一种生物质气化多联产能源系统的制作方法

1.本实用新型涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种生物质气化多联产能源系统。


背景技术：

2.生物质气化是在一定的热力学条件下，借助于空气(或者氧气)、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体、生物质炭固体和木醋液等液体的过程。
3.目前国内市场中的生物质气化设备以上吸式或下吸式固定床气化设备为主，多采用空气作为气化剂，气化后的生物质燃气送至燃生物质气的锅炉进行燃烧，而后将锅炉中的蒸汽或热水送出使用，整体系统结构较为单一，使用中也存在以下几种问题：
4.1、生物质经过设备气化之后的生物质燃气不够清洁，产气不够稳定，产物调节能力差；
5.2、气化设备中水层(夹层)的水未能有效利用，造成能源浪费；
6.3、排放氮氧化物浓度高，未能清洁化燃烧；
7.4、排烟温度高，未将烟气中的热量回收；
8.5、出炭时，炭的温度较高，也未将该部分热量利用。
9.有鉴于此，特提出本实用新型。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的在于提供一种生物质气化多联产能源系统，能够最大程度上有效解决背景技术中所提及的问题，提高气化效率，降低烟气排放温度和湿度，提高能源利用效率。
11.为实现上述目，本实用新型提供如下技术方案：
12.一种生物质气化多联产能源系统，包括生物质气化发生器、燃气蒸汽锅炉、低氮燃烧器、烟气全热回收器、产品仓、总出烟口、总进水口、总出蒸汽口、第一总进风口、第二总进风口及烟囱；
13.所述生物质气化发生器设置有第一进风口、第一进水口、第一排气口；所述燃气蒸汽锅炉上设置有第二烟气口、第二进水口；所述燃气蒸汽锅炉包括低氮燃烧器及蒸汽发生器，在所述蒸汽发生器上设置有第三蒸汽出口，所述低氮燃烧器上设置有第四进烟口、第四进气口、第四进风口；所述烟气全热回收器上设置有第五进风口、第五出风口、第五进烟口、第五出烟口；
14.所述第一进风口通过第一风管与所述第一总进风口相连通；所述第一风管中部通入所述产品仓；
15.所述第一排气口通过第一气管与所述第四进气口相连通；
16.所述第二进水口通过第一水管与所述总进水口相连通
17.所述第二烟气口通过三通分别与所述第四进烟口、所述第五进烟口相连通；
18.所述第三蒸汽口通过三通分别与所述第一进水口、所述总出蒸汽口相连通；
19.所述第四进风口与所述第五出风口相连通；
20.所述第五进风口与所述第二总进风口相连通；
21.所述第五出烟口与所述总出烟口，所述烟囱与所述总出烟口相连通。
22.优选地，所述第一气管上依次设置有第一吸附炭仓、冷却仓及第二吸附炭仓，在所述第一吸附炭仓及所述第二吸附炭仓中均设置有快拆式炭芯。
23.优选地，所述第一水管依次穿过所述冷却仓及所述生物质气化发生器的下部。
24.优选地，所述生物质气化发生器的内部由下至上依次为预干燥层、干燥层、热解层、裂解层、第一还原层、氧化层、第二还原层，所述第一进水口通入至所述裂解层。
25.优选地，所述生物质气化发生器上还设置有进料仓，所述进料仓与垂直上料器相连接。
26.与现有技术相比较，本实用新型提出的一种生物质气化多联产能源系统，有益效果在于：
27.1、热空气气化；
28.送入生物质气化发生器的空气先经过产品仓，再送入生物质气化发生器，由于产品仓中是反应后落下的高温木炭，空气经过后会加热空气，提高空气温度，能够进一步提高生物质气化发生器中氧化反应效率。
29.2、降温提净；
30.生物质燃气依次经过吸附炭仓、冷却仓、吸附炭仓，将生物质燃气中的颗粒物、粉尘过滤，并将生物质燃气中水蒸气、木焦油冷凝排出，提高了产出的生物质燃气的清洁度，提升了产出的生物质燃气中可燃气体的占比。
31.3、回热提能
32.1)经过软化后的水先送入冷却仓，通过与产出的温度较高的生物质燃气对流，吸收生物质燃气的热量，降低生物质燃气温度，提高水温；将温水再送入生物质气化发生器的水层，吸收生物质气化发生器中热量，降低发生器设备上的温度，保护点火装置，再次提高水温；最后将水再送入燃气蒸汽锅炉。
33.2)送入生物质气化发生器空气经过产品仓，吸收高温木炭的热量后再送入发生器。
34.3)送入蒸汽锅炉的空气先经过烟气全热回收器，与蒸汽锅炉排出的高温烟气对流换热，将烟气余热回收，提高空气温度后再送入低氮燃烧器。
35.4、分段式气化
36.在生物质气化发生器启动时采用空气为气化剂，待反应后产出生物质燃气，将燃气蒸汽锅炉启动，锅炉产生蒸汽后，引部分蒸汽送入生物质气化发生器的裂解层，此时气化剂是空气+水蒸气。
