生物质气化发电系统的制作方法

本实用新型属于清洁能源领域，具体而言，涉及生物质气化发电系统。

背景技术：

生物质气化技术可以将生物质(玉米、小麦、棉花、水稻秸秆及稻壳、农林废弃物等)转化为生物燃气/电能/生物炭/热能(蒸汽、热水)/炭基肥和叶面肥等多种产出品，将生物质“变废为宝”且做到了“吃干榨尽”，让生物质自身价值最大化。具体地，通过控制气化炉内氧含量可以使生物质发生一系列热解、氧化、还原反应，将生物质中的木质素和纤维素部分转化为生物燃气(主要含CO、H₂、CH₄、C_nH_m、N₂、CO₂、O₂等)，生物质燃气直接进入到燃气锅炉内燃烧，产生蒸汽推动汽轮发电机产生电能或为周边企业供热；剩余部分产物为生物质炭，可以制成高附加值的炭基肥、烧烤炭、活性炭等。

生物质气化发电项目主要靠气化炉产生可燃气体，但可燃气体中H₂、CH₄、C_nH_m等可燃烧的气体成分含量较低，N₂的含量较高，大约占50％，燃气热值较低，进而造成发电效率较低。因此，如何提高可燃气体中可燃烧的气体成分含量具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出生物质气化发电系统，通过采用该系统可以将生物质气化产生的可燃气体中的氮气有效分离出来，显著提高可燃气体的纯度，进而显著提高可燃气发电效率和经济效益。

本实用新型是在致力于解决以下问题的基础上提出的：现生物质气化发电技术，主要是将从气化炉中的产生的气体经过除尘器，喷淋塔，脱水器等过滤设备，对可燃气体进行除尘净化，但燃气中还含有大量的不可燃气体氮气，燃气中氮气的含量大约占50％，对燃气的热值造成一定的影响，进而影响发电效率。

为此，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种生物质气化发电系统，包括：

气化炉，所述气化炉具有生物质入口、粗可燃气出口；

粗可燃气预处理单元，所述粗可燃气预处理单元具有粗可燃气入口和预处理可燃气出口，所述粗可燃气入口与所述粗可燃气出口相连；

储气罐，所述储气罐与所述预处理可燃气出口相连；

增压泵，所述增压泵具有预处理可燃气入口和加压可燃气出口，所述预处理可燃气入口与所述储气罐相连；

膜分离式氮气产生器，所述膜分离式氮气产生器具有加压可燃气入口、提纯可燃气出口和氮气出口，所述加压可燃气入口与所述加压可燃气出口相连；

储气柜，所述储气柜与所述提纯可燃气出口相连；

燃气发电单元，所述燃气发电单元与所述储气柜相连。

本实用新型上述实施例的生物质气化发电系统通过采用增压泵和膜分离式氮气产生器，可以对经过粗可燃气预处理单元处理后得到的预处理可燃气进行进一步提纯，有效分离出预处理可燃气中的氮气，由此，可以显著提高可燃气体的纯度，进而显著提高可燃气发电效率和经济效益。

另外，根据本实用新型上述实施例的生物质气化发电系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型中，生物质气化发电系统进一步包括：氮气储罐，所述氮气储罐与所述膜分离式氮气产生器的氮气出口相连。由此，可以对分离出的氮气进行回收再利用，进一步提高原料的利用率。

在本实用新型中，生物质气化发电系统进一步包括：温度计和流量计，所述温度计和流量计分别设置在所述膜分离式氮气产生器与所述氮气储罐之间。由此，可以有效监控分离出的氮气的温度和流量。

在本实用新型中，所述粗可燃气预处理单元包括：旋风分离器，所述旋风分离器与所述粗生物质可燃气出口相连；喷淋塔组，所述喷淋塔组与所述旋风分离器相连；脱水器，所述脱水器与所述喷淋塔组相连。由此，可以有效对生物质气化产生的粗可燃气进行初步地净化处理和脱水处理。

在本实用新型中，所述喷淋塔组包括三个串联的喷淋塔。由此可以有效提高对粗可燃气的净化处理效果。

在本实用新型中，所述燃气发电单元包括：多个燃气发电机组，所述多个燃气发电机组分别与所述储气柜相连。由此，可以进一步可燃气提高发电效率。

在本实用新型中，所述燃气发电单元还包括：余热锅炉，所述余热锅炉具有烟气出口，所述余热锅炉与所述燃气发电机组的烟气出口相连；排烟装置，所述排烟装置与所述余热锅炉的烟气出口相连。由此，可以有效利用燃气发电机组排出的热烟气作为余热锅炉的热源，提高能源的利用率。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的生物质气化发电系统的结构示意图。

