[發明專利]大型生物質成型燃料固定床氣化發電系統

無效

• 申請號: 201110180977.2
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102268297A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 雷廷宙;李在峰;楊樹華;朱金陵;何曉峰;王志偉;韓剛;楊延濤;趙寶珠;于顯敬
• 申請（專利權）人: 河南省科學院能源研究所有限公司;河南省生物質能源重點實驗室
• 主分類號: C10J3/20
• 分類號: C10J3/20;C10J3/84;C10J3/30;C10J3/34;F02B43/10;F02B63/04
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

技術領域

本發明涉及生物質能綜合利用技術領域，尤其是一種利用生物質成型燃料作為能源的發電系統。

背景技術

我國是農業大國，農作物秸稈產量約為7億噸/年，居世界首位。目前，?我國秸稈的主要用途是造紙、飼料、農村生活能源（作為燃料使用），還有一部分用來還田造肥，其余的秸稈被廢棄或焚燒。成為“用處不大”但必須處理掉的“廢棄物”，每年夏收和秋冬之際，總有大量的小麥、玉米等秸稈在田間焚燒，產生了大量濃重的煙霧，不僅成為農村環境保護的瓶頸問題，甚至成為殃及城市環境的罪魁禍首，已成為農村面源污染的新源頭。

隨著經濟的發展，一次能源供應日益緊張，作為可再生可貯運的生物質能源受到了重視，但由于其具有密度低、分布廣、含水率波動大等特點，導致其收貯運成本高，利用效率低，一直不能大規模利用。根據以上特點，河南省科學院能源研究所有限公司在2005與2010年分別完成了實用新型專利CN200520030243.6《生物質顆粒燃料成型機》和CN201020686245.1《一種生物質燃料平模成型機》，可把生物質壓縮致密成型，第一種專利成型設備可把含水率低（15～20%），粒度小（最大尺寸小于12mm）的原料加工成直徑6～12mm、顆粒密度1.0～1.3t/m³、含水率10～12%的生物質成型燃料。第二種專利成型設備可把含水率較高（18～30%）、粒度較大（最大尺寸小于50mm）的生物質原料加工成直徑15～35mm、顆粒密度0.9～1.1t/m³的、含水率13～15%的生物質成型燃料。生物質成型燃料具有含水率小、密度大，貯運成本低，表面光滑、內摩擦力小，增加了生物質的流動性；成型燃料的顆粒大小均勻，透氣性好，為設計MW級的固定床氣化爐提供了條件。

現有的固定床氣化發電系統包括上料裝置、下吸式氣化爐、凈化系統和燃氣發電機組，上料裝置將生物質成型原料加入氣化爐內，氣化后燃氣經過凈化系統凈化后送往燃氣發電機組發電。

下吸式固定床生物質氣化爐主要有爐膛、爐排與灰倉組成。根據原料在爐膛內的狀態，自上而下可分為貯料層、干燥層、氧化層、還原層與灰層。在氧化層，部分生物質原料與空氣中的氧發生氧化反應，為放熱反應，為干燥層、熱解層和還原層提供熱量，氧化層在水平方向溫度分布是否均勻是決定氣化爐能否正常運行的關鍵。現運行的下吸式固定床氣化爐，所用原料未進行壓縮致密成型，顆粒大小不一，為了保證氣化爐的正常運行，要求有較厚的干燥層與熱解層。現有固定床氣化爐氧化層溫度不能監控，在大直徑的氣化爐中，氧化層易出現偏燒的情況。因此，現有氣化爐爐膛直徑控制在2m以內，如用于氣化發電，發電功率只能在1MW以下。

以未成型的外形尺寸差別較大的生物質為原料進行氣化時，整個料層的透氣性差別較大，會出現爐膛燒穿，導致氧化層燃燒不均勻，會有一部分氧氣進入燃氣中，其氧含量不能穩定的控制在1%以內，不能滿足靜電捕焦設備的要求。燃氣中的焦油雜質含量只能控制在50mg/m³以內，不能滿足工業用氣的要求，更不能滿足連續的發電的要求了。現有的生物質固定床氣化發電系統一般用于農村炊事用氣或不連續的小型發電系統。

總之，現有的生物質固定床氣化發電系統具有如下的缺陷：1.系統中的氣化爐直徑不能加大（2m以內），導致用于發電時發電功率小于1MW。2.燃氣中焦油雜質含量高（只能控制在50mg/m³以下）。3.凈化系統為濕式凈化，污水處理難度大，要定期更換凈化用水，有大量廢水排放。4.?燃氣中的氧含量不能穩定的控制在1%以內，達不到使用靜電捕焦設備的要求，凈化效果受到限制。5.現有的氣化爐中的出灰機構出灰時需要停爐。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大型生物質成型燃料固定床氣化發電系統，該發電系統中氣化爐的結構適于以生物質成型燃料為原料，發電功率突破1MW的限制。

為實現上述目的，本發明的大型生物質成型燃料固定床氣化發電系統包括上料裝置、下吸式氣化爐、凈化系統和燃氣發電機組，所述下吸式氣化爐包括爐膛，爐膛包括筒狀的水夾層，水夾層的頂部設有頂蓋，水夾層的底部連接有灰倉，灰倉包括有灰倉側部與灰倉底壁，灰倉側部上設有出氣口；灰倉上部設有爐排；所述頂蓋上設有料位動力裝置，料位動力裝置傳動連接有一固定板，固定板上固定連接有布料電機，布料電機的輸出軸向下伸入頂蓋且其底部設有料耙；所述上料裝置為上料提升機，上料提升機的出料管穿過所述頂蓋伸進爐膛內部。