用富氧燃燒鍋爐高溫?zé)煔庵迫「邿嶂瞪镔|(zhì)氣化氣的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)氣化制取高熱值氣化氣工藝領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用富氧燃燒鍋爐高溫?zé)煔庵迫∩镔|(zhì)氣化氣的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)能是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的、以化學(xué)能形式儲(chǔ)藏在生物質(zhì)中的能量。作為能源利用的生物質(zhì)主要有農(nóng)業(yè)、林業(yè)廢棄物、畜禽糞便、有機(jī)廢水等。與傳統(tǒng)能源相比，生物質(zhì)能具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，可再生性和無(wú)污染性。在目前全球化石能源緊缺的環(huán)境下，生物質(zhì)能具有十分可觀的發(fā)展前景。
[0003]生物質(zhì)氣化技術(shù)，作為生物質(zhì)能熱化學(xué)利用方式的一種，是利用氧氣、二氧化碳、空氣、水蒸氣或這些氣體的混合氣作為氣化劑，在高溫下用熱化學(xué)手段將低品位的固態(tài)生物質(zhì)燃料轉(zhuǎn)化成清潔的高品位氣體燃料(即，將固態(tài)生物質(zhì)燃料氣化得到氣化氣)。生成的氣體燃料燃燒后只生成水和二氧化碳，清潔無(wú)污染，有利于緩和日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。
[0004]生物質(zhì)氣化反應(yīng)需要提供高的熱量作為反應(yīng)條件，目前的生物質(zhì)氣化技術(shù)大多需要采用通入部分氧氣或者空氣來(lái)提供氣化過(guò)程所需熱量，成本高、熱能利用效率偏低，并且，由于原料氣化劑氣體和生成的氣化氣提純成本大，所得氣化氣中通常含有部分不能燃燒的雜質(zhì)氣體(如氮?dú)獾?，對(duì)氣化氣熱值的負(fù)面影響大，導(dǎo)致生物質(zhì)氣化反應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性差，阻礙了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于一種用富氧燃燒鍋爐高溫?zé)煔庵迫∩镔|(zhì)氣化氣的系統(tǒng)，其中通過(guò)對(duì)其關(guān)鍵的氣化氣體介質(zhì)、氣體輸入輸出方式、物料傳輸方式、以及關(guān)鍵組件的結(jié)構(gòu)及其連接方式等進(jìn)行改進(jìn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠有效解決生物質(zhì)氣化成本高、氣化氣熱值偏低的問(wèn)題，并且通過(guò)對(duì)參與生物質(zhì)氣化的氣體進(jìn)行調(diào)整，能夠達(dá)到進(jìn)一步調(diào)整氣化氣組成、提高氣化氣性能的技術(shù)效果。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用富氧燃燒鍋爐煙氣制取生物質(zhì)氣化氣的系統(tǒng)，其特征在于，包括循環(huán)流化床氣化器、旋風(fēng)分離器；
[0007]所述循環(huán)流化床氣化器具有進(jìn)料口，該進(jìn)料口用于將生物質(zhì)物料輸入至所述循環(huán)流化床氣化器；所述循環(huán)流化床氣化器還設(shè)置有進(jìn)氣口，該進(jìn)氣口用于輸入富氧燃燒鍋爐的煙氣；所述循環(huán)流化床氣化器用于在所述富氧燃燒鍋爐煙氣的作用下將所述生物質(zhì)物料氣化得到氣化氣；
