专利名称：一种生物质气化发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物质气化发电系统。
背景技术：
我国生物质燃料资源丰富，大力开发生物质燃料资源，有助于改善我国以化石燃料为主的能源结构，既能减少硫化物和氮氧化物的排放，又可缓解温室效应。生物质气化发电技术具有发电方式灵活、投资较少、小规模时效率高等优点。但是现有生物质发电技术中，系统整体能量利用效率低，对燃料要求苛刻等问题，因此提高系统能量利用率和燃料适应性能有效提高生物质气化发电技术的应用范围和效益。中国发明专利200910071440. 5公开了一种生物质高温热解气化发电系统，运行时被高温生物质气的预热加热的空气和生物质气在高速气体燃料燃烧器内燃烧产生高温低氧烟气，并喷入生物质旋风高温热解气化炉，与炉内的生物质物料混合、使其发生热解气化，生成1600°C以上的低焦油含量的生物质气，然后利用以内燃机为动力的发电机发电。其优点是可以大幅度降低燃气中的焦油含量，但余热利用不完全，整体气化效率不高。中国发明专利201010251310. 2提供了一种规模化固定床生物质气化发电生产工艺及成套设备， 主要包括原料预处理、生物质固定床气化、气体净化和燃气发电等部分。采用两段水喷淋净化，电捕的方法除焦，用干法脱除气体中微量的氯、硫组分，内燃机发电。其优点是燃气不含有害气体，且氧含量低，热值高。但缺点是预热回收不完全，能耗大，整体气化效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质气化发电系统。为实现上述目的，本发明提供的生物质气化发电系统，主要包括生物质经破碎、 干燥后进入气化炉，经空气预热器预热的空气从气化炉底部加入气化炉，与生物质反应后生成高温燃气，产物进行气固分离，未反应的残炭被收集下来，通过返料装置回到气化炉进一步反应。分离后的高温燃气经过旋风除尘器、燃气-烟气换热器和净化装置进行除尘、降温和除焦后送入内燃发电机组发电，内燃发电机组排出的高温烟气经过空气预热器和余热锅炉分别预热空气和产生蒸汽，然后经过燃气-烟气换热器再热进入干燥机干燥生物质原料。所述的气化炉产生的燃气的流经顺序依次为燃气-烟气换热器、净化装置、内燃发电机组。所述内燃发电机组出口烟气的流经顺序依次为空气预热器和余热锅炉(二者并联)、燃气-烟气换热器、干燥机。所述燃气-烟气换热器出口处的燃气温度不低于350°C。所述高温预热空气采用内燃发电机组排烟预热空气的方式产生，预热温度范围为 300 400"C。所述一种生物质气化发电系统，其中，加入的生物质原料水分低于50%。
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所述一种生物质气化发电系统，其中，返料装置返料风采用降温后的内燃发电机组烟气。所述干燥和破碎后的生物质原料应达到粒径小于10cm，水分小于25%。本发明特点在于①高温燃气和烟气中显热均被回收利用，提高了系统的能量利用率；②采用低含氧量烟气回收燃气显热，在燃气-烟气换热器发生泄漏时可以避免爆炸危险，提高系统安全性；③采用再热烟气来干燥生物质原料，可以采用高水分生物质原料，提高了原料适应性；④内燃发电机组烟气余热锅炉产生蒸汽可以外供。
图1是本发明生物质气化发电系统示意图。图中组件符号说明破碎机1，干燥机2，料仓3，气化炉4，旋风分离器5，返料装置6，旋风除尘器7，燃气-烟气换热器8，净化装置9，内燃发电机组10，余热锅炉11，空气预热器12。
具体实施例方式本发明以生物质为原料，生物质原料含水量低于50%，生物质经破碎、干燥达到粒径小于10cm，水分小于25%后通过加料装置从气化炉4底部密相区加入，空气经预热器12 预热到300 400°C，然后从气化炉4底部加入气化炉4，生物质在气化炉4返混过程中与高温空气发生高效气化反应，生成高温燃气，高温的预热空气利用内燃发电机组10排烟的显热产生。与常温的空气相比，经过预热的空气与返料装置6返回的高温半焦的反应速率更快，反应更完全；另外预热空气带入了更多的显热，从系统热平衡的角度考虑，在相同气化空气量的条件下，空气预热后系统的燃烧份额减小，气化份额增大，燃气中的CO2浓度减小，可燃成分浓度增大，燃气热值提高。燃气进行气固分离，未反应的残炭被收集下来，通过返料装置回到气化炉4进一步反应。分离后的高温燃气进入旋风除尘器7进行除尘，然后进入燃气-烟气换热器8进行显热回收，提高系统的能量利用率，降温后的燃气不能低于350°C，采用烟气进行能量回收能够防止在燃气-烟气换热器8泄漏时发生爆炸，燃气经过净化装置9除焦、除尘和进一步降温后送入内燃发电机组10发电，内燃发电机组10排出的高温烟气一部分进入空气预热器12预热空气，一部分进入余热锅炉11产生蒸汽，充分利用烟气的余热。