一種生物質氣化發電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及生物質發電領域，尤其是指一種生物質氣化發電系統。
【背景技術】
[0002]生物質是植物通過光合作用生成的有機物，包括植物、動物排泄物，垃圾以及有機廢水等，是生物質能的載體，是一種可儲存和可運輸的可再生能源。從化學的角度上看，生物質的組成是C 一 H化合物。
[0003]從環境效益上看，利用生物質可以實現CO2歸零的排放，從根本上解決能源消耗帶來的溫室效應問題。隨著全球環境問題的日益嚴重，人們主要關心的是生物質能對減少CO2排放上的作用，加上發展速生能源作物有利于改善生態環境，不會遺留有害物質或改變自然界的生態平衡，對今后人類的長遠發展和生存環境有重要意義，所以國際上很多國家大都把生物質能利用技術作為一種重要的未來技術來發展，對生物質能的研究越來越重視。
[0004]中國的生物質能極為豐富，現在每年的秸桿量約7億噸左右，相當于4~5億噸標煤。柴薪和林業廢棄物數量也很大，林業廢棄物(不包括炭薪林)，每年約達3700m3，相當于2000萬噸標煤。如果考慮日益增多的生活垃圾和污泥，禽畜糞便等其他生物質資源，我國每年的生物質資源達6億噸標煤以上，扣除了一部分做其他原料，可開發為能源的生物質資源達3億噸多噸標煤，而隨著農業和林業的發展，特別是隨著速生炭薪林的開發推廣，我國的生物質資源將越來越多，有非常大的開發和利用潛力。
[0005]生物質能源是一種理想的可再生能源，它來源廣泛，每年都有大量的工業、農業及森林廢棄物產出。即使不被用于生產能源，這些廢棄物的處理也是令人頭疼的事情。生物質作為燃料時，由于生物質在生長時需要的二氧化碳量相當于它燃燒時排放的二氧化碳量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零。而且，生物質中硫的含量極低，基本上無硫化物的排放。所以，利用生物質作為替代能源，對改善環境，減少大氣中二氧化碳含量從而減少“溫室效應”都有極大的好處。因此，將生物質作為化石燃料的替代能源，便會向社會提供一種各方面都可被接受的可再生能源。發展生物質為原料的綠色能源轉化技術，符合人類社會可持續發展這一主題。
[0006]至今為止，生物質能利用的較佳方法是氣化，通過氣化產生燃氣，再通過燃氣的二次燃燒獲得熱能。目前生物質氣化技術獲得了快速發展，已進入實用階段，但生物質燃氣發電技術還停留在試驗階段，目前國內還沒有令人滿意的產業化技術。加速研發生物質氣化發電技術，符合國家政策，是利國利民的大好事。
[0007]生物質氣化技術是20世紀末出現的利用生物質作為能源的一種新技術，至今已有了較快的發展。很多研究人員在該領域進行了不同的技術研究。尤其是近年來歐洲很多技術人員對生物質氣化發電技術進行了大量的研究，并取得了相當好的成果。
[0008]中小型生物質氣化發電技術在發達國家已經成熟，但由于規模小，過程復雜，造價和運行成本都較高，在發展中國家很難進人市場。
[0009]中國地域廣闊，生物質資源豐富，能源供應情況千差萬別，生物質氣化發電具有較好的生存條件和發展空間，中小規模的生物質氣化發電技術具有投資少，靈活性好的特點，是最有潛在價值的技術之一。在中國大力發展生物質氣化發電技術可以最大限度地體現該技術的優越性和經濟性，也是解決我國農村秸桿焚燒問題的有效方法之一。
[0010]但我國目前在生物質氣候化發電領域的研究水平較低，這也預示著一種很好的發展前景。
[0011]生物質氣化發電是把生物質轉化為可燃氣，再利用可燃氣推動燃氣發電設備進行發電的過程。它既能解決生物質難于燃燒而又分布分散的缺點，又可以充分發揮燃氣發電技術設備緊湊而污染少的優點。