37.5、生物质气化发生器内部有预干燥层、干燥层、热解层、裂解层、第一还原层、氧化层、第二还原层，比现有生物质气化发生器多设置了预干燥层、裂解层以及另一个还原层，能够加快气化反应效率，快速反应生成生物质燃气。
38.通过以上各种方式，可将各类热量回收利用，进一步的提高了生物质气化发生器的能效。
39.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
40.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
41.图1为本实用新型实施例提出的一种生物质气化多联产能源系统结构示意图。
42.图2为本实用新型实施例提出的一种生物质气化多联产能源系统中生物质气化发生器内部分层示意图。
43.图中示意如下：
44.1、垂直上料器；2、生物质气化发生器；3、产品仓；4、第一吸附炭仓；5、冷却仓；6、快拆式炭芯；7、进料仓；8、第一阀门； 9、第二阀门；10、燃气蒸汽锅炉；11、低氮燃烧器；12、烟气全热回收器；13、烟囱；14、蒸汽发生器；15、风机；16、第二吸附炭仓；17、总出烟口；18、总进水口；19、总出蒸汽口；20、第一总进风口；21、第二总进风口；22、第一进风口；23、第一进水口； 24、第一排气口；25、第二烟气口；26、第二进水口；27、第三蒸汽出口；28、第四进烟口；29、第四进气口；30、第四进风口；31、第五进风口；32、第五出风口；33、第五进烟口；34、第五出烟口。
具体实施方式
45.下面将结合本实用新型实施例中附图，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
46.生物质气化是在一定的热力学条件下，借助于空气(或者氧气)、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体、生物质炭固体和木醋液等液体的过程。
47.目前国内市场中的生物质气化设备以上吸式或下吸式固定床气化设备为主，多采用空气作为气化剂，气化后的生物质燃气送至燃生物质气的锅炉进行燃烧，而后将锅炉中的蒸汽或热水送出使用，整体系统结构较为单一，使用中也存在以下几种问题：1、生物质经过设备气化之后的生物质燃气不够清洁，产气不够稳定，产物调节能力差； 2、气化设备中水层(夹层)的水未能有效利用，造成能源浪费；3、排放氮氧化物浓度高，未能清洁化燃烧；4、排烟温度高，未将烟气中的热量回收；5、出炭时，炭的温度较高，也未将该部分热量利用。
48.有鉴于此，特提出本实用新型。
49.如图1-2所示，本实用新型实施例提供一种生物质气化多联产能源系统，包括生物
质气化发生器2、燃气蒸汽锅炉10、低氮燃烧器11、烟气全热回收器12、产品仓3、总出烟口17、总进水口18、总出蒸汽口19、第一总进风口20、第二总进风口21及烟囱13；
50.所述生物质气化发生器2设置有第一进风口22、第一进水口 23、第一排气口24；所述燃气蒸汽锅炉10上设置有第二烟气口25、第二进水口26；所述燃气蒸汽锅炉10包括低氮燃烧器11及蒸汽发生器14，在所述蒸汽发生器14上设置有第三蒸汽出口27，所述低氮燃烧器11上设置有第四进烟口28、第四进气口29、第四进风口 30；所述烟气全热回收器12上设置有第五进风口31、第五出风口 32、第五进烟口33、第五出烟口34；
51.所述第一进风口22通过第一风管与所述第一总进风口20相连通，所述第一风管穿过所述产品仓3；所述第一排气口24通过第一气管与所述第四进气口29相连通；所述第二进水口26通过第一水管与所述总进水口18相连通，所述第二烟气口25通过三通分别与所述第四进烟口28、所述第五进烟口33相连通；所述第三蒸汽口通过三通分别与所述第一进水口23、所述总出蒸汽口19相连通；所述第四进风口30与所述第五出风口32相连通；所述第五进风口 31与所述第二总进风口21相连通；所述第五出烟口34与所述总出烟口17。
52.所述第一气管上依次设置有第一吸附炭仓4、冷却仓5及第二吸附炭仓16。所述第一水管依次穿过所述冷却仓5及所述生物质气化发生器2的下部。在所述第一吸附炭仓4及所述第二吸附炭仓16 中均设置有快拆式炭芯6。所述生物质气化发生器2的内部由下至上依次为预干燥层、干燥层、热解层、裂解层、第一还原层、氧化层、第二还原层，所述第一进水口23通入至所述裂解层。所述生物质气化发生器2上还设置有进料仓7，所述进料仓7与所述垂直上料器1相连接。
53.在本实用新型的一个优选实施例中，还包括烟囱13，所述烟囱 13与所述总出烟口17相连通；所述第一风管穿过所述产品仓3。
