用生物质资源为原料，通过热解结合裂解方法转化为可直接利用 的高热值气体，能源利用率高、环保无污染； 二、 热解结合裂解制取富氢氧燃气的方法，可以使用稻壳、玉米秸、稻杆、麦杆等多种农 林废弃物，原料适应范围宽，且转化过程仅产生少量生物质灰，避免了高成本的一次能源使 用，提高了能量利用经济性； 三、 相对于一般的生物质热解反应方法，这里的生物质气化发电方法去除了焦油成分， 在保证了无污染、高效率发电的前提下，又大大降低了焦油的含量，减少了焦油对发电机的 损伤，使用长久。
[0018] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种生物质气化发电方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 原料选择：选择农业资源、家禽粪便、有机废水和有机固体废料作为生物质燃料的 原料，所述农业资源包括柴草、木材、沼气、稻壳、树皮、杂草、玉米結杆、玉米芯、稻杆、麦杆、 花生壳、甘蔗滓和棉籽壳等等，所述有机废水包括生活废水、制酒精废水、制糖废水、制药废 水、造纸废水等等； (2) 气化：原料脱水处理将含水量降至30%以下后即可进行气化，将原料在550-650°C 的温度下进行燃烧气化反应，形成气体产物，每15分钟将气体产物输送隔离一次，留下未 燃烧完全的原料继续进行燃烧，直至残留的原料为总原料的5%以下； (3) 裂解：将隔离出来的气体产物在800-1200°C下添加催化剂进行裂解反应，以去除 焦油成分，获得第二气体产物； (4) 燃烧发电：将第二气体产物按照体积比为1:3-1:5的比例输送氧气进行燃烧，燃烧 的反应推设置在蒸汽锅炉的底部和侧面形成立体环绕型加热方式，并将蒸汽锅炉产生的蒸 汽收集起来使用供气管通向汽轮机进行发电。
2. 根据权利要求1所述的生物质气化发电方法，其特征在于，步骤（2)中的所述气体产 物包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等常温下不凝结的气体和焦油等常温下凝结为液体 的大分子化合物。
3. 根据权利要求1所述的生物质气化发电方法，其特征在于，步骤（3)中的催化剂为焦 油裂解催化剂。
4. 根据权利要求1所述的生物质气化发电方法，其特征在于，步骤（4)中所述第二气体 产物经由汽轮机发电后采用玻璃板进行凝结回收。
【文档编号】C10J3/84GK104194835SQ201410405347
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】王玉南 申请人:苏州新协力环保科技有限公司