[發明專利]生物質高溫熱解氣化發電系統

無效

• 申請號: 200910071440.5
• 申請日: 2009-02-26
• 公開（公告）號: CN101498291A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 董芃
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工大格瑞環保能源科技有限公司
• 主分類號: F03G7/00
• 分類號: F03G7/00;C10B3/02;C10J3/20;C10K1/02
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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于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意義。

但是，現有的生物質氣化工藝都是采用使部分生物質物料燃燒，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800℃)，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100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。并且，水洗方法凈化后的生物質氣中的焦油含量仍然大大超過國家標準，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大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(1600℃以上)將焦油熱解成沸點低于常溫的氣體。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一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，徹底解決現有生物質氣化發電工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℃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℃以上，然后，用800℃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，燃燒后所產生的、1800℃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固定碳氣化，由于熱解氣化過程是吸熱過程，所以可以產生出1600℃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℃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固定碳。

(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℃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。