CN109705922A - 生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***及提高生物质燃气品质的方法 - Google Patents
生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***及提高生物质燃气品质的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种生物质空气‑烟气气化耦合燃煤锅炉发电***及提高生物质燃气品质的方法属于可再生能源领域；现有生物质有效利用率较低；***包括循环流化床气化炉与给料***连通，循环流化床气化炉与送风机连通，循环流化床气化炉通过管道与引风机连通，引风机通过烟气管道与燃煤锅炉连通；循环流化床气化炉与旋风分离器连通，旋风分离器通过管道连通旋风除尘器，旋风除尘器通过管道与燃气换热器连通，燃气换热器通过管道与燃气燃烧器连通，燃气燃烧器出口端连通燃煤锅炉；提高了生物质有效利用率；方法包括高效利用锅炉尾部烟气，气化剂中空气的比例下降，合理分配空气与烟气比例，实现最佳气化效果，解决了耦合***中生物质气化燃气品质低的问题。
Description
技术领域
本发明属于可再生能源领域，尤其涉及一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***及提高生物质燃气品质的方法。
背景技术
生物质能作为最具发展潜力的绿色可再生能源，其在发电领域的发展突飞猛进，鉴于生物质直接燃烧发电存在炉膛结焦及难以计量等技术问题难以解决，近年来，通过热化学转化技术，利用生物质气化后产生的生物质燃气发电技术发展迅速，目前以“生物质气化耦合燃煤机组发电技术”为主流技术路线。耦合形式为生物质经气化炉气化后转化为生物质燃气，然后将生物质燃气输送至燃煤锅炉进行燃烧发电，耦合形式单一，耦合程度较浅。
用于生物质气化的气化剂主要有氧气、二氧化碳、水蒸气、空气。受到气化剂投资成本的限制，目前大型生物质气化炉均以来源稳定且易获取的空气作为气化剂。生物质气化是一个高温厌氧过程，气化炉需要首先消耗掉一部分生物质同空气氧化放热来提供气化所需要的高温环境，导致生物质有效利用率降低。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足，提供一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***，通过回收燃煤锅炉产生的烟气，与空气一起作为生物质气化剂，为生物质空气-烟气气化提供稳定的高温厌氧气源，提高了生物质有效利用率；本发明还提供一种提高生物质燃气品质的方法，创造了生物质气化所需的厌氧环境，气化剂中空气的比例下降，实现最佳气化效果，解决了耦合***中生物质气化燃气品质低的问题。
本发明的技术方案：
技术方案一
一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***，包括循环流化床气化炉、送风机、引风机、烟气管道、旋风除尘器、燃气换热器、燃气燃烧器和燃煤锅炉；所述循环流化床气化炉的进料口与给料***的出料口连通，所述循环流化床气化炉的第一进气口与送风机连通，所述循环流化床气化炉的第二进气口通过管道与引风机连通，所述引风机通过烟气管道与燃煤锅炉的省煤器出口烟道连通；所述循环流化床气化炉的上输出口和下输入口分别与旋风分离器连通，所述旋风分离器的输出口通过管道连通旋风除尘器的入口端，所述旋风除尘器的出口端通过管道与燃气换热器的入口端连通，所述燃气换热器的出口端通过管道与燃气燃烧器的入口端连通，所述燃气燃烧器出口端连通燃煤锅炉的进口端。
进一步地，所述给料***包括储料场和生物质料仓；所述储料场的出料口通过传输带与生物质料仓的进料口连通，所述生物质料仓的出料口通过管道与循环流化床气化炉的进料口连通。
