專利名稱：生物質高溫熱解氣化發電系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用生物質能源發電系統，具體為生物質高溫熱解氣化發電系統。
背景技術：
植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而存在生物質內部的能量稱為生物質能，因此，生物質能是可 再生能源。目前，作為一次能源的生物質通常指農林業廢棄物，如木屑、樹皮、稻殼、秸桿、花生殼和甘 蔗渣等。就其能量當量而言,目前，生物質能僅次于煤、石油、天然氣而列第4位。
生物質能的利用有多種形式，生物質氣化技術是通過熱化學反應，將固態生物質轉換為潔凈的氣體燃料， 這種生物質能的轉化和利用方式對T節約能源和保護環境，以及緩解日益嚴重的溫室效應具有極其重要的 超、^3^ 。
但是，現有的生物質氣化丁藝都是采用使部分牛物質物料燃燒，然后利用其煙氣所具有的熱量和剩余 氧氣對其余生物質物料進行熱解和氣化的方法。由于生物質物料與常溫空氣混合燃燒后所產生的煙氣溫度 比較低，所以，利用其熱量熱解和氣化其余生物質物料所產生的生物質氣的溫度相應也比較低(通常小于
8(xrc)，因此，這樣氣化工藝所生產的生物質氣的焦油含量通常很高。對于生物質氣化發電系統，焦油會 污染氣缸，堵塞火花塞或燃氣孔，使發電與供氣無法正常運行。因此，焦油問題是制約生物質氣化發電工
程的主要問題。
為了去除焦油，現有的生物質氣化發電工藝不得不采用水洗的方法來去除生物質氣中的焦油，因此， 在生物質氣化過程中所生成的焦油、大多數轉移到其凈化工業所產生的污水中，由于焦油的成分復雜(包 含ioo種以上的有機成分)，其中各種污染物的濃度非常高，很難有效處理，會造成嚴重的二次污染u并 且，水洗方法凈化后的生物質氣中的焦油含量仍然人大超過國家標準，無法使生物質氣化發電系統穩定運 行。
在生物質氣化過程中人幅度地減少焦油的生成，使生物質氣中焦油含量達到國家標準的有效工藝方法 是在生物質氣化工藝中用高溫(16oo r以上)將焦油熱解成沸點低f常溫的氣體。因此，采用生物質高 溫熱解氣化發電工藝是發展生物質氣化發電工程有效工藝方法，該工藝方法在工程上的實現和推廣應用， 對于推動生物質氣化發電事業、促進生物質能源的有效利用、改善我國的能源結構、保護生態環境具有重 要意義。
發明內容
本發明的目的是提供種生物質高溫熱解氣化發電系統，用來大幅度降低所生產的生物質氣中焦油的 含量，使其達到國家標準，徹底解決現冇生物質氣化發電:[藝存在的生物質氣焦油含量過高所導致的堵塞 火花塞或燃氣孔，并污染氣缸，使發電與供氣無法正常運行的問題。
為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案和步驟
(1) 采用高溫低氧煙氣作為熱解氣化介質進行生物質的熱解氣化
利用在生物質旋風高溫熱解氣化爐內熱解氣化后產生的、1600 'c以上的高溫生物質氣余熱的一部分， 通過生物質氣余熱利用空氣加熱器來加熱經過羅茨鼓風機加壓的空氣，使其溫度達到800 'C以上，然后，
用800 r以上的高溫空氣作為氧化劑與燃料氣在髙速氣體燃料燃燒器中進行燃燒，燃燒后所產生的、
1800 °C以上高溫低氧煙氣以高速射流的形式切向噴入生物質旋風高溫熱解氣化爐，形成強烈的渦旋流場，
同時，將存放于生物質物料倉內的生物質物料送入生物質旋風高溫熱解氣化爐，生物質物料與高溫煙氣混
合、加熱、發生熱解，并同時將其中部分的周定碳氣化，由T熱解氣化過程是吸熱過程，所以可以產生出 1600 'C以上的高溫生物質氣。
(2) 利用生物質氣余熱生產水蒸氣作為部分氣化介質
利用在生物質旋風高溫熱解氣化爐內熱解氣化后產生的、1600 °C以上的高溫生物質氣余熱的另一部分， 通過生物質氣余熱利用蒸汽發生器，將給水加熱成水蒸汽，并噴入生物質高溫熱解氣化爐室。水蒸汽作為 部分氣化介質來氣化生物質物料熱解后所剩的圓定碳。(3) 利用生物質氣儲氣罐作為儲氣和穩壓
