本实用新型属于分布式能源领域，涉及一种生物质气化及气、电、热联产系统，具体的说是以生物质为原料，生物质包括各种农作物秸秆、果木树枝、木材等，将生物质粉碎造粒或破碎成块，采用双火眼常压气化炉气化产生低热值燃料气余热回收、燃料气净化，净化后的燃料气采用内燃机发电机组或燃气轮机发电机组发电、余热回收，整个系统可以实现燃气、电力、热水和蒸汽联产。
背景技术：
所谓“分布式能源系统”(Distributed Energy System，简称DES)指分布在用户端的能源综合利用系统。作为21世纪科学用能的最佳方式，“分布式能源的发展利用”在30年间已逐渐得到世界各国的广泛重视。分布式能源系统是一种高效、节能、环保的用户端能源综合利用系统，分布式能源技术已成为世界能源技术的发展潮流。
美日、欧盟等国已将发展分布式供能作为能源安全、节能和能源经济发展的重要战略；英国在过去20年中，已超过1000个分布式能源系统被安装，遍布英国的各大饭店、休闲中心、医院、综合性大学和学院、园艺、机场、公共建筑、商业建筑、购物商城及其它相应场所；日本根据本国的自然资源情况，积极发展可再生能源，通过优化研究确定分布式能源系统的“岛”运行方案；美国已建成6000多座分布式能源站，预计2020年将有15％的现有建筑、50％的新增建筑采用分布式能源站；丹麦是世界上能源利用率最高的国家，在过去20年中，能耗未增加，GDP翻番，污染排放大幅度下降，其主要的措施就是大力发展分布式能源。荷兰分布式能源系统容量1987年已达2700MW，由于效率较高的分布式能源系统装机容量迅速增加，2000年年底荷兰能源利用率比1987年提高22.3％。
我国电力体制的改革，政府职能与企业职能的分离，发电与输配电网彻底分离，发电竞争市场机制的建立，为分布式能源系统的发展奠定了坚实的基础。“西部大开发”战略的实施，陕甘宁天然气送达北京、天津等地，“西气东输”工程的实施，为分布式能源系统的发展提供了机遇。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将分布式供能技术作为与氢能、核能等并列的4项能源领域前沿技术。
我国生物质分布式能源才刚刚起步，以前建设的很多生物质电厂以秸秆直接燃烧或单段气化为主，秸秆中要掺入少量煤才能保证燃烧热值，而且规模过大，秸秆原料收集运输距离大，运输成本高，造成生物质电厂经济效益差，原料不能保证供应。生物质或秸秆发电厂采用直接燃烧发生蒸汽再发电，总的发电效率低。生物质或秸秆采用气化造气，然后再发电，发电效率略有提高，但是目前国内生物质气化炉普遍存在气化过程产生生物质焦油，生物质焦油主要是有机酸类物质，对设备腐蚀严重、伴随灰尘存在于气化产生的气体中又容易堵塞管道，造成生物质气化发电厂很难长周期操作。德国已经采用并且工业化的生物质两段气化技术，气体净化后采用燃气轮机发电机组发电，同时可以供热，也可以供应部分低热值燃料气。德国这种生物质分布式能源系统已经建成投产达到8000套。生物质两段气化可以不产生生物质焦油，从根本上解决生物质气化不能长期稳定运行的问题。生物质分布式能源又可以解决原料供应不足问题，生物质分布式能源系统又属于可再生清洁能源，适合我国国情。已经工业化生产的德国两段式生物质气化炉采用水夹套加内衬里模式，单台能力0.5MW能力，底部出灰结构不详。本实用新型在德国生物质气化炉基础上进行结构优化，单台能力大型化到1.5MW以上。
技术实现要素：
一种生物质气电热联产分布式能源系统，其目的是采用双火眼气化炉为核心的生物质分布式能源系统，让生物质分布式能源系统长周期稳定运行，不产生含酸、含油废水，发电的同时可以联产热水、蒸汽、燃料气。
本实用新型是通过下述技术方案来实现的，生物质颗粒或碎片在双眼气化炉内常压、1000℃的条件下与空气、水蒸气发生气化反应生成低热值燃料气，燃料气经过冷却净化后送至燃气轮机发电机组或内燃机发电机组。燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电机组连接输电线，燃气在燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电机组内做功发电后通过输电线进行输电。燃气轮机发电机组或内燃机发电机组的热烟气送至余热锅炉。汽轮机发电机组通过余热锅炉和燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电机组连接，汽轮机发电机组连接输电线和饱和蒸汽管线。
一种生物质气电热联产分布式能源系统，由依次通过管道相连的双火眼生物质气化炉、旋风除尘器、热管式换热器、喷淋冷却脱硫塔、风机、气体冷却器、静电除雾器、气体缓冲分液罐、燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电机组、余热锅炉和汽轮机发电机组、污水处理模块组成，热水输出管的一端连接在热管式换热器的出水端，通过换热产生用于采暖的热水。本实用新型的流程示意图见附图1。