[0012]生物質氣化的化學過程:氣化爐內的化學過程主要包括燃燒反應、熱分解反應和還原反應。生物質原料進入氣化爐后，部分與氧氣燃燒，提供熱分解所需的熱量，大部分生物質在缺氧條件下發生熱分解反應，析出揮發份和焦碳，揮發份在高溫反應區內停留發生二次反應，使焦油進一步裂解為氣體，同時氣體和焦碳之間，氣體和氣體之間進一步發生還原反應。最后，氣相的焦油和氣體攜帶部分細顆粒焦碳、灰塵進入燃氣凈化處理器，通過凈化后的燃氣達到內燃機的要求。
[0013]氣化發電過程包括三個方面:一是生物質氣化，把固體生物質轉化為氣體燃料；二是氣體凈化，氣化出來的燃氣都帶有一定的雜質，包括灰份、水分和焦油等，需經過凈化系統把雜質除去，以保證燃氣發電設備的正常運行；三是燃氣發電，利用燃氣輪機或燃氣內燃機進行發電。
[0014]生物質氣化發電技術是生物質能利用中有別于其他可再生能源的獨特方式，具有三個方面特點:一是技術有充分的靈活性，由于生物質氣化發電可以采用內燃機，也可以采用燃氣輪機，甚至結合余熱鍋爐和蒸汽發電系統，所以生物質氣化發電可以根據規模的大小選用合適的發電設備，保證在任何規模下都有合理的發電效率。這一技術的靈活性能很好地滿足生物質分散利用的特點；二是具有較好的潔凈性，生物質本身屬可再生能源，可以有效地減少C02、SO2等有害氣體的排放。而氣化過程NOx的生成量很少，所以能有效控制NOx的排放；三是經濟性，生物質氣化發電技術的靈活性，可以保證該技術在小規模下有效好的經濟性，同時燃氣發電過程簡單，設備緊湊，也使生物質氣化發電技術比其他可再生能源發電技術投資更小，所以總的來說，生物質氣化發電技術是所有可再生能源技術中最經濟的發電技術，綜合的發電成本低于小型常規能源的發電水平。
[0015]當前生物質氣化發電存在的問題:
[0016]一、灰份處理問題。生物質氣化發電除了要求經濟上可行之外，其主要目的是處理廢物。由于現有中小型生物質氣化發電機組效率不高，灰份中存留有少量的碳，因此生物質氣化后產生的灰份需進一步處理。
[0017]二、氣體凈化。現有氣化發電機組中對焦油的處理仍是簡單的物理方法，且由于成本的限制，凈化效率不高，所以氣體中焦油含量仍然偏高。這一方面加快了設備的損耗，另一方面增加了設備的維修時間，降低了設備的利用率，使氣化發電的總成本增加。
[0018]三、焦油裂解和處理。在目前的工藝水平下，焦油裂解沒有得到滿意的解決，這也是目前生物質氣化發電的一個最重要的技術難題。
[0019]四、廢水處理。生物質氣化產生的燃氣中含有很多的灰份和焦油，燃氣必須先進行凈化處理。目前氣體凈化是國內生物質氣化技術應用的最大弱點，需要更多的研究。目前對氣化凈化常采用水洗方法，水洗方法不但降低了系統效率，而且產生相當數量含焦油廢水。這些廢水含有灰份和焦油等有害物質，排放之前需進行無害化處理，并盡可能循環使用。但目前廢水處理仍缺乏經濟可行的有效辦法，為了降低成本，有時直接排放，廢水中有害物質大大超過環保的要求，帶來二次污染。
[0020]五、生物質發電虧損嚴重。一直以來，生物質能利用方式是否應以直燃發電為主的爭論從未間斷過。我國已批準建成了幾十個生物質發電項目，總發電量超過40萬千瓦/年。然而目前的實際情況是，生物質發電項目全行業虧損，少數生物質發電廠“效益”較好的，也只是因為靠國家補貼才能維持正常運行。
[0021]六、生物質氣化發電技術必須重點解決燃氣凈化和燃氣儲存兩大問題。目前國內在生物質氣化發電技術中采用燃氣水洗凈化法和電捕焦油法，這兩種燃氣凈化的方法均不可行，采用儲氣罐儲存燃氣的作法在經濟上也不可取，新的技術必須在這些方面加以徹底改進。
【發明內容】
[0022]本實用新型的目的在于提供利用中導式生物質氣化裝置將生物質物料氣化產生燃氣，采用多級生物質凈化技術，將多種燃氣凈化設備串聯起