生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，包括：用于将收集的生物质原料规整后存储，并经切割破碎后送出的生物质储存输送单元；用于将切割破碎后的生物质颗粒气化生成粗煤气的生物质循环流化床气化单元；用于采用燃煤锅炉的高温省煤器出来的锅炉给水作为冷却工质，将所述粗煤气降温的生物质高温燃气废热回收单元；用于将降温后的粗煤气以可计量的方式送入所述燃煤锅炉燃烧的粗煤气计量送风单元以及配套燃烧单元。本实用新型专利技术采用了生物质气化、余热回收、燃烧三过程的耦合，实现了生物质的间接发电，节省燃煤的同时高效利用了生物质，并降低了燃煤锅炉NOx排放，应用前景十分广阔。

Biomass Gasification Coupled Coal-fired Boiler Power Generation System

The utility model provides a biomass gasification coupled coal-fired boiler power generation system, which includes: a biomass storage and transportation unit for regularly storing the collected biomass raw materials and sending them out after cutting and crushing; a biomass circulating fluidized bed gasification unit for gasifying the cut and crushed biomass particles to produce coarse gas; and a high-temperature economizer for using a coal-fired boiler to produce coal. The boiler feed water is used as the cooling working medium to cool the biomass high temperature gas waste heat recovery unit, which is used to send the cooled crude gas to the metering air supply unit and the matching combustion unit of the coal-fired boiler in a measurable way. The utility model adopts the coupling of three processes of biomass gasification, waste heat recovery and combustion, realizes indirect power generation of biomass, saves coal and efficiently utilizes biomass, and reduces the NO x emission of coal-fired boilers, and has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统
本技术涉及一种生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，属于生物质处理

技术介绍
全球每年产生的生物质总量仅次于每年消耗的石化能源总量，且是可再生清洁资源。能源问题和环境问题是全球共同面临的两个重大问题，随着常规能源煤、石油、天然气等化石能源的开采消耗速度提升，这些能源逐渐被消耗，传统化石能源的消耗对环境的影响逐渐显现，厄尔尼诺现象频繁加剧影响，极地冰川消融，生态环境遭受史无前例的挑战。中国政府对世界承诺，到2020年非化石能源占一次能源消费比重将达到15％左右，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％～45％，在2030年达到二氧化碳排放峰值，到2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到20％左右，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60％～65％。