使用本实用新型所述的系统，将直径在20-30mm，长度20-50mm的生物质颗粒在双火眼气化炉中1000℃以上气化成低热值燃料气和生物质灰。生物质灰从双火眼气化炉底部排出，冷却后可以作为肥料。低热值燃料气双火眼气化炉的双火眼之间抽出送至旋风除尘器离心分离出直径大于20微米的生物质灰颗粒，旋风分离器分离出的生物质灰从底部排出，冷却后作为肥料，除尘后的燃料气从旋风分离器顶部抽出送至热管换热器。热管换热器管程走冷却水，壳程走从旋粉分离器气出来的高温燃料气，冷却水被加热到80℃左右作为采暖水使用。冷却到300℃以下的燃料气抽送至喷淋冷却脱硫塔，在喷淋冷却脱硫塔中直接和含有熟石灰的中水逆流接触冷却到40℃，由风机从喷淋冷却脱硫塔顶部抽出送至气体冷却器。中水中的熟石灰和燃料气中的硫氧化物反应生成硫酸钙、亚硫酸钙，升温后的中水以及生成的硫酸钙、亚硫酸钙从喷淋冷却脱硫塔底部送至污水处理模块净化处理，大部分中水继续循环使用。经过风机加压后的燃料气温度略有升高，再经过气体冷却器冷却至40℃以下，送至静电除雾器在电场作用下除去燃料气中的小液滴和细灰，燃料气走壳程，循环冷却水走管程。经过静电除雾器净化后的燃料气送至气体缓冲分液罐，沉降分离燃料气中的饱和水。脱水后的燃料气从气体缓冲分液罐顶部送至燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电机组，和空气混合燃烧做功发电，燃烧后的热烟气至余热锅炉，热烟气走壳程，除氧水走管程冷却烟气产生蒸汽，蒸汽送至汽轮机发电机组推动蒸汽轮机做工发电，蒸汽做功后可以作为生物质双火眼气化炉气化蒸汽或凝结成水循环使用。污水处理模块为已经普遍应用的氧化、气浮模块，成套设备，技术成熟。含有固体悬浮物、硫酸钙、亚硫酸钙的污水经过空气鼓风充分氧化后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙，在水中过饱和的硫酸钙和原来污水中的固体悬浮物在大量空气鼓吹时，浮于水面形成漂浮物从水面分离出来，分离固体悬浮物后的污水成为中水，可以循环使用。
本实用新型所述双火眼气化炉的原理是生物质中的碳、氢、硫、氮和空气中的氧气、水蒸汽进行部分氧化反应，生成一氧化碳、氢气、二氧化碳、少量甲烷、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)，其热值在800-1700千卡/标准立方米，可以作为工业或民用燃气。采用双火眼气化炉，两个火眼中间抽出燃料气，生物质焦油全部气化，不会产生生物质焦油，也不产生含酸、含油废水。生物质颗粒通过顶部料斗、给料机送入气化炉，在第一火眼区空气+蒸汽和生物质颗粒中大部分有机物发生气化反应。燃料气从第一火眼区下方抽出。第一火眼区未反应完全的有机物以及高温时缩合生成的焦炭继续下行至第二火眼区，在空气+蒸汽的气氛中继续发生气化反应，第二火眼区生成的燃料气上行至燃料气抽出口，生物质灰继续下行至刮灰伞，刮灰伞将生物质灰送出气化炉外。刮灰伞采用两段煤气化炉成熟的工业应用设备。本实用新型的双火眼气化炉结构图见附图2。
本实用新型所述的旋风除尘器、热管式换热器、喷淋冷却脱硫塔、风机、气体冷却器、静电除雾器、气体缓冲分液罐、燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电机组、余热锅炉和汽轮机发电机组、污水处理模块均为已经工业应用的成熟可靠设备，技术人员完全可以知晓其详细内容，可以在公开书籍、网络、制造商处获得详尽资料，不再详细叙述其原理及结构。
本实用新型有益效果：
第一，提高能源的利用率，实现了高效利用能源的目的。
第二，采用双火眼气化炉，不会产生生物质焦油，可以实现长周期运行。
第三，没有含酸、含油污水的排放，减少环境污染。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图1是该实用新型工艺流程示意图。附图2为双火眼气化炉结构简图。
附图1符号说明如下：
1—双火眼生物质气化炉，2—旋风除尘器，3—热管换热器，
4—喷淋冷却脱硫塔，5—风机，6—气体冷却器，7—静电除雾器，
8—气体缓冲分液罐，9—燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电机组，
10—余热锅炉，11—蒸汽轮机发电机组，12—污水处理模块。
附图2符号说明如下：
a-生物质颗粒料斗，b-给料机，c-第一火眼空气进口，d-第一火眼蒸汽进口，
e-第一火眼区，f-气化区，g-第二火眼区，h-燃气抽出口，
i-第二火眼蒸汽进口，j-刮灰伞，k-第二火眼空气进口，l-刮灰伞驱动电机，