[0008]所述旋風(fēng)分離器與所述循環(huán)流化床氣化器連接，用于分離所述氣化氣。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，其特征在于，所述富氧燃燒鍋爐的煙氣由溫度為900°C?1000°C的高溫?zé)煔夂蜏囟葹?20°C?140°C的低溫?zé)煔饣旌隙桑凰鲅h(huán)流化床氣化器的進(jìn)氣口前還設(shè)置有氣體混合器，該氣體混合器與所述循環(huán)流化床氣化器的進(jìn)氣口連接，用于混合所述富氧燃燒鍋爐的高溫?zé)煔夂偷蜏責(zé)煔?，從而調(diào)整所述富氧燃燒鍋爐的煙氣的溫度。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，其特征在于，所述氣體混合器還設(shè)置有外部氣體進(jìn)口，用于混合所述富氧燃燒鍋爐的高溫?zé)煔?、低溫?zé)煔夂屯獠繗怏w，從而得到混合有外部氣體的富氧燃燒鍋爐的煙氣，進(jìn)而調(diào)整所述氣化氣的組成成分；所述外部氣體優(yōu)選為以下氣體的至少一種:水蒸氣、氧氣、二氧化碳。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，其特征在于，所述生物質(zhì)物料的粒徑不超過(guò)50_。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，其特征在于，所述循環(huán)流化床氣化器的進(jìn)料口通有所述富氧燃燒鍋爐的低溫?zé)煔?，便于所述生物質(zhì)物料的傳輸。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，其特征在于，所述經(jīng)所述氣體混合器混合得到的富氧燃燒鍋爐的煙氣的溫度為800 °C?900 °C。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，其特征在于，所述高溫?zé)煔夂偷蜏責(zé)煔饩?jīng)過(guò)除塵處理。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，其特征在于，所述旋風(fēng)分離器還與噴淋塔連接，該噴淋塔用于除去所述氣化氣中的焦油；所述噴淋塔分別與污水處理裝置和風(fēng)機(jī)連接，所述氣化氣經(jīng)過(guò)所述風(fēng)機(jī)被傳輸至儲(chǔ)氣柜。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，其特征在于，所述儲(chǔ)氣柜與所述富氧燃燒鍋爐的爐膛相連，使所述氣化氣在需要時(shí)被輸送至富氧燃燒鍋爐用于富氧燃燒。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，其特征在于，所述高溫?zé)煔馐歉谎跞紵仩t高溫過(guò)熱器前端的煙氣。
[0018]通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0019]1.將生物質(zhì)氣化系統(tǒng)與富氧燃燒鍋爐系統(tǒng)配合使用，采用富氧燃燒鍋爐的煙氣為生物質(zhì)氣化反應(yīng)的氣化劑，既提高了富氧燃燒鍋爐系統(tǒng)的能量利用效率，又提高了生物質(zhì)氣化氣的品質(zhì)，使整體熱能的利用效率提高、降低了生產(chǎn)成本。
[0020]富氧燃燒技術(shù)是通過(guò)分離空氣得到氧氣，并使用燃燒后得到的煙氣代替了空氣中的氮?dú)狻⑴c氧氣混合后繼續(xù)反應(yīng)的，得到的煙氣中二氧化碳含量很高(二氧化碳的含量可達(dá)到80%-95%，并含有少量氧氣和水蒸氣)。富氧燃燒產(chǎn)生的煙氣除了循環(huán)用于富氧燃燒外、一般直接排放，利用率低。
[0021]而將富氧燃燒的煙氣用于生物質(zhì)氣化，由于煙氣中二氧化碳的含量極高，與生物質(zhì)物料在高溫下反應(yīng)后，能使生物質(zhì)物料氣化得到主要成分為CO的氣化氣，減少了其他雜質(zhì)氣體(如氮?dú)?的含量，大大提高了制得氣化氣的熱值，提升了氣化氣的性能，擴(kuò)展了氣化氣的應(yīng)用范圍；并且，由于富氧燃燒煙氣的溫度高(可達(dá)10(TC)，用于生物質(zhì)氣化時(shí)，無(wú)需再對(duì)生物質(zhì)氣化反應(yīng)提供額外的熱能，整體的能量利用效率高。