因此，在这样的综合环境下，可再生资源的利用随着环境保护意识的提升得到快速发展，是推进能源供应多元化和清洁化发展的重要途径。生物质作为可再生资源，具有资源产量丰富、地域分布广阔和能量储量稳定的特点。国内外对生物质的利用主要采用直接燃烧、热解等方式，但是由于生物质能量密度相对较低，高水分、高挥发分和高碱金属含量等特点，直接燃烧容易结渣、结焦。而生物质热解过程挥发分的释放主要以焦油形态出来，可以进行焦油深加工制油品，但是生物质热解残渣仍具有较高的热值，能量利用不充分。国内一度兴起生物质和煤掺烧发电，但是由于生物质结渣结焦特性，导致锅炉局部结焦工况出现，影响燃煤锅炉的出力和正常运行。此外，生物质先气化后燃烧发电的技术近几年得到了一定的工业化示范，并取得了较大进展，例如国电荆门电厂，利用生物质流化床气化日处理生物质约200t/d，气化后合成气经冷却后用引风机送入600MW等级燃煤锅炉再燃实现发电，可降低原燃煤锅炉煤耗，生物质气化燃烧发电折合发电量约为10.8MW。但是，该项目从2008年开始建设，历时8年左右尚未实现正常运行，主要由于生物质原料与煤存在较大差异，流化床气化过程复杂，粗煤气冷却过程条件苛刻，工艺控制难度较大，生物质气化粗煤气在冷却过程中焦油析出等影响换热设备和风机的正常运转，系统稳定性和可靠性有待进一步提高。以上问题均为工程设计问题和工艺优化问题，需要进行创造性的优化设计进行解决。综上所述，生物质气化-燃烧发电技术已成为生物质利用的重要发展方向，但是如何实现生物质气化和燃烧过程的耦合问题也是摆在工程应用面前跨不过去的一道坎。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是如何实现生物质气化和燃烧过程的耦合。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是提供一种生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于，包括：用于将收集的生物质原料进行规整后存储，并将存储的生物质原料经过切割破碎后送出的生物质储存输送单元；用于将切割破碎后的生物质颗粒通过循环流化床气化炉气化，生成粗煤气的生物质循环流化床气化单元；用于采用燃煤锅炉的高温省煤器出来的锅炉给水作为冷却工质，将所述粗煤气降温，回收利用所述粗煤气显热的生物质高温燃气废热回收单元；用于将降温后的粗煤气克服沿程阻力、并以可计量的方式送入所述燃煤锅炉燃烧的粗煤气计量送风单元以及配套燃烧单元；所述生物质储存输送单元、生物质循环流化床气化单元、生物质高温燃气废热回收单元、粗煤气计量送风单元以及配套燃烧单元依次连接。优选地，所述生物质储存输送单元包括生物质储仓，切割破碎机设于生物质储仓下方，料斗设于切割破碎机下方，输送皮带的两端分别连接料斗和原料仓，原料仓连接给料仓，给料仓通过变频螺旋给料机连接所述生物质循环流化床气化单元。优选地，所述生物质循环流化床气化单元包括循环流化床气化炉，所述变频螺旋给料机连接循环流化床气化炉的进料口，送风机连接循环流化床气化炉底部的气化剂进口，循环流化床气化炉的顶部出口连接旋风分离器，旋风分离器的底部出口通过回料腿连接回料器，回料器连接循环流化床气化炉的回料口；旋风分离器的顶部出口连接所述生物质高温燃气废热回收单元。优选地，所述生物质高温燃气废热回收单元包括高温废锅，所述旋风分离器的顶部出口连接高温废锅的粗煤气进口管道，高温废锅的粗煤气出口管道连接所述粗煤气计量送风单元以及配套燃烧单元；高温废锅的进水管连接高温省煤器的出水口，高温废锅的出水管连接高温省煤器的进水口。优选地，所述粗煤气计量送风单元以及配套燃烧单元包括燃煤锅炉，所述高温省煤器设于燃煤锅炉的尾部烟道内；所述高温废锅的粗煤气出口管道连接燃煤锅炉的燃气烧嘴，高温废锅的粗煤气出口管道与燃气烧嘴连接的管路上设有粗煤气流量计。优选地，所述生物质循环流化床气化单元采用床料与生物质颗粒在流化床内流化；所述床料为1mm～5mm粒径的煤灰颗粒、5mm～8mm粒径的石灰石颗粒、1mm～3mm粒径的河砂细粉中的一种或几种的混合物；所述生物质颗粒为稻壳、玉米芯、水稻秸秆、麦秆、林业废弃物或废旧木质家具中的一种或几种制作成的成型颗粒或切碎后的散料颗粒；作为成型颗粒时，颗粒密度为800～1000kg/m3，颗粒粒径按照球形当量直径范围为5mm～30mm。优选地，所述循环流化床气化炉将变频螺旋给料机送来的生物质在设定温度条件下及气化剂的作用下气化，气化后的粗煤气夹带颗粒物出循环流化床气化炉，并在旋风分离器的作用下分离颗粒物后去所述生物质高温燃气废热回收单元；旋风分离器分离下来的颗粒物经过回料腿和回料器在回料器流化风的作用下返回循环流化床气化炉再气化，气化后的灰渣从循环流化床气化炉底部的排渣管排出，经过冷却后去渣池。