进一步地，还包括灰仓，所述灰仓的进灰口通过管道与旋风除尘器的出灰口连通。
进一步地，所述各路管道均设置有阀门。
进一步地，还包括流量测量装置和阀组；所述流量测量装置和阀组设置在循环流化床气化炉与引风机之间的管道，所述流量测量装置和阀组设置在靠近循环流化床气化炉的第二进气口。
技术方案二
一种基于技术方案一所述一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***实现的提高生物质燃气品质的方法，包括以下步骤：
步骤a、开启循环流化床气化炉、送风机、引风机、旋风除尘器、燃气换热器、燃气燃烧器、燃煤锅炉和给料***；
步骤b、通过给料***向循环流化床气化炉内输送生物质原料，同时通过送风机向循环流化床气化炉输送空气，生物质原料在循环流化床气化炉内完成空气-烟气气化，产生生物质燃气；
步骤c、携带飞灰颗粒及焦油气的高温生物质燃气依次经过旋风分离器、旋风除尘器及燃气换热器，脱除飞灰颗粒，并降低高温生物质燃气温度；
步骤d、经燃气燃烧器喷入燃煤锅炉炉膛进行燃烧放热，燃烧后，产生烟气在锅炉尾部；
步骤e、引风机通过烟气管道将烟气从燃煤锅炉省煤器出口引出，输送至循环流化床气化炉，循环流化床气化炉内通过送风机输送的空气、烟气、及生物质原料完成空气-烟气气化，产生生物质燃气；
步骤f、携带飞灰颗粒及焦油气的高温生物质燃气依次经过旋风分离器、旋风除尘器及燃气换热器，脱除飞灰颗粒，并降低高温生物质燃气温度；通过燃气换热器后的低温生物质燃气经管道，直接经燃气燃烧器喷入燃煤锅炉炉膛进行燃烧放热，引用热二次风做助燃剂；
步骤g，重复步骤d至步骤f，直到关闭循环流化床气化炉、送风机、引风机、旋风除尘器、燃气换热器、燃气燃烧器、燃煤锅炉和给料***。
进一步地，所述降温后的生物质燃气温度控制在大于400℃。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明提供了一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***，具有下列优势：
1、添加了烟气气化剂，实现生物质的空气-烟气气化。由燃煤锅炉尾部引出的高温烟气携带的热量，弥补了生物质气化炉为维持自身运行而消耗部分生物质产生的热量，使更多的生物质有效气化，提高了生物质有效利用率；
2、生物质空气-烟气气化所需烟气引自燃煤锅炉省煤器出口，烟气温度350℃以上，且来源稳定，是较为理想的气化剂气源，同时，引用燃煤锅炉尾部烟气作为生物质气化剂，同空气一起送入气化炉作为生物质气化剂，为生物质空气-烟气气化提供稳定的高温厌氧气源，进一步加深了生物质气化***与燃煤机组的耦合深度；
3、高效利用锅炉尾部烟气，为生物质空气-烟气气化提供稳定气源，高温烟气为生物质气化提供了部分热量的同时，减少了空气的需求量，避免大量氮气的混入，提高了生物质气化效率及燃气热值，使得单位质量生物质发电量增加，有效增加电厂收益。
本发明还提供了一种提高生物质燃气品质的方法，高温烟气的通入创造了生物质气化所需的厌氧环境，气化剂中空气的比例下降，合理分配空气与烟气比例，实现最佳气化效果，避免掺入大量氮气而影响生物质气化燃气品质，解决了耦合***中生物质气化燃气品质低的问题，且有利于燃煤锅炉氮氧化物的控制；此外，烟气中携带的CO2、水蒸气均是较为理想的生物质气化剂，烟气的加入将进一步提高燃气品质。
附图说明
图1是本发明结构图。
图中：1循环流化床气化炉、2送风机、3引风机、4烟气管道、5旋风除尘器、6燃气换热器、7燃气燃烧器、8燃煤锅炉、9流量测量装置、10阀组。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
具体实施方式一
