一种生物质气化发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种生物质气化发电系统，该系统包括生物质气化炉、冷却装置、一级焦油捕集装置、二级焦油净化装置、三级吸附干燥装置、鼓风机、一级水封装置、储气罐、二级水封装置、燃气发电机组，各装置之间通过燃气管道依次连接。所述生物质气化炉包括上炉体、炉膛、下炉体。下炉体内设置由多根炉条组成的旋转炉排，通过相邻炉条间轮齿的啮合实现对灰渣的高效破碎及排出。冷却装置对燃气进行降温并脱除大部分固体杂质，一级焦油捕集装置、二级焦油净化装置、三级吸附干燥装置的联用实现对生物质燃气内杂质与焦油的逐级多元净化分离，得到高纯度燃气，保证燃气发电机组的高效稳定运行。本实用新型专利技术的分级多元燃气净化生物质气化发电系统相对以往技术方案，具有气化炉稳定运行、配套设备完善、燃气焦油含量低、连续运行效率高等优点。

A biomass gasification power generation system

【技术实现步骤摘要】
一种生物质气化发电系统
本技术涉及一种生物质气化设备，特别涉及一种生物质气化发电系统。
技术介绍
生物质能作为一种绿色可再生能源，在全球范围内是仅次于煤炭、石油、天然气之后的第四大能源。传统的生物质主要包括秸秆、玉米芯、锯末、甘蔗渣等农林废弃物。相对于其他石化类能源，生物质的一大优势是具有可再生性且分布广泛。但由于生物质具有分布分散，收集和运输困难等特点，难以采用大规模燃烧技术，因此发展中小规模的生物质气化发电技术(200-5000kW)是生物质能高效利用的主要方向之一。生物质气化发电是指生物质在气化炉内，在满足一定的热力条件下，经过气化剂(空气、氧气或水蒸汽等)的作用，转化为CO、H2、CH4等可燃气体，所产生的燃气再经过一系列降温、净化后送入燃气发电机直接发电。由于生物质的原料特性，其燃气中必然含有一定的焦油成分，若焦油成分过高就会堵塞管路，损坏燃气发电机。目前，常用的生物质气化设备中，下吸式气化炉的燃气焦油含量最低，约为20-500mg/m3，而常规的燃气发电机组对生物质燃气焦油含量的要求是小于20mg/m3。因此如何有效降低燃气内的焦油含量是影响生物质气化发电广泛应用的主要难题之一。此外，气化炉作为气化发电系统的核心设备，其工作时炉膛内的温度可达到1200℃左右，这使得灰烬易出现结渣现象，因此，设计合理的炉排结构使灰渣能够顺利排出，同时炉排不被烧损，对气化炉的安全高效运行具有重要意义。中国专利201210353295.1，公开了一种生物质气化系统，其将传统气化炉的一个产气段改为纵向设置的多个产气段，每个产气段的侧部均设有燃气出口。由于不同产气段所产生燃气的物理化学特性不同，因此，通过将不同产气段所产出的燃气进行混合然后输出，从而实现输出燃气温度可调，焦油含量可控的功能。该技术理论上可行，但由于生物质气化涉及复杂氧化还原反应，在实际操作中很难从几何上对其进行分段，而且不同的生物质燃料的气化过程不尽相同，若分段不合理反而会影响其正常气化过程，降低燃气品质。此外，该气化系统仅通过混合调配来降低燃气的焦油含量，并未从根本上解决燃气焦油含量高的问题。中国专利201410797611.3，公开了一种下吸式生物质气化机组，包括生物质气化炉、旋风除尘器、冷却装置、箱式除尘器、油液分离器、煤气鼓风机和净化装置。该技术在炉内燃烧层的底部采用一种活动炉箅，在运行过程中通过对炉箅扳动，避免灰尘结渣，但是该炉箅结构未采取有效的冷却措施，因此其在长期使用过程中有容易烧损的风险。此外，该技术虽然设置了一系列辅机用于对燃气进行冷却、除焦等工序，但对其具体操作原理并未详述，且未开展相关的实施例验证其焦油净化效果。中国专利201410130383.4，公开了一种炉条可旋转排灰的生物质气化炉，在炉腔下端开口处设置有炉栅，炉栅由若干根炉条并排组合而成，炉条上沿轴线方向间隔排列有平头齿列和尖头齿列，制气时旋转到平头齿列相对接以托住炉腔内的生物质颗粒，排灰时旋转炉条，尖头齿列将炉灰破碎并排出。该气化炉目前已制备出试验机组，在其运行试验时发现，平头齿列对接可较好完成对燃料托起的功能，但排灰时，尖头齿列由于仅是对接并未形成啮合，使得其并未对灰渣起到破碎作用，造成灰渣在炉排上持续堆积，最终导致气化炉被迫停机。现有技术方案在以下两方面存在不足：一方面，现有生物质气化机组的除焦净化工序尚不成熟，所产生的燃气焦油含量仍较高，难以满足燃气发电机对燃气的要求；另一方面，在气化炉内高温、结渣环境下，现有炉排方案难以长期有效实现排渣功能，以致气化炉不能连续稳定运行。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述存在的缺点和不足，提供一种可连续稳定运行，且配套分级多元燃气净化设备的生物质气化发电系统。