m-灰渣出口，n-壳体，o-耐热衬里，p-耐热衬里挡圈，
q-生物质颗粒进口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。
如附图1所示，一种生物质气电热联产分布式能源系统，由依次通过管道相连的双火眼生物质气化炉1、旋风除尘器2、热管式换热器3、喷淋冷却脱硫塔4、风机5、气体冷却器6、静电除雾器7、气体缓冲分液罐8、燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电机组9、余热锅炉10、汽轮机发电机组11和污水处理模块12组成，其中,气化炉为双火眼气化炉中间抽出燃气且不产生焦油，热水输出管的一端连接在热管式换热器3的出水端，通过换热产生用于采暖的热水。燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电机组9连接输电线，燃气在燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电组9内做功发电后通过输电线输出电能。汽轮机发电机组11通过余热锅炉10和燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电机组9连接，汽轮机发电机组11连接输电线和饱和蒸汽管线。
采用本实用新型所述的系统将直径在20-30mm，长度20-50mm的生物质颗粒在双火眼气化炉1中1000℃以上气化成低热值燃料气和生物质灰。生物质灰从双火眼气化炉底部排出，冷却后可以作为肥料。低热值燃料气双火眼气化炉1的双火眼之间抽出送至旋风除尘器2离心分离出直径大于20微米的生物质灰颗粒，旋风分离器2分离出的生物质灰从底部排出，冷却后作为肥料，除尘后的燃料气从旋风分离器2顶部抽出送至热管换热器3。热管换热器3管程走冷却水，壳程走从旋粉分离器气出来的高温燃料气，冷却水被加热到80℃左右作为采暖水使用。冷却到300℃以下的燃料气抽送至喷淋冷却脱硫塔4，在喷淋冷却脱硫塔4中直接和含有熟石灰的中水逆流接触冷却到40℃，由风机5从喷淋冷却脱硫塔4顶部抽出送至气体冷却器6。中水中的熟石灰和燃料气中的硫氧化物反应生成硫酸钙、亚硫酸钙，升温后的中水以及生成的硫酸钙、亚硫酸钙从喷淋冷却脱硫塔4底部送至污水处理模块12净化处理，大部分中水继续循环使用。经过风机5加压后的燃料气温度略有升高，再经过气体冷却器6冷却至40℃以下，送至静电除雾器7在电场作用下除去燃料气中的小液滴和细灰，燃料气走壳程，循环冷却水走管程。经过静电除雾器7净化后的燃料气送至气体缓冲分液罐8，沉降分离燃料气中的饱和水。脱水后的燃料气从气体缓冲分液罐8顶部送至燃气内燃机发电机组或燃气轮机发电机组9，和空气混合燃烧做功发电，燃烧后的热烟气至余热锅炉10，热烟气走壳程，除氧水走管程冷却烟气产生蒸汽，蒸汽送至汽轮机发电机组11推动蒸汽轮机做功发电，蒸汽做功后可以作为生物质双火眼气化炉1气化蒸汽或凝结成水循环使用。污水处理模块12为已经普遍应用的氧化、气浮模块，成套设备，技术成熟。含有固体悬浮物、硫酸钙、亚硫酸钙的污水经过空气鼓风充分氧化后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙，在水中过饱和的硫酸钙和原来污水中的固体悬浮物在大量空气鼓吹时，浮于水面形成漂浮物从水面分离出来，分离固体悬浮物后的污水成为中水，可以循环使用。
如附图2所示，一种生物质气电热联产分布式能源系统的核心设备双火眼生物质气化炉1，由生物质颗粒料斗a、给料机b、壳体n、耐热衬里o组成封闭的炉体。炉体内从上至下分为第一火眼区e、气化区f、第二火眼区g，第一火眼区e和气化区f之间在耐热衬里O上设置耐热衬里挡圈p。在炉体内的底部设有刮灰伞j，刮灰伞j由刮灰伞驱动电机l驱动
第一火眼区e设置第一火眼空气进口c、第一火眼蒸汽进口d、生物质颗粒进口q。
气化区f设置燃气抽出口h。
第二火眼区g设置第二火眼蒸汽进口i、第二火眼空气进口k、灰渣出口m，底部设有刮灰伞j，刮灰伞由刮灰伞驱动电机l驱动。
生物质颗粒通过顶部料斗a、给料机b、生物质颗粒进口q送入气化炉中，在第一火眼区e空气通过第一火眼空气进口c进入、蒸汽通过第一火眼蒸汽进口d进入和生物质颗粒中大部分有机物发生气化反应。燃料气从第一火眼区e下方气化区f抽出。第一火眼区e未反应完全的有机物以及高温时缩合生成的焦炭继续下行至第二火眼区g，空气通过第二火眼空气进口i进入、蒸汽通过第二火眼蒸汽进口k进入，在空气+蒸汽的气氛中继续发生气化反应，第二火眼区g生成的燃料气上行至气化区f燃料气抽出口h，生物质灰继续下行至刮灰伞j，刮灰伞j将生物质灰从灰渣出口m送出气化炉外，刮灰伞j由电机l驱动。
可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。