本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電系統(tǒng)及其工藝方法，屬于生物質(zhì)處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
能源問題和環(huán)境問題是全球共同面臨的兩個(gè)重大問題，隨著常規(guī)能源煤、石油、天然氣等化石能源的開采消耗速度提升，這些能源逐漸被消耗，傳統(tǒng)化石能源的消耗對(duì)環(huán)境的影響逐漸顯現(xiàn)，厄爾尼諾現(xiàn)象頻繁加劇影響，極地冰川消融，生態(tài)環(huán)境遭受史無前例的挑戰(zhàn)。中國政府對(duì)世界承諾，到2020年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到15％左右，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40％～45％，在2030年達(dá)到二氧化碳排放峰值，到2030年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到20％左右，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60％～65％。因此，在這樣的綜合環(huán)境下，可再生資源的利用隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提升的到快速發(fā)展，是推進(jìn)能源供應(yīng)多元化和清潔化發(fā)展的重要途徑。
生物質(zhì)作為可再生資源，具有資源產(chǎn)量豐富、地域分布廣闊和能量儲(chǔ)量穩(wěn)定的特點(diǎn)。國內(nèi)外對(duì)生物質(zhì)的利用主要采用直接燃燒、熱解等方式，但是由于生物質(zhì)能量密度相對(duì)較低，高水分、高揮發(fā)分和高堿金屬含量等特點(diǎn)，直接燃燒容易結(jié)渣、結(jié)焦。而生物質(zhì)熱解過程揮發(fā)分的釋放主要以焦油形態(tài)出來，可以進(jìn)行焦油深加工制油品，但是生物質(zhì)熱解殘?jiān)跃哂休^高的熱值，能量利用不充分。國內(nèi)一度興起生物質(zhì)和煤摻燒發(fā)電，但是由于生物質(zhì)結(jié)渣結(jié)焦特性，導(dǎo)致鍋爐局部結(jié)焦工況出現(xiàn)，影響燃煤鍋爐的出力和正常運(yùn)行。此外，生物質(zhì)先氣化后燃燒發(fā)電的技術(shù)近幾年得到了一定的工業(yè)化示范，并取得了較大進(jìn)展，例如國電荊門電廠，利用生物質(zhì)流化床氣化日處理生物質(zhì)約200t/d，氣化后合成氣經(jīng)冷卻后用引風(fēng)機(jī)送入600mw等級(jí)燃煤鍋爐再燃實(shí)現(xiàn)發(fā)電，可降低原燃煤鍋爐煤耗，生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電折合發(fā)電量約為8mw。但是，該項(xiàng)目從2008年開始建設(shè)，歷時(shí)8年左右才逐漸實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，主要因?yàn)樯镔|(zhì)氣化粗煤氣冷卻過程復(fù)雜，工藝控制難度較大，生物質(zhì)氣化粗煤氣在冷卻過程中焦油析出等影響換熱設(shè)備和風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性有待進(jìn)一步提高。
綜上所述，生物質(zhì)氣化-燃燒發(fā)電技術(shù)已成為生物質(zhì)利用的重要發(fā)展方向，但是如何實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)氣化和燃燒過程的耦合問題也是擺在工程應(yīng)用面前跨不過去的一道坎。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的高效清潔氣化，并將氣化后粗煤氣以可計(jì)量的方式送入燃煤鍋爐燃燒，在不影響燃煤鍋爐系統(tǒng)情況下替代一部分燃煤負(fù)荷，并間接實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：包括
用于將收集的生物質(zhì)原料進(jìn)行規(guī)整后存儲(chǔ)，并將生物質(zhì)原料切割破碎至設(shè)定粒徑后進(jìn)行輸送的生物質(zhì)儲(chǔ)存輸送單元；
