[發(fā)明專利]一種生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510539056.9
• 申請日: 2015-08-29
• 公開（公告）號: CN105176587A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳慶平;曹貴華;曹健;陳石玉
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南普絲環(huán)保能源有限公司
• 主分類號: C10J3/20
• 分類號: C10J3/20;C10J3/84
• 代理公司: 湖南省婁底市興婁專利事務(wù)所 43106
• 代理人: 朱成實(shí)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)發(fā)電領(lǐng)域，尤其是指一種生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

生物質(zhì)是植物通過光合作用生成的有機(jī)物，包括植物、動(dòng)物排泄物，垃圾以及有機(jī)廢水等，是生物質(zhì)能的載體，是一種可儲存和可運(yùn)輸?shù)目稍偕茉?。從化學(xué)的角度上看，生物質(zhì)的組成是C－H化合物。

從環(huán)境效益上看，利用生物質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)CO₂歸零的排放，從根本上解決能源消耗帶來的溫室效應(yīng)問題。隨著全球環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，人們主要關(guān)心的是生物質(zhì)能對減少CO₂排放上的作用，加上發(fā)展速生能源作物有利于改善生態(tài)環(huán)境，不會(huì)遺留有害物質(zhì)或改變自然界的生態(tài)平衡，對今后人類的長遠(yuǎn)發(fā)展和生存環(huán)境有重要意義，所以國際上很多國家大都把生物質(zhì)能利用技術(shù)作為一種重要的未來技術(shù)來發(fā)展，對生物質(zhì)能的研究越來越重視。

中國的生物質(zhì)能極為豐富，現(xiàn)在每年的秸桿量約7億噸左右，相當(dāng)于4~5億噸標(biāo)煤。柴薪和林業(yè)廢棄物數(shù)量也很大，林業(yè)廢棄物（不包括炭薪林），每年約達(dá)3700m³，相當(dāng)于2000萬噸標(biāo)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(zhì)資源，我國每年的生物質(zhì)資源達(dá)6億噸標(biāo)煤以上，扣除了一部分做其他原料，可開發(fā)為能源的生物質(zhì)資源達(dá)3億噸多噸標(biāo)煤，而隨著農(nóng)業(yè)和林業(yè)的發(fā)展，特別是隨著速生炭薪林的開發(fā)推廣，我國的生物質(zhì)資源將越來越多，有非常大的開發(fā)和利用潛力。

生物質(zhì)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(yè)、農(nóng)業(yè)及森林廢棄物產(chǎn)出。即使不被用于生產(chǎn)能源，這些廢棄物的處理也是令人頭疼的事情。生物質(zhì)作為燃料時(shí)，由于生物質(zhì)在生長時(shí)需要的二氧化碳量相當(dāng)于它燃燒時(shí)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(zhì)中硫的含量極低，基本上無硫化物的排放。所以，利用生物質(zhì)作為替代能源，對改善環(huán)境，減少大氣中二氧化碳含量從而減少“溫室效應(yīng)”都有極大的好處。因此，將生物質(zhì)作為化石燃料的替代能源，便會(huì)向社會(huì)提供一種各方面都可被接受的可再生能源。發(fā)展生物質(zhì)為原料的綠色能源轉(zhuǎn)化技術(shù)，符合人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展這一主題。

至今為止，生物質(zhì)能利用的較佳方法是氣化，通過氣化產(chǎn)生燃?xì)?，再通過燃?xì)獾亩稳紵@得熱能。目前生物質(zhì)氣化技術(shù)獲得了快速發(fā)展，已進(jìn)入實(shí)用階段，但生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)還停留在試驗(yàn)階段，目前國內(nèi)還沒有令人滿意的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。加速研發(fā)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，符合國家政策，是利國利民的大好事。

生物質(zhì)氣化技術(shù)是20世紀(jì)末出現(xiàn)的利用生物質(zhì)作為能源的一種新技術(shù)，至今已有了較快的發(fā)展。很多研究人員在該領(lǐng)域進(jìn)行了不同的技術(shù)研究。尤其是近年來歐洲很多技術(shù)人員對生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，并取得了相當(dāng)好的成果。

中小型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成熟，但由于規(guī)模小，過程復(fù)雜，造價(jià)和運(yùn)行成本都較高，在發(fā)展中國家很難進(jìn)人市場。

中國地域廣闊，生物質(zhì)資源豐富，能源供應(yīng)情況千差萬別，生物質(zhì)氣化發(fā)電具有較好的生存條件和發(fā)展空間，中小規(guī)模的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)具有投資少，靈活性好的特點(diǎn)，是最有潛在價(jià)值的技術(shù)之一。在中國大力發(fā)展生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)可以最大限度地體現(xiàn)該技術(shù)的優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性，也是解決我國農(nóng)村秸稈焚燒問題的有效方法之一。

但我國目前在生物質(zhì)氣候化發(fā)電領(lǐng)域的研究水平較低，這也預(yù)示著一種很好的發(fā)展前景。

生物質(zhì)氣化發(fā)電是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)?，再利用可燃?xì)馔苿?dòng)燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電的過程。它既能解決生物質(zhì)難于燃燒而又分布分散的缺點(diǎn)，又可以充分發(fā)揮燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)設(shè)備緊湊而污染少的優(yōu)點(diǎn)。

生物質(zhì)氣化的化學(xué)過程：氣化爐內(nèi)的化學(xué)過程主要包括燃燒反應(yīng)、熱分解反應(yīng)和還原反應(yīng)。生物質(zhì)原料進(jìn)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(zhì)在缺氧條件下發(fā)生熱分解反應(yīng)，析出揮發(fā)份和焦碳，揮發(fā)份在高溫反應(yīng)區(qū)內(nèi)停留發(fā)生二次反應(yīng)，使焦油進(jìn)一步裂解為氣體，同時(shí)氣體和焦碳之間，氣體和氣體之間進(jìn)一步發(fā)生還原反應(yīng)。最后，氣相的焦油和氣體攜帶部分細(xì)顆粒焦碳、灰塵進(jìn)入燃?xì)鈨艋幚砥鳎ㄟ^凈化后的燃?xì)膺_(dá)到內(nèi)燃機(jī)的要求。

氣化發(fā)電過程包括三個(gè)方面：一是生物質(zhì)氣化，把固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料；二是氣體凈化，氣化出來的燃?xì)舛紟в幸欢ǖ碾s質(zhì)，包括灰份、水分和焦油等，需經(jīng)過凈化系統(tǒng)把雜質(zhì)除去，以保證燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行；三是燃?xì)獍l(fā)電，利用燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電。