生物質氣在水環式真空泵的負壓作用下流出生物質高溫熱解氣化爐室,并依次通過生物質氣余熱利用蒸汽 發生器、生物質氣余熱利用空氣加熱器、生物質氣除塵器后被送入生物質氣儲氣罐。
(4) 采用生物質氣作為內燃機燃料和生成作為熱解氣化介質的煙氣的燃料氣
進入生物質氣儲氣罐的大部分生物質氣在罐內壓力作用下被送入內燃燒使內燃機運轉；運轉的內燃機提供 動力使發電機轉動發電；進入生物質氣儲氣罐的小部分生物質氣在罐內壓力作用下被送入高速氣體燃燒系 統內替代啟動階段燃料氣源中的燃料氣進行燃燒以產生生物質熱解所需的高溫煙氣。
與現有技術相比，本發明具有如下優點
(1) 由于采用高溫低氧煙氣(1800 'C以上)作為氣化介質，本專利系統在生物質氣化過程中所產生 的焦油在生物質氣中的含量低于國家標準，保證使生物質氣化發電系統穩定可靠地運行。
(2) 由于采用800 'C以上的高溫空氣作為氧化劑與燃料氣在高速氣體燃料燃燒器中進行燃燒后所產 生的、1800 'C以上高溫低氧煙氣作為熱解氣化介質，所以本專利系統生產的生物質氣的低位發熱量高。
(3) 由于釆用生物質氣余熱利用蒸汽發生器和系統和生物質氣余熱利用空氣加熱器等節能設備和技 術，本專利系統的熱效率高。
(4) 系統簡單可靠，可連續運行，易于操作控制和維護。
本專利所述生物質物料指經破碎的、直徑或長度小于IO毫米的農林業廢棄物，如木屑、樹皮、稻殼、 秸桿、花生殼和甘蔗渣等。
圖1為本發明的系統方案示意圖
圖中件號說明
1、灰渣池；2、生物質旋風熱解氣化爐；3、生物質氣排出管；4、螺旋給料機；5、生物質物料倉；6、 啟動階段燃料氣瞎:；7、生物質氣余熱利用蒸汽發生器；8、生物質氣余熱利用空氣加熱器；9、生物質氣 除塵器；10、生物質氣儲氣罐；11、內燃機；12、發電機；13、水環式真空泵；H、羅茨鼓風機；15、 給水泵；16、高速氣體燃料燃燒器。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施方案進行詳細描述。 一種生物質高溫熱解氣化發電系統包括生物質旋風 熱解氣化爐室2、其上部設置的生物質物料倉5、其下部設置的灰渣池1和其內部設置的生物質氣排出管3、 以及按照生物質氣主要流程設置的生物質氣余熱利用蒸汽發生器7、生物質氣余熱利用空氣加熱器8、生 物質氣除塵器9、水環式真空泵13、生物質氣儲氣罐10和連接著發電機12的內燃機U。此外，分別與啟 動階段燃料氣罐6和生物質氣儲氣罐10相連接的高速氣體燃料燃燒器16設置在生物質旋風熱解氣化爐室 2的外部并與相連通。
生物質高溫熱解氣化發電系統在運行時，首先將生物質物料存放于生物質物料倉5,然后將啟動階段 燃料氣罐6內的燃料氣和經過羅茨鼓風機14加壓的空氣通過生物質氣余熱利用空氣加熱器8送入高速氣 體燃料燃燒器16中進行燃燒，燃燒后所產生的高溫低氧煙氣以高速射流的形式切向噴入生物質旋風高溫 熱解氣化爐2，形成強烈的渦旋流場。同時將存放丁-生物質物料倉5內的生物質物料通過螺旋給料機4送 入生物質旋風高溫熱解氣化爐2,生物質物料與高溫煙氣混合、加熱、發生熱解，并同時將其中部分的向 定碳氣化，生物質物料氣化后的灰渣排入灰渣池1。在生物質旋風高溫熱解氣化爐2內熱解氣化生成的生 物質氣在水環式真空泵13的負壓作用下，通過生物質氣排出管3流出生物質高溫熱解氣化爐2,并依次通 過生物質氣余熱利用蒸汽發生器7、生物質氣余熱利用空氣加熱器8、生物質氣除塵器9后被送入生物質 氣儲氣罐10。勾此同時，啟動給水泵15，給水通過生物質氣余熱利ffl蒸汽發生器的受熱面后被生物質氣 的余熱加熱成水蒸汽，并噴入生物質高溫熱解氣化爐室。水蒸汽作為氣化介質使其中殘余的固定碳氣化。 生物質氣在通過生物質氣余熱利用蒸汽發生器7和生物質氣余熱利用空氣加熱器8后，其溫度可下降到 IOO'C以下。進入生物質氣儲氣罐10的大部分生物質氣在罐內壓力作用K被送入內燃機11內燃燒使其運轉以提供動力使發電機12轉動發電。同時，進入生物質氣儲氣罐10的另外小部分生物質氣在罐內壓力作 用下被送入高速氣體燃燒器16內替代啟動階段燃料氣罐6內的石油液化氣進行燃燒以產生生物質熱解所 需的高溫煙氣。啟動階段燃料氣罐6內的燃料氣僅在系統啟動階段使用。