用于將生物質(zhì)儲(chǔ)存輸送單元輸送來的生物質(zhì)原料進(jìn)行氣化，并排出粗煤氣的生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元；
用于利用生物質(zhì)熱解吸熱反應(yīng)，將生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元排出的粗煤氣降溫的生物質(zhì)熱解單元；
用于對(duì)生物質(zhì)熱解單元排出的粗煤氣進(jìn)行精確計(jì)量，同時(shí)克服沿程阻力將其送入燃煤鍋爐進(jìn)行穩(wěn)定燃燒，以替代一部分燃煤負(fù)荷的粗煤氣計(jì)量送風(fēng)單元以及配套燃燒單元。
優(yōu)選地，所述生物質(zhì)儲(chǔ)存輸送單元、生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元、生物質(zhì)熱解單元、粗煤氣計(jì)量送風(fēng)單元以及配套燃燒單元依次連接。
優(yōu)選地，所述生物質(zhì)儲(chǔ)存輸送單元包括生物質(zhì)儲(chǔ)倉，切割破碎機(jī)設(shè)于生物質(zhì)儲(chǔ)倉下方，料斗設(shè)于切割破碎機(jī)下方，料斗通過輸送皮帶連接原料倉，給料倉設(shè)于原料倉下方，第一變頻螺旋給料機(jī)設(shè)于給料倉下方，第一變頻螺旋給料機(jī)出口連接所述生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元。
優(yōu)選地，所述生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元包括循環(huán)流化床氣化爐，所述生物質(zhì)儲(chǔ)存輸送單元出口連接循環(huán)流化床氣化爐；送風(fēng)機(jī)通過送風(fēng)管道連接循環(huán)流化床氣化爐底部，循環(huán)流化床氣化爐底部設(shè)有布風(fēng)板；循環(huán)流化床氣化爐頂部連接旋風(fēng)分離器進(jìn)氣口；旋風(fēng)分離器的顆粒物出口通過第一回料單元連接循環(huán)流化床氣化爐下端；旋風(fēng)分離器的氣體出口連接所述生物質(zhì)熱解單元。
優(yōu)選地，所述第一回料單元包括第一回料腿和第一回料器，旋風(fēng)分離器的顆粒物出口連接第一回料腿，第一回料腿通過第一回料器連接循環(huán)流化床氣化爐下端。
優(yōu)選地，所述第一回料器通過第一回料器流化風(fēng)將顆粒送循環(huán)流化床氣化爐的側(cè)下方。
優(yōu)選地，所述循環(huán)流化床氣化爐底部設(shè)有排渣管，螺旋冷渣機(jī)設(shè)于排渣管下方，螺旋冷渣機(jī)下方設(shè)有渣池。
優(yōu)選地，所述生物質(zhì)熱解單元包括給料罐，第二變頻螺旋給料機(jī)設(shè)于給料罐下方，第二變頻螺旋給料機(jī)出口連接固定床熱解爐頂部的生物質(zhì)入口；所述旋風(fēng)分離器的氣體出口連接固定床熱解爐下部；固定床熱解爐底部通過第二回料單元連接所述循環(huán)流化床氣化爐的側(cè)下方；固定床熱解爐上部的粗煤氣出口連接所述粗煤氣計(jì)量送風(fēng)單元以及配套燃燒單元。
優(yōu)選地，所述第二回料單元包括第二回料腿和第二回料器，固定床熱解爐底部連接第二回料器，第二回料器通過第二回料腿連接所述循環(huán)流化床氣化爐的側(cè)下方。
優(yōu)選地，所述第二回料器通過第二回料器流化風(fēng)將顆粒送循環(huán)流化床氣化爐的側(cè)下方。
優(yōu)選地，所述粗煤氣計(jì)量送風(fēng)單元以及配套燃燒單元包括引風(fēng)機(jī)，所述固定床熱解爐上部的粗煤氣出口經(jīng)過管路連接引風(fēng)機(jī)入口，引風(fēng)機(jī)出口連接粗煤氣燃燒鍋爐系統(tǒng)，所述固定床熱解爐的粗煤氣出口與引風(fēng)機(jī)之間的管路上設(shè)有粗煤氣流量計(jì)。
優(yōu)選地，所述生物質(zhì)包括秸稈、果殼、林業(yè)剩余物、稻殼、木屑，且進(jìn)入生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元的生物質(zhì)原料含水率小于20％。
優(yōu)選地，所述生物質(zhì)原料切割破碎后的粒徑小于100mm。
本發(fā)明還提供了一種生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電方法，采用上述的生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，步驟為：