优选地，所述高温废锅采用火管式设计，即：粗煤气走管程，锅炉给水走壳程；所述管程采用内径为40mm～80mm的管道，管道内煤气流速为8～20m/s。优选地，所述高温省煤器出水口的锅炉给水温度为280℃～330℃、压力为10～30MPag，所述锅炉给水进入高温废锅后与旋风分离器通入的粗煤气进行换热升温，锅炉给水温度升高至310℃～360℃后重新回高温省煤器的进水口，粗煤气降温至350℃～500℃。上述的生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统使用时，步骤为：步骤1：通过循环流化床气化炉底部燃烧燃料产生的热烟气或引自燃煤锅炉的热烟气进行循环流化床气化炉的烘炉升温，升温至达到生物质原料投料温度；步骤2：将生物质原料经过切割破碎或成型处理后，输送进循环流化床气化炉；向循环流化床气化炉内送入气化剂，并控制生物质原料给料量与气化剂的摩尔当量比保持恒定；步骤3：实现生物质循环流化床气化，同时循环流化床气化炉升温，通过床料的流化使生物质原料与气化剂充分接触，并在传热均匀的情况实现充分气化；步骤4：循环流化床气化炉内生物质气化后产生的粗煤气经过分离颗粒物后去生物质高温燃气废热回收单元，采用燃煤锅炉尾部烟道内的高温省煤器出口的锅炉给水作为冷却介质给所述粗煤气降温；步骤5：降温后的粗煤气经过计量后送入燃煤锅炉燃烧，热量完全传递给燃煤锅炉的水冷壁内的工质水后产生水蒸汽去发电利用，实现生物质气化、燃烧和发电过程。本技术提供的生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统采用了生物质气化、余热回收、燃烧三过程的耦合，实现了生物质的间接发电。通过循环流化床气化转化生物质为燃料气，直接利用燃煤锅炉高温省煤器出口高温高压水进行间接冷却，通过计量后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于，包括：用于将收集的生物质原料进行规整后存储，并将存储的生物质原料经过切割破碎后送出的生物质储存输送单元；用于将切割破碎后的生物质颗粒通过循环流化床气化炉气化，生成粗煤气的生物质循环流化床气化单元；用于采用燃煤锅炉的高温省煤器出来的锅炉给水作为冷却工质，将所述粗煤气降温，回收利用所述粗煤气显热的生物质高温燃气废热回收单元；用于将降温后的粗煤气克服沿程阻力、并以可计量的方式送入所述燃煤锅炉燃烧的粗煤气计量送风单元以及配套燃烧单元；所述生物质储存输送单元、生物质循环流化床气化单元、生物质高温燃气废热回收单元、粗煤气计量送风单元以及配套燃烧单元依次连接。

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于，包括：用于将收集的生物质原料进行规整后存储，并将存储的生物质原料经过切割破碎后送出的生物质储存输送单元；用于将切割破碎后的生物质颗粒通过循环流化床气化炉气化，生成粗煤气的生物质循环流化床气化单元；用于采用燃煤锅炉的高温省煤器出来的锅炉给水作为冷却工质，将所述粗煤气降温，回收利用所述粗煤气显热的生物质高温燃气废热回收单元；用于将降温后的粗煤气克服沿程阻力、并以可计量的方式送入所述燃煤锅炉燃烧的粗煤气计量送风单元以及配套燃烧单元；所述生物质储存输送单元、生物质循环流化床气化单元、生物质高温燃气废热回收单元、粗煤气计量送风单元以及配套燃烧单元依次连接。2.如权利要求1所述的一种生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于：所述生物质储存输送单元包括生物质储仓(2)，切割破碎机(3)设于生物质储仓(2)下方，料斗(4)设于切割破碎机(3)下方，输送皮带(5)的两端分别连接料斗(4)和原料仓(6)，原料仓(6)连接给料仓(7)，给料仓(7)通过变频螺旋给料机(8)连接所述生物质循环流化床气化单元。3.如权利要求2所述的一种生物质气化耦合燃煤锅炉发电系统，其特征在于：所述生物质循环流化床气化单元包括循环流化床气化炉(9)，所述变频螺旋给料机(8)连接循环流化床气化炉(9)的进料口，送风机(31)连接循环流化床气化炉(9)底部的气化剂进口，循环流化床气化炉(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪建军，池国镇，张毓姝，陈子珍，
申请(专利权)人：上海锅炉厂有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31