从空气预热器12和余热锅炉11出来的低温烟气一部分用来作为返料装置的流化风，用氧含量低的烟气作为返料风可以避免使用与旋风分离器5收集下来的残炭反应发生结渣，其他的进入燃气-烟气换热器8进行加热，加热后的烟气进入干燥机2干燥生物质原料。实施例1生物质原料采用水量40%左右的木片，经破碎、干燥后粒径为6cm，水分为15%， 加入气化炉4，经空气预热器12预热的350°C空气，从气化炉4底部加入气化炉4，高温空气与生物质发生高效气化反应，生成高温燃气，产物进行气固分离，未反应的残炭被收集下来，通过返料装置回到气化炉4进一步反应。分离后的高温燃气进入旋风除尘器7除尘， 经过燃气-烟气换热器8降温后的燃气达到400°C，采用烟气进行能量回收能够防止在燃气-烟气换热器8泄漏时发生爆炸，燃气经过净化装置9除焦、除尘和进一步降温后送入内燃发电机组10发电，内燃发电机组10排出的高温烟气50%进入空气预热器12预热空气， 其余进入余热锅炉11产生蒸汽，从空气预热器12和余热锅炉11出来的低温烟气10%用来作为返料装置的流化风，其他的进入燃气-烟气换热器8进行加热，加热后的烟气进入干燥机2干燥生物质原料。系统发电效率达到23%。实施例2生物质原料采用水量45 %左右的玉米秸，经破碎、干燥后粒径为如m，水分为 20%，加入气化炉4，经空气预热器预热12的300°C空气，从气化炉4底部加入气化炉4，高温空气与生物质发生高效气化反应，生成高温燃气，产物进行气固分离，未反应的残炭被收集下来，通过返料装置回到气化炉4进一步反应。分离后的高温燃气进入旋风除尘器7除尘，经过燃气-烟气换热器8，降温后的燃气达到400°C，采用烟气进行能量回收能够防止在燃气-烟气换热器8泄漏时发生爆炸，燃气经过净化装置9除焦、除尘和进一步降温后送入内燃发电机组10发电，内燃发电机组10排出的高温烟气40%进入空气预热器12预热空气，其余进入余热锅炉11产生蒸汽。从空气预热器12和余热锅炉11出来的低温烟气15% 用来作为返料装置的流化风，其他的进入燃气-烟气换热器8进行加热，加热后的烟气进入干燥机2干燥生物质原料。系统发电效率达到21. 5%。
权利要求
1.一种生物质气化发电系统，其特征在于生物质经破碎、干燥后进入气化炉，经空气预热器预热的空气从气化炉底部加入气化炉，与生物质反应后生成高温燃气，产物进行气固分离，未反应的残炭被收集下来，通过返料装置回到气化炉进一步反应，分离后的高温燃气经过旋风除尘器、燃气-烟气换热器和净化装置进行除尘、降温和除焦后送入内燃发电机组发电，内燃发电机组排出的高温烟气经过空气预热器和余热锅炉分别预热空气和产生蒸汽，然后经过燃气-烟气换热器再热进入干燥机干燥生物质原料。
2.根据权利要求1所述的气化炉产生的燃气的流经顺序依次为燃气-烟气换热器、净化装置、内燃发电机组。
3.权利要求1中所述内燃发电机组出口烟气的流经顺序依次为空气预热器和余热锅炉(二者并联)、燃气-烟气换热器、干燥机。
4.权利要求1中所述燃气-烟气换热器出口处的燃气温度不低于350°C。
5.根据权利要求1所述高温预热空气采用内燃发电机组排烟预热空气的方式产生，预热温度范围为300 400°C。
6.根据权利要求1所述一种生物质气化发电系统，其中，加入的生物质原料水分低于 50%。
7.根据权利要求1所述一种生物质气化发电系统，其中，返料装置返料风采用降温后的内燃发电机组烟气。
8.根据权利要求1所述干燥和破碎后的生物质原料应达到粒径小于10cm，水分小于 25%。
全文摘要
一种生物质气化发电系统，生物质经破碎、干燥后进入气化炉，经空气预热器预热的空气从气化炉底部加入气化炉，与生物质反应后生成高温燃气，产物进行气固分离，未反应的残炭被收集下来，通过返料装置回到气化炉进一步反应。分离后的高温燃气进入旋风除尘器除尘后进入燃气-烟气换热器，降温后的燃气经过净化装置除焦、除尘和进一步降温，经过净化装置后的燃气送入内燃发电机组发电，内燃发电机组排出的高温烟气一部分进入空气预热器预热空气，一部分进入余热锅炉产生蒸汽。从空气预热器和余热锅炉出来的低温烟气一部分用来作为返料装置的流化风，其余进入燃气-烟气换热器进行加热，加热后的烟气进入干燥机干燥生物质原料。本发明回收利用高温燃气的显热用来干燥生物质原料，回收内燃发电机组排出烟气的显热用来预热空气和产生蒸汽，实现能量充分利用；利用内燃发电机组出口的烟气作为返料装置流化风提高气化系统运行稳定性。
文档编号C10J3/72GK102417831SQ20111029059
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者张守军, 赵成武, 鲁万宝 申请人:合肥德博生物能源科技有限公司