图2是根据本实用新型一个实施例的生物质气化发电系统中膜分离式氮气产生器的结构示意图。

图3是根据本实用新型一个实施例的膜分离式氮气产生器中的中空纤维膜的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种生物质气化发电系统，如图1所示，包括：气化炉100、粗可燃气预处理单元200、储气罐300、增压泵400、膜分离式氮气产生器500、储气柜600和燃气发电单元700。

其中，气化炉100具有生物质入口110、粗可燃气出口120；粗可燃气预处理单元200具有粗可燃气入口210和预处理可燃气出口220，粗可燃气入口210与粗可燃气出口120相连；储气罐300与预处理可燃气出口220相连；增压泵400具有预处理可燃气入口410和加压可燃气出口420，预处理可燃气入口410与储气罐300相连；膜分离式氮气产生器500具有加压可燃气入口510、提纯可燃气出口520和氮气出口530，加压可燃气入口510与加压可燃气出口相连420；储气柜600与提纯可燃气出口520相连；燃气发电单元700与储气柜600相连。

本实用新型上述实施例的生物质气化发电系统，首先通过粗可燃气预处理单元200对气化炉100输出的粗可燃气进行预处理，得到预处理可燃气并储存于储气罐300中，然后通过增压泵400对预处理可燃气进行加压处理，再利用膜分离式氮气产生器500对加压可燃气进行进一步提纯，有效分离出氮气，最后将提纯可燃气收集到储气柜600中并用于燃气发电单元700。由此，可以有效分离出可燃气中的氮气，显著提高可燃气体的纯度，进而显著提高可燃气的发电效率和经济效益。

下面参图1-3对本实用新型实施例的生物质气化发电系统进行详细描述。

根据本实用新型的具体实施例，如图2和图3所示，膜分离式氮气产生器500内可以包括中空纤维膜540。中空纤维膜540为分离制氮的膜组件，是一个圆筒状的高分子材料制成的中空纤维束，每束列管式热换器包含上百万根中空纤维，以提供最大限度的分离面积，每根纤维直径约几十微米。高压气体由纤维束的一端541进入，气体分子在压力作用下，首先在膜的高压侧接触，然后是吸附﹑溶解﹑扩散﹑脱溶﹑逸出。由于每种气体有不同的选择性渗透和扩散的特性，由此将生物质可燃气通过膜分离式氮气产生器500，可以有效分离出氮气。具体地，预处理可燃气中的O₂和CO₂等气体的渗透速率比较“快”，可以由高压内侧纤维壁向低压外侧渗出，由膜组件一侧的542排出；渗透速率较小的“慢气”-氮气则被富集在高压内侧，由膜组件的另一端543排出，实现氮气的分离。

根据本实用新型实施例的生物质气化发电系统巧妙地将膜分离式氮气产生器500用于可燃气的氮气纯化，可分离出可燃气中50％的氮气，进而显著提高可燃气的热值。

根据本实用新型的具体实施例，进一步地，在膜分离式氮气产生器500之前设置增压泵400，由此利用增压泵可以对预处理可燃气进行加压处理，进而使得预处理可燃气能够满足膜分离式氮气产生器500的分离要求，进而有效分离出氮气，提高可燃气热值。

根据本实用新型的具体实施例，生物质气化发电系统可以进一步包括：氮气储罐800，氮气储罐800与膜分离式氮气产生器500的氮气出口相连。由此，可以对分离出的氮气进行回收再利用，进一步提高原料的利用率。

根据本实用新型的具体实施例，如图1所示，生物质气化发电系统可以进一步包括：温度计550和流量计560，温度计550和流量计560分别设置在膜分离式氮气产生器500与氮气储罐800之间。由此，可以有效监控分离出的氮气的温度和流量。

根据本实用新型的具体实施例，粗可燃气预处理单元200可以包括：旋风分离器230、喷淋塔组240和脱水器250，其中，旋风分离器230与粗生物质可燃气出口120相连；喷淋塔组240与旋风分离器230相连；脱水器250与喷淋塔组240相连。由此，可以有效对生物质气化产生的粗可燃气进行初步地净化处理和脱水处理。

根据本实用新型的具体实施例，喷淋塔240组中的喷淋塔的数目并不受特别限制，例如，根据本实用新型的具体示例，喷淋塔240组可以包括三个串联的喷淋塔。由此可以有效提高对粗可燃气的净化处理效果。

根据本实用新型的具体实施例，燃气发电单元700可以包括：多个燃气发电机组710，多个燃气发电机组710分别与储气柜600相连。由此，可以进一步提高可燃气发电效率。

根据本实用新型的具体实施例，燃气发电单元700还可以包括：余热锅炉720和排烟装置730，余热锅炉720与燃气发电机组710的烟气出口相连；排烟装置730与余热锅炉720的烟气出口相连。由此，可以有效利用燃气发电机组排出的热烟气作为余热锅炉的热源，提高能源的利用率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。