權利要求
1、生物質高溫熱解氣化發電系統包括生物質旋風熱解氣化爐室2、其上部設置的生物質物料倉5、其下部設置的灰渣池1和其內部設置的生物質氣排出管3、以及按照生物質氣主要流程設置的生物質氣余熱利用蒸汽發生器7、生物質氣余熱利用空氣加熱器8、生物質氣除塵器9、水環式真空泵13、生物質氣儲氣罐10和連接著發電機12的內燃機11。此外，分別與啟動階段燃料氣罐6和生物質氣儲氣罐10相連接的高速氣體燃料燃燒器16設置在生物質旋風熱解氣化爐室2的外部并與相連通。
2、 根據權利要求1所述的生物質高溫熱解氣化發電系統，其特征在于采用設置于生物質旋風高溫熱 解氣化爐2外部的高速氣體燃料燃燒器16來燃燒產生用于熱解氣化生物質物料的高溫低氧煙氣。并且， 高溫低氧煙氣以高速射流的形式切向噴入生物質旋風高溫熱解氣化爐2,形成強烈的渦旋流場，與同時被 送入爐內的生物質物料混合、加熱、發生熱解，并同時將其中部分的固定碳氣化。
3、 根據權利要求1所述的生物質高溫熱解氣化發電系統，其特征在于通過生物質氣余熱利用空氣加 熱器8，利用在生物質旋風高溫熱解氣化爐2內熱解氣化后產生的、1600'C以上的高溫生物質氣的余熱來 加熱經過羅茨鼓風機14加壓的空氣，使其溫度達到800 'C以上，并作為氧化劑與燃料氣在高速氣體燃料 燃燒器16中進行燃燒，使得燃燒后所產生高溫低氧煙氣溫度可達180(TC以上，保證用其熱解氣化生物質 物料所產生的生物質氣的焦油含量極低。
4、 根據權利要求l所述的生物質高溫熱解氣化發電系統，其特征在于通過生物質氣余熱利用蒸汽發 生器7、利用在生物質旋風高溫熱解氣化爐2內熱解氣化后產生的高溫生物質氣余熱來將給水加熱成水蒸 汽，并作為部分氣化介質噴入生物質旋風高溫熱解氣化爐2來氣化生物質物料熱解后所剩的同定碳。
5、 根據權利要求l所述的生物質高溫熱解氣化發電系統，其特征在于在系統穩定運行中，高速氣體 燃料燃燒器16所燃用的燃料氣是通過生物質氣儲氣罐10所輸送的一部分生物質氣，啟動階段燃料氣罐6 內的燃料氣僅在系統啟動階段使用。
6、 根據權利要求l所述的生物質高溫熱解氣化發電系統，其特征在于生物質旋風高溫熱解氣化爐2 內熱解氣化生成的、1600'C以上的高溫生物質氣的余熱可通過生物質氣余熱利用蒸汽發生器7、生物質氣 余熱利用空氣加熱器8進行余熱利用，并降溫到IOO t:以卜。
全文摘要
本發明公開了一種生物質高溫熱解氣化發電系統。包括按系統流程設置的生物質物料倉、螺旋給料機、生物質旋風高溫熱解氣化爐、生物質氣排出管、生物質氣余熱利用蒸汽發生器、生物質氣余熱利用空氣加熱器、生物質氣除塵器、水環式真空泵、生物質氣儲氣罐、內燃機和發電機，以及高速氣體燃料燃燒器、啟動階段燃料氣罐、羅茨鼓風機、給水泵和灰渣池。在運行時，被高溫生物質氣的余熱加熱的空氣和生物質氣在高速氣體燃料燃燒器內燃燒產生高溫低氧煙氣，并噴入生物質旋風高溫熱解氣化爐，與爐內的生物質物料混合、使其發生熱解氣化，生成1600℃以上的低焦油含量的生物質氣，然后，利用以內燃機為動力的發電機發電。系統運行穩定可靠，熱效率高。
文檔編號C10J3/20GK101498291SQ200910071440
公開日2009年8月5日 申請日期2009年2月26日 優先權日2009年2月26日
發明者芃 董 申請人:哈爾濱工大格瑞環保能源科技有限公司