54.结合实施例与附图1，关于一种生物质气化多联产能源系统内部流程描述：
55.1、水路连接
56.1-1、水路管道从总进水口18经过第二阀门9连接至冷却仓5，冷却仓5通过水路管道连接至生物质气化发生器2下部，再经过水路管道连接通过第二阀门9至燃气蒸汽锅炉10中。这样从总进水口18经过软化后的水先送入冷却仓5，通过与产出的温度较高的生物质燃气对流，吸收生物质燃气的热量，降低生物质燃气温度，提高水温；将温水再送入生物质气化发生器2下部的水层，吸收生物质气化发生器2中热量，降低发生器设备上的温度，保护点火装置，再次提高水温；最后将水再送入燃气蒸汽锅炉10。将生物质燃气中的散失热量、生物质气化发生器2下部冷却水的废弃热量都回收利用，提高能源利用率。
57.1-2、燃气蒸汽锅炉10中的蒸汽发生器14上的第三蒸汽出口 27通过蒸汽管道经三通连接通过第一阀门8至生物质气化发生器2 的裂解层中，另一路经三通连接通过第一阀门8至总出蒸汽口19。本实用新型中将燃气蒸汽锅炉10产生的蒸汽作为气化剂，少量引入生物质气化发生器2的裂解层，使其变为空气+水蒸气为气化剂的方式，增大产出生物质燃气热值，提升效率。
58.2、风路连接
59.2-1、第一总进风口20通过管道经风机15连接至产品仓3，经产品仓3连接至生物质气化发生器2的第一进风口22。本实用新型中送入生物质气化发生器2的空气为热空气，空气经过吸收产品仓 3中的木炭温度，由冷空气变为热空气，再送入生物质气化发生器 2，能
够提高生物质气化发生器2中气化反应效率，同时将产品仓3 中废弃的热量回收。
60.3、气路连接
61.3-1、第一排气口24通过管道从生物质气化发生器2连接至吸附炭仓与冷却仓5的组合体，再经第一阀门8连接至燃气蒸汽锅炉 10内的低氮燃烧器11。本实用新型中，产出的生物质燃气经过第一吸附炭仓4，再过冷却仓5，再过第二吸附炭仓16，吸附炭仓主要作用是吸附产出的生物质燃气中的粉尘，防止回火。冷却仓5主要作用是降低产出的生物质燃气温度，将生物质燃气中水蒸气、木焦油冷凝排出，提高生物质燃气的洁净度，增加生物质燃气中的可燃气体成分占比。另外，本实用新型中吸附炭仓内设置快拆式炭芯 6，可将旧炭芯整体拿出，将新炭芯整体放入吸附炭仓，能够整体拆卸、快速更换，旧炭芯回到垂直上料器与生物质原料混合循环利用，生物质原料中炭含量增加有利于气化率的提升。
62.3-2、第二总进风口21通过管道经风机15连接至烟气全热回收器12，再连接至燃气蒸汽锅炉10内的低氮燃烧器11。本实用新型中，燃气蒸汽锅炉10的尾部烟气上设置烟气全热回收器12，高温烟气经过烟气全热回收器12与空气换热，之后再进行排放，换热后的湿空气再送入燃气蒸汽锅炉10内部的低氮燃烧器11内，湿空气混入可有效降低氮氧化物排放，提高烟气的露点，并能够最大程度上降低排放的烟气温度和污染物浓度，回收烟气中的水、热量，将烟气中废弃的热量全部回收使用，进一步提高了锅炉热效率，同时也为环境保护作出了贡献。
63.4、烟路连接
64.4-1管道从燃气蒸汽锅炉10经三通连接至烟气全热回收器12，再连接至烟囱13，三通另一路烟气再循环连接至燃气蒸汽锅炉10 内的低氮燃烧器11，降低了氮氧化物排放。本实用新型中，燃气蒸汽锅炉10的尾部烟气上设置烟气全热回收器12，高温烟气经过烟气全热回收器12与空气换热，之后再进行排放，换热后的湿空气再送入燃气蒸汽锅炉10内部的低氮燃烧器11内，烟气的全热回收实现了余热、水资源回收和污染物排放降低，实现真正烟囱“消白”效果。
65.此外，如图2所示，生物质气化发生器2内部有预干燥层、干燥层、热解层、裂解层、第一还原层、氧化层、第二还原层，比现有生物质气化发生器2多设置了预干燥层、裂解层以及另一个还原层，能够加快气化反应效率，快速反应生成生物质燃气。
66.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
67.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
68.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“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介
间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
69.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。