一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***，如图1所示，包括循环流化床气化炉1、送风机2、引风机3、烟气管道4、旋风除尘器5、燃气换热器6、燃气燃烧器7和燃煤锅炉8；所述循环流化床气化炉1的进料口与给料***的出料口连通，所述循环流化床气化炉1的第一进气口与送风机2连通，所述循环流化床气化炉1的第二进气口通过管道与引风机3连通，所述引风机3通过烟气管道4与燃煤锅炉8的省煤器出口烟道连通；所述循环流化床气化炉1的上输出口和下输入口分别与旋风分离器连通，所述旋风分离器的输出口通过管道连通旋风除尘器5的入口端，所述旋风除尘器5的出口端通过管道与燃气换热器6的入口端连通，所述燃气换热器6的出口端通过管道与燃气燃烧器7的入口端连通，所述燃气燃烧器7出口端连通燃煤锅炉8的进口端。
具体地，旋风除尘器5，用于去除燃气中携带的少量灰尘。
具体地，所述给料***包括储料场和生物质料仓；所述储料场的出料口通过传输带与生物质料仓的进料口连通，所述生物质料仓的出料口通过管道与循环流化床气化炉1的进料口连通。
具体地，还包括灰仓，所述灰仓的进灰口通过管道与旋风除尘器5的出灰口连通。
具体地，所述各路管道均设置有阀门，包括燃气排空燃烧管道均设置阀门，当循环流化床气化炉1停运后，可实现生物质气化***燃气***与燃煤机组的隔离。
具体地，还包括流量测量装置9和阀组10；所述流量测量装置9和阀组10设置在循环流化床气化炉1与引风机3之间的管道，所述流量测量装置9和阀组10设置在靠近循环流化床气化炉1的第二进气口。
具体地，气化空气、烟气管道4设置流量测量装置9及阀组10，根据不同需求，设置减压阀，截止阀，可通过调整阀门开度，调整输送至循环流化床气化炉1的空气及烟气流量，以求获得最佳生物质气化燃气品质。
具体地，循环流化床气化炉是流化床气化炉的一种，在流化床气化炉的基础上增加了物料循环***，目前循环流化床气化炉用于生物质气化已有工业应用，如荆门电厂燃煤锅炉掺烧生物质燃气项目、《大唐长山热电厂生物质耦合发电技术改造示范项目》。
具体地，旋风分离器属于循环流化床气化炉的一部分，用于分离物料和燃气，分离下来的物料在流入循环流化床气化炉本体进行再气化。
具体实施方式二
一种基于具体实施方式一所述一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***实现的提高生物质燃气品质的方法，包括以下步骤：
步骤a、开启循环流化床气化炉1、送风机2、引风机3、旋风除尘器5、燃气换热器6、燃气燃烧器7、燃煤锅炉8和给料***；
步骤b、通过给料***向循环流化床气化炉1内输送生物质原料，同时通过送风机2向循环流化床气化炉1输送空气，生物质原料在循环流化床气化炉1内完成空气-烟气气化，产生生物质燃气；
步骤c、携带飞灰颗粒及焦油气的高温生物质燃气依次经过旋风分离器、旋风除尘器5及燃气换热器6，脱除飞灰颗粒，并降低高温生物质燃气温度；
步骤d、经燃气燃烧器7喷入燃煤锅炉8炉膛进行燃烧放热，燃烧后，产生烟气在锅炉尾部；
步骤e、引风机3通过烟气管道4将烟气从燃煤锅炉8省煤器出口引出，输送至循环流化床气化炉1，循环流化床气化炉1内通过送风机2输送的空气、烟气、及生物质原料完成空气-烟气气化，产生生物质燃气；
步骤f、携带飞灰颗粒及焦油气的高温生物质燃气依次经过旋风分离器、旋风除尘器5及燃气换热器6，脱除飞灰颗粒，并降低高温生物质燃气温度；通过燃气换热器6后的低温生物质燃气经管道，直接经燃气燃烧器7喷入燃煤锅炉8炉膛进行燃烧放热，引用热二次风做助燃剂；
步骤g，重复步骤d至步骤f，直到关闭循环流化床气化炉1、送风机2、引风机3、旋风除尘器5、燃气换热器6、燃气燃烧器7、燃煤锅炉8和给料***。
具体地，高温生物质燃气中所含的部分长链生物质气化焦油的析出温度低于350℃，为了防止生物质焦油在受热面的凝析与堵塞，最终要控制降温后的生物质燃气温度大于400℃。
Claims (7)