[0022]另一方面，通過(guò)將富氧燃燒鍋爐與生物質(zhì)氣化系統(tǒng)配合使用，使CO2在排放前多經(jīng)過(guò)了一道氣化的工藝，延長(zhǎng)了碳基生命周期(即，碳元素從被綠色植物固定、到被人類燃燒等利用釋放、在到被綠色植物固定的周期)，緩解了溫室效應(yīng)。
[0023]另外，通過(guò)將生物質(zhì)氣化系統(tǒng)與富氧燃燒鍋爐耦合，可以使富氧燃燒機(jī)組能長(zhǎng)期在高負(fù)荷、高經(jīng)濟(jì)性條件下運(yùn)行。富氧燃燒機(jī)組能夠用于發(fā)電，但由于電能存儲(chǔ)上的困難，往往是根據(jù)需要的電量調(diào)整富氧燃燒機(jī)組的負(fù)荷，富氧燃燒機(jī)組的負(fù)荷往往不是最大化的，增加了富氧燃燒機(jī)組的運(yùn)行成本。而通過(guò)生物質(zhì)氣化系統(tǒng)可以將富氧燃燒產(chǎn)生的過(guò)剩能量用于生產(chǎn)生物質(zhì)氣化氣，由于氣化氣的儲(chǔ)存方便，可以使富氧燃燒機(jī)組保持在高負(fù)荷運(yùn)行，從而降低富氧燃燒機(jī)組的運(yùn)行成本。
[0024]2.通過(guò)對(duì)富氧燃燒的煙氣進(jìn)行分流，得到高溫?zé)煔夂偷蜏責(zé)煔猓烧咴俅位旌嫌糜谏镔|(zhì)氣化系統(tǒng)，能夠靈活調(diào)整參與生物質(zhì)氣化反應(yīng)的富氧燃燒煙氣的溫度。
[0025]富氧燃燒后得到高溫過(guò)熱器前端的煙氣的溫度為900°C?1000°C，直接用于生物質(zhì)氣化反應(yīng)的話會(huì)造成熱能的浪費(fèi)。通過(guò)將富氧燃燒的煙氣分流，使一部分煙氣繼續(xù)保持高溫(對(duì)應(yīng)高溫?zé)煔?，另一部分煙氣經(jīng)換熱過(guò)程(例如，加熱鍋爐給水發(fā)電)后溫度下降至120°C?140°C (對(duì)應(yīng)低溫?zé)煔?。
[0026]參與生物質(zhì)氣化反應(yīng)的富氧燃燒鍋爐煙氣是通過(guò)將高溫?zé)煔馀c低溫?zé)煔饣旌系玫降?，通過(guò)控制高溫?zé)煔馀c低溫?zé)煔獾谋壤?，能夠?qū)⑴c生物質(zhì)氣化反應(yīng)的富氧燃燒鍋爐煙氣的溫度進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明優(yōu)選的用于生物質(zhì)氣化的煙氣的溫度為800°C?900°C，在該溫度范圍下，生物質(zhì)物料的氣化效果好，在生物質(zhì)物料充足的情況下，煙氣中的CO2和水蒸氣等成分能夠迅速與生物質(zhì)物料反應(yīng)，生成的氣化氣熱值高。另外，高溫?zé)煔馀c低溫?zé)煔獾捏w積比可進(jìn)一步優(yōu)選為(85%?95% ): (5%?15% )，既能確保生物質(zhì)氣化反應(yīng)的高效進(jìn)行，又能提高整個(gè)系統(tǒng)的能量利用效率。
[0027]3.制得的生物質(zhì)氣化氣的組成可根據(jù)生產(chǎn)需要靈活調(diào)整。通過(guò)向循環(huán)流化床氣化器中引入外部氣體，即，使這些外部氣體參與生物質(zhì)氣化反應(yīng)，能夠改進(jìn)制得的氣化氣的氣體組成。例如，引入的外部氣體可以為水蒸氣，通過(guò)增加反應(yīng)氣體中水蒸氣的比例，能夠提高氫氣在生成氣化氣中的比例，進(jìn)一步改進(jìn)氣化氣的性能。生物質(zhì)種類的適用性好，工業(yè)生產(chǎn)實(shí)用性強(qiáng)。
[0028]4.生物質(zhì)氣化氣可以使富氧燃燒鍋爐的燃燒更加穩(wěn)定。由于富氧燃燒是將煙氣循環(huán)利用的，將煙氣用于生物質(zhì)氣化反應(yīng)后該部分煙氣即被消耗，對(duì)富氧燃燒反應(yīng)本身產(chǎn)生干擾；而在需要時(shí)(如對(duì)富氧燃燒鍋爐燃燒負(fù)荷穩(wěn)定性有更高要求和突發(fā)負(fù)荷波動(dòng)時(shí))，通過(guò)將生物質(zhì)氣化得到的氣化氣部分送回至富氧燃燒鍋爐燃燒，由于該