步驟1：通過循環(huán)流化床氣化爐底部燃燒燃料氣產(chǎn)生熱煙氣或引自粗煤氣燃燒鍋爐系統(tǒng)的熱煙氣進(jìn)行循環(huán)流化床氣化爐的烘爐升溫；
步驟2：經(jīng)過晾曬控制水分小于20％的儲(chǔ)存在生物質(zhì)儲(chǔ)倉內(nèi)的生物質(zhì)原料，經(jīng)過切割破碎機(jī)處理，控制生物質(zhì)顆粒粒徑小于100mm，并通過輸送皮帶輸送至料倉，再經(jīng)過變頻式螺旋給料機(jī)輸送進(jìn)循環(huán)流化床氣化爐和固定床熱解爐，通過變頻控制螺旋給料機(jī)實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)給料量的調(diào)整；
步驟3：空氣由送風(fēng)機(jī)送入循環(huán)流化床氣化爐底部布風(fēng)板，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化，同時(shí)循環(huán)流化床氣化爐將升溫，通過空氣量和生物質(zhì)給入量匹配調(diào)整實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床氣化爐內(nèi)溫度控制；
步驟4：循環(huán)流化床氣化爐內(nèi)生物質(zhì)氣化后產(chǎn)生的粗煤氣經(jīng)過旋風(fēng)分離器分離后去固定床熱解爐，粗煤氣由下而上通過固定床熱解爐內(nèi)的固定床床層后溫度下降，并通過熱解過程補(bǔ)充了可燃?xì)饨M分；所補(bǔ)充的可燃?xì)饨M分并入粗煤氣中；
步驟5：固定床熱解過程產(chǎn)生的生物質(zhì)半焦從固定床底部排出并送入循環(huán)流化床氣化爐進(jìn)行氣化；
步驟6：經(jīng)過固定床熱解冷卻后的粗煤氣經(jīng)過粗煤氣流量計(jì)計(jì)量和引風(fēng)機(jī)的抽引進(jìn)入粗煤氣燃燒鍋爐系統(tǒng)，通過粗煤氣燃燒鍋爐系統(tǒng)完全燃燒，并替代部分燃煤實(shí)現(xiàn)間接發(fā)電。
本發(fā)明采用了生物質(zhì)氣化、熱解、燃燒三過程的耦合，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)的間接發(fā)電，通過循環(huán)流化床氣化轉(zhuǎn)化生物質(zhì)為燃料氣，并在固定床熱解爐內(nèi)將燃料氣降溫并改善燃?xì)馄焚|(zhì)，最終在燃煤鍋爐內(nèi)燃燒替代部分原煤，節(jié)省燃煤的同時(shí)高效利用了生物質(zhì)，并在一定程度上降低了燃煤鍋爐nox排放，應(yīng)用前景十分廣闊。
本發(fā)明運(yùn)行穩(wěn)定可靠、易于大型化放大、環(huán)保節(jié)能，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明還具有如下有益效果：
(1)本發(fā)明采用氣化與熱解耦合、氣化與燃燒耦合，實(shí)現(xiàn)了雙耦合過程，最終達(dá)到了生物質(zhì)發(fā)電的目的，作為可再生資源的生物質(zhì)實(shí)現(xiàn)了清潔、高效的利用；
(2)本發(fā)明采用熱解過程降溫氣化過程產(chǎn)生的粗煤氣，解決了粗煤氣的降溫，實(shí)現(xiàn)了熱解過程的熱源問題，同時(shí)有效改善了氣化粗煤氣的燃?xì)馄焚|(zhì)，達(dá)到了一舉多得的目的；
(3)本發(fā)明生物質(zhì)經(jīng)過氣化、熱解，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)間接燃燒，全過程不涉及灰水和飛灰的排放，不會(huì)造成水和粉塵的二次污染，整體環(huán)保性較高，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)緊湊，整體投資低，建設(shè)和運(yùn)維管理方便；
(4)本發(fā)明循環(huán)流化床氣化和固定床熱解過程的雙床設(shè)計(jì)，解決了固定床中低溫?zé)峤膺^程熱源輸入問題和熱解半焦的再利用問題，系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)化率大大提高。
(5)本發(fā)明所述的生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電系統(tǒng)中燃料氣為還原性氣體，進(jìn)燃煤鍋爐燃燒過程對(duì)降低燃煤鍋爐的nox排放起到有益效果，可在一定程度上降低總體nox的排放。