1.一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***，其特征在于，包括循环流化床气化炉(1)、送风机(2)、引风机(3)、烟气管道(4)、旋风除尘器(5)、燃气换热器(6)、燃气燃烧器(7)和燃煤锅炉(8)；所述循环流化床气化炉(1)的进料口与给料***的出料口连通，所述循环流化床气化炉(1)的第一进气口与送风机(2)连通，所述循环流化床气化炉(1)的第二进气口通过管道与引风机(3)连通，所述引风机(3)通过烟气管道(4)与燃煤锅炉(8)的省煤器出口烟道连通；所述循环流化床气化炉(1)的上输出口和下输入口分别与旋风分离器连通，所述旋风分离器的输出口通过管道连通旋风除尘器(5)的入口端，所述旋风除尘器(5)的出口端通过管道与燃气换热器(6)的入口端连通，所述燃气换热器(6)的出口端通过管道与燃气燃烧器(7)的入口端连通，所述燃气燃烧器(7)出口端连通燃煤锅炉(8)的进口端。
2.根据权利要求1所述一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***，其特征在于，所述给料***包括储料场和生物质料仓；所述储料场的出料口通过传输带与生物质料仓的进料口连通，所述生物质料仓的出料口通过管道与循环流化床气化炉(1)的进料口连通。
3.根据权利要求1所述一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***，其特征在于，还包括灰仓，所述灰仓的进灰口通过管道与旋风除尘器(5)的出灰口连通。
4.根据权利要求1所述一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***，其特征在于，所述各路管道均设置有阀门。
5.根据权利要求1所述一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***，其特征在于，还包括流量测量装置(9)和阀组(10)；所述流量测量装置(9)和阀组(10)设置在循环流化床气化炉(1)与引风机(3)之间的管道，所述流量测量装置(9)和阀组(10)设置在靠近循环流化床气化炉(1)的第二进气口。
6.一种基于权利要求1所述一种生物质空气-烟气气化耦合燃煤锅炉发电***实现的提高生物质燃气品质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、开启循环流化床气化炉(1)、送风机(2)、引风机(3)、旋风除尘器(5)、燃气换热器(6)、燃气燃烧器(7)、燃煤锅炉(8)和给料***；
步骤b、通过给料***向循环流化床气化炉(1)内输送生物质原料，同时通过送风机(2)向循环流化床气化炉(1)输送空气，生物质原料在循环流化床气化炉(1)内完成空气-烟气气化，产生生物质燃气；
步骤c、携带飞灰颗粒及焦油气的高温生物质燃气依次经过旋风分离器、旋风除尘器(5)及燃气换热器(6)，脱除飞灰颗粒，并降低高温生物质燃气温度；
步骤d、经燃气燃烧器(7)喷入燃煤锅炉(8)炉膛进行燃烧放热，燃烧后，产生烟气在锅炉尾部；
步骤e、引风机(3)通过烟气管道(4)将烟气从燃煤锅炉(8)省煤器出口引出，输送至循环流化床气化炉(1)，循环流化床气化炉(1)内通过送风机(2)输送的空气、烟气、及生物质原料完成空气-烟气气化，产生生物质燃气；
步骤f、携带飞灰颗粒及焦油气的高温生物质燃气依次经过旋风分离器、旋风除尘器(5)及燃气换热器(6)，脱除飞灰颗粒，并降低高温生物质燃气温度；通过燃气换热器(6)后的低温生物质燃气经管道，直接经燃气燃烧器(7)喷入燃煤锅炉(8)炉膛进行燃烧放热，引用热二次风做助燃剂；
步骤g，重复步骤d至步骤f，直到关闭循环流化床气化炉(1)、送风机(2)、引风机(3)、旋风除尘器(5)、燃气换热器(6)、燃气燃烧器(7)、燃煤锅炉(8)和给料***。
7.根据权利要求1所述一种提高生物质燃气品质的方法，其特征在于，所述降温后的生物质燃气温度控制在大于400℃。
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