附圖說明
圖1為本實(shí)施例提供的生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電系統(tǒng)示意圖；
附圖標(biāo)記說明
1-生物質(zhì)原料；2-生物質(zhì)儲(chǔ)倉；3-切割破碎機(jī)；4-料斗；5-輸送皮帶；6-原料倉；7-給料倉；8-第一變頻螺旋給料機(jī)；9-循環(huán)流化床氣化爐；10-空氣；11-除鹽水進(jìn)口；12-螺旋冷渣器；13-除鹽水出口；14-渣池；15-旋風(fēng)分離器；16-第一回料器；17-第一回料腿；18-第一回料器流化風(fēng)；19-第二回料腿；20-第二回料器流化風(fēng)；21-第二回料器；22-固定床熱解爐；23-第二變頻螺旋給料機(jī)；24-給料罐；25-流量計(jì)；26-引風(fēng)機(jī)；27-粗煤氣燃燒鍋爐系統(tǒng)；28-煙氣；29-底渣；30-蒸汽；31-送風(fēng)機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
圖1為本實(shí)施例提供的生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電系統(tǒng)示意圖，所述的生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電系統(tǒng)主要包括生物質(zhì)儲(chǔ)存輸送單元、生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元、生物質(zhì)熱解單元、粗煤氣計(jì)量送風(fēng)單元以及配套燃燒單元等設(shè)備。
一、生物質(zhì)儲(chǔ)存輸送單元
生物質(zhì)儲(chǔ)存輸送單元用于將收集的生物質(zhì)原料進(jìn)行規(guī)整后存儲(chǔ)，生物質(zhì)原料經(jīng)過切割破碎達(dá)到一定的粒徑(小于100mm)后送入生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元。
生物質(zhì)儲(chǔ)存輸送單元主要包括生物質(zhì)儲(chǔ)倉2、切割破碎機(jī)3、料斗4、輸送皮帶5、原料倉6、給料倉7、第一變頻螺旋給料機(jī)8和配套管道儀表。切割破碎機(jī)3位于生物質(zhì)儲(chǔ)倉2下方，料斗4位于切割破碎機(jī)3下方，料斗4通過輸送皮帶5連接原料倉6，給料倉7位于原料倉6下方，第一變頻螺旋給料機(jī)8位于給料倉7下方，第一變頻螺旋給料機(jī)8出口通過管道連接生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元。
經(jīng)過晾曬控制水分小于20％的生物質(zhì)原料儲(chǔ)存在生物質(zhì)儲(chǔ)倉2內(nèi)，生物質(zhì)儲(chǔ)倉2內(nèi)的生物質(zhì)原料1首先經(jīng)過切割破碎機(jī)3切割破碎達(dá)到一定的粒徑(小于100mm)，然后送入料斗4內(nèi)，料斗4內(nèi)的破碎原料經(jīng)過皮帶5輸送到原料倉6，原料倉6出口的破碎原料送入給料倉7，給料倉7出口的破碎原料通過第一變頻螺旋給料機(jī)8送入生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元進(jìn)行氣化。第一變頻螺旋給料機(jī)8可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)給料量的調(diào)整。
二、生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元
生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元主要包括循環(huán)流化床氣化爐9、送風(fēng)機(jī)31、旋風(fēng)分離器15、第一回料腿17、第一回料器16、布風(fēng)板、排渣管、螺旋冷渣器12和渣池14等組成。
第一變頻螺旋給料機(jī)8出口連接循環(huán)流化床氣化爐9。送風(fēng)機(jī)31通過送風(fēng)管道連接循環(huán)流化床氣化爐9底部，循環(huán)流化床氣化爐9底部設(shè)有布風(fēng)板。循環(huán)流化床氣化爐9頂部連接旋風(fēng)分離器15進(jìn)氣口；旋風(fēng)分離器15的顆粒物出口連接第一回料腿17，第一回料腿17通過第一回料器16連接循環(huán)流化床氣化爐9下端；旋風(fēng)分離器15的氣體出口連接生物質(zhì)熱解單元。循環(huán)流化床氣化爐9底部設(shè)有排渣管，螺旋冷渣機(jī)12設(shè)于排渣管下方，螺旋冷渣機(jī)12下方設(shè)有渣池14。
所述第一回料器16通過第一回料器流化風(fēng)18將顆粒送循環(huán)流化床氣化爐9的側(cè)下方。
所述第二回料器21通過第二回料器流化風(fēng)20將顆粒送循環(huán)流化床氣化爐9的側(cè)下方。
通過循環(huán)流化床氣化爐9底部燃燒燃料氣產(chǎn)生熱煙氣或引自燃煤鍋爐的熱煙氣進(jìn)行循環(huán)流化床氣化爐9的烘爐升溫，升溫至600℃左右。
空氣10由送風(fēng)機(jī)31送入循環(huán)流化床氣化爐9底部的布風(fēng)板，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化，同時(shí)循環(huán)流化床氣化爐9將升溫至700℃左右；通過空氣量和生物質(zhì)給入量匹配調(diào)整，實(shí)現(xiàn)氣化爐內(nèi)溫度控制。
第一變頻螺旋給料機(jī)8送入的生物質(zhì)在700℃左右溫度條件下在底部空氣流化風(fēng)作用下氣化，氣化壓力0～50kpag，氣化后的粗煤氣夾帶一定量的顆粒物出循環(huán)流化床氣化爐9，并在旋風(fēng)分離器15的作用下分離顆粒后去生物質(zhì)熱解單元，旋風(fēng)分離器15分離下來的顆粒物經(jīng)過第一回料腿17、第一回料器16返回循環(huán)流化床氣化爐9再氣化，氣化后灰渣從循環(huán)流化床氣化爐9底部的排渣管排出，經(jīng)過間接式的螺旋冷渣機(jī)12冷卻后去渣池14。除鹽水從螺旋冷渣機(jī)12的除鹽水進(jìn)口11進(jìn)入，從螺旋冷渣機(jī)12的除鹽水出口13排出。
循環(huán)流化床9氣化過程采用空氣或者富氧空氣或者純氧作為氣化劑。
三、生物質(zhì)熱解單元
生物質(zhì)熱解單元主要包括給料罐24、第二變頻螺旋給料機(jī)23、固定床熱解爐22、第二回料器21、第二回料腿19。
第二變頻螺旋給料機(jī)23位于給料罐24下方，第二變頻螺旋給料機(jī)23出口連接固定床熱解爐22頂部的生物質(zhì)入口。旋風(fēng)分離器15的氣體出口連接固定床熱解爐22下部。固定床熱解爐22底部連接第二回料器21，第二回料器21通過第二回料腿19連接生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元的循環(huán)流化床氣化爐9的側(cè)下方。固定床熱解爐22上部的粗煤氣出口連接粗煤氣計(jì)量送風(fēng)單元以及配套燃燒單元。
給料罐24內(nèi)的生物質(zhì)通過第二變頻螺旋給料機(jī)23送入固定床熱解爐22內(nèi)，循環(huán)流化床氣化爐9氣化后的700℃粗煤氣在旋風(fēng)分離器15的作用下分離顆粒后也送入固定床熱解爐22內(nèi)，利用生物質(zhì)在固定床熱解爐22內(nèi)的熱解吸熱反應(yīng)在固定床中進(jìn)行熱解，將粗煤氣從700℃溫度降溫至450℃左右。同時(shí)，在熱解過程中產(chǎn)生的熱解氣主要為ch4、c2h6、co、h2o等可燃?xì)怏w，以及少量的氣態(tài)焦油，全部并入粗煤氣中去下游的粗煤氣計(jì)量送風(fēng)單元以及配套燃燒單元，此時(shí)熱解氣的熱值將得到大大提升。生物質(zhì)熱解過程產(chǎn)生的生物質(zhì)半焦從固定床底部排出，通過第二回料器21、第二回料腿19去生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化單元的循環(huán)流化床氣化爐9氣化。
固定床熱解爐22的操作溫度為400℃～500℃，屬于低溫?zé)峤馕鼰徇^程。旋風(fēng)分離器15出口的粗煤氣由下而上通過固定床床層后溫度降至450℃左右，并通過熱解過程補(bǔ)充了大量可燃?xì)饨M分。固定床熱解爐22的操作溫度通過爐頂?shù)诙冾l給料機(jī)23進(jìn)行調(diào)整控制。
四、粗煤氣計(jì)量送風(fēng)單元以及配套燃燒單元
粗煤氣計(jì)量送風(fēng)單元以及配套燃燒單元主要包括粗煤氣流量計(jì)25、引風(fēng)機(jī)26、粗煤氣燃燒鍋爐系統(tǒng)27等。
生物質(zhì)熱解單元的固定床熱解爐22上部的粗煤氣出口經(jīng)過管路連接引風(fēng)機(jī)26入口，引風(fēng)機(jī)26出口連接粗煤氣燃燒鍋爐系統(tǒng)27，固定床熱解爐22的粗煤氣出口與引風(fēng)機(jī)26之間的管路上設(shè)置有粗煤氣流量計(jì)25。
經(jīng)過固定床熱解爐22熱解冷卻后的粗煤氣經(jīng)過粗煤氣流量計(jì)25計(jì)量后，通過引風(fēng)機(jī)26的抽引進(jìn)入粗煤氣燃燒鍋爐系統(tǒng)27，通過燃?xì)馊紵髟阱仩t中完全燃燒，并替代部分燃煤實(shí)現(xiàn)間接發(fā)電。
粗煤氣計(jì)量送風(fēng)單元以及配套燃燒單元主要用于生物質(zhì)氣化粗煤氣的精確計(jì)量，以及克服沿程阻力將粗煤氣送入粗煤氣燃燒鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定燃燒。燃燒產(chǎn)生的熱量被鍋爐吸收轉(zhuǎn)化為蒸汽30熱能，燃燒后粗煤氣轉(zhuǎn)化為煙氣28，和少量底渣29。
本實(shí)施例提供的生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電系統(tǒng)中，生物質(zhì)主要包括秸稈、果殼、林業(yè)剩余物、稻殼、木屑等，并要求進(jìn)入氣化系統(tǒng)的原料含水率小于20％。
循環(huán)流化床氣化爐9、旋風(fēng)分離器15、回料腿、回料器和固定床熱解爐22均采用耐火防磨內(nèi)襯材料設(shè)計(jì)，可有效避免磨損和腐蝕問題。
整個(gè)生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電過程中沒有生物質(zhì)飛灰排放，所有生物質(zhì)灰均形成氣化底渣排出循環(huán)流化床氣化爐，綜合來看實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)氣化和熱解分級(jí)過程，并與產(chǎn)生高熱值燃?xì)庥糜诎l(fā)電，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電。
下面以一套日處理污泥量200噸的生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電系統(tǒng)為例。生物質(zhì)采用玉米秸稈。氣化-熱解反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
匹配燃料氣發(fā)電功率：10mw
進(jìn)料生物質(zhì)含水：20％；
進(jìn)料生物質(zhì)顆粒粒徑：＜100mm；
循環(huán)流化床氣化溫度：700℃；
固定床熱解爐溫度：455℃；
操作壓力：10kpa；
燃料熱值：3000～3390kcal/kg；
點(diǎn)火方式：循環(huán)流化床氣化爐床下燃油點(diǎn)火
氣化劑：常溫空氣。
處理后
總氣化效率：81.5％；
粗煤氣去燃燒溫度：450℃；
燃料氣熱值：～5500kj/nm3；
燃?xì)庵蟹蹓m含量：5g/nm3；
燃?xì)庵薪褂秃浚?0g/nm3；
去燃燒燃?xì)饬浚?2000nm3/h；。
從以上數(shù)據(jù)可以得出，本發(fā)明專利采用生物質(zhì)雙床氣化-熱解耦合發(fā)電設(shè)計(jì)，在生物質(zhì)原料多樣化條件依然實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)氣化、熱解和燃燒全過程的安全穩(wěn)定長期優(yōu)質(zhì)化設(shè)計(jì)，其中不涉及飛灰排放和污水排放，環(huán)境友好性非常高，與生物質(zhì)直燃發(fā)電相比，有效避免了生物質(zhì)燃燒導(dǎo)致爐膛結(jié)渣風(fēng)險(xiǎn)，且生物質(zhì)燃燒過程的波動(dòng)將大大影響燃煤鍋爐整體性能；與單一循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化和固定床氣化相比，本發(fā)明雙床設(shè)計(jì)可提高熱效率10％以上，尤其是生產(chǎn)相同品質(zhì)燃?xì)馇疤嵯?，單位燃?xì)庀牡纳镔|(zhì)量降低10％以上，系統(tǒng)投資下降5％。
綜上所述，本發(fā)明專利具有明顯的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢，適用于生物質(zhì)的集中處理，與電廠進(jìn)行匹配后實(shí)現(xiàn)間接生物質(zhì)發(fā)電，即作為可再生的生物質(zhì)資源發(fā)電，應(yīng)用前景十分廣闊。