该系统相对以往技术方案，具有气化炉稳定运行、配套设备完善、燃气焦油含量低、连续运行效率高等优点。为达上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种生物质气化发电系统，该系统包括生物质气化炉、冷却装置、一级焦油捕集装置、二级焦油净化装置、三级吸附干燥装置、鼓风机、一级水封装置、储气罐、二级水封装置、燃气发电机组，各装置之间通过燃气管道依次连接。其中，生物质气化炉用于连续稳定的产出可燃气体；冷却装置用于对可燃气体进行降温，同时脱除燃气中大部分固体杂质，减轻后续净化装置的负荷；一级焦油捕集装置用于进行气液分离，通过重力沉降和折流分离实现对燃气中焦油的第一级净化；二级焦油净化装置用于进一步脱除焦油，通过高压喷雾方式，使细小焦油与液雾充分混合，实现对焦油的第二级净化；三级吸附干燥装置用于对燃气进行干燥，同时通过吸附作用实现对燃气的第三级净化；鼓风机用于使生物质气化炉内产生负压，同时保证燃气在整个系统内的通畅输送；一级水封装置用于避免储气罐内的燃气回流；储气罐用于储存生物质气化炉产生的燃气，形成一个缓冲作用，保证燃气发电机的稳定运行；二级水封装置用于防止回火现象的发生；燃气发电机组用于将燃气的内能转化为电能；冷却装置和二级焦油净化装置的用水由蓄水池通过水泵提供。所述生物质气化炉包括上炉体、炉膛、下炉体。上炉体为圆柱形，在上炉体侧上方设置有加料仓，生物质燃料与空气由此进入炉内；上炉体正上方布置有一个轴承座，轴承座中心布置一根搅料轴套，该轴套伸入炉膛内并位于生物质燃料的上部，在轴套的末端固定有搅料刮板，采用电机驱动轴套的旋转，从而带动搅料刮板绕轴心转动，使进入炉膛内的生物质燃料可以均匀分布，以保证空气均匀进入生物质燃料内部。轴套中心设置一根轴，该轴伸入炉膛并位于生物质燃料的中下部，轴的末端连接有一根拨叉，采用电机驱动轴的旋转，带动拨叉对生物质燃料的中下部进行搅拌，使燃料层内的氧化或还原反应可以均匀进行，保证产生的燃气品质更为稳定。采用电机控制轴的升降，进而控制拨叉在燃料层中的位置，由于不同生物质燃料的氧化层或还原层高度不尽相同，因此实际运行中可依据生物质种类来调节拨叉在燃料层中的最佳位置。炉膛壁面采用耐火砖布置，避免炉膛热量损失，影响气化效率。下炉体内设置有旋转炉排，旋转炉排固定于桁架上，桁架底部通过滑轮安装于炉体底部的滑轨上，维护检修时便于将炉排整体移出下炉体。炉排下方设置有聚灰挡板，炉排旋转排出的灰渣经聚灰挡板后掉入下方的水池内，水池内的循环水将灰渣带出炉体。水池内的水位高于聚灰挡板的下端，形成一个水封结构，避免空气从炉底进入炉内，影响炉膛的负压运行。炉膛内布置有多个铠装热电偶用于检测炉内不同位置的温度，同时设置多个观望孔，用于观察炉内的燃烧情况。所述旋转炉排由多根炉条并列组成，每根炉条沿其圆周方向排布有轮齿。相邻炉条间的轮齿保持啮合，炉条的旋转间歇、旋转速度及旋转方向通过电机进行控制。在气化炉运行过程中，炉条采取间歇性转动的工作方式，当炉条不转动时，相互啮合的轮齿可起到对生物质燃料的托起作用，避免未经气化的生物质排出，造成燃料浪费；当炉条转动时，相互拢合的轮齿可对灰渣形成破碎效果并将灰渣排出，而相互分开的轮齿旋转则可对灰渣形成搅动作用，避免灰渣结块。相邻炉条轮齿的拢合或分开可通过电机调节炉条的旋转方向来实现。炉条为中空结构，内部布置有冷却水管道，通过冷却水循环对炉条进行强制冷却，避免炉条长期运行时被高温炉渣烧损。所述冷却装置采用喷淋冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质气化发电系统，其特征在于：包括由燃气管道依次连接的生物质气化炉、冷却装置、一级焦油捕集装置、二级焦油净化装置、三级吸附干燥装置、鼓风机、一级水封装置、储气罐、二级水封装置和燃气发电机组，所述冷却装置和所述二级焦油净化装置均通过水泵与蓄水池连接。

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化发电系统，其特征在于：包括由燃气管道依次连接的生物质气化炉、冷却装置、一级焦油捕集装置、二级焦油净化装置、三级吸附干燥装置、鼓风机、一级水封装置、储气罐、二级水封装置和燃气发电机组，所述冷却装置和所述二级焦油净化装置均通过水泵与蓄水池连接。2.根据权利要求1所述的一种生物质气化发电系统，其特征在于，所述生物质气化炉包括上炉体、炉膛、下炉体；所述上炉体为圆柱形，在所述上炉体侧上方设置有加料仓；所述上炉体正上方布置有轴承座，所述轴承座中心布置一根搅料轴套，所述搅料轴套伸入所述炉膛内并位于生物质燃料的上部，在所述搅料轴套的末端固定有搅料刮板，通过电机驱动所述搅料轴套旋转，从而带动所述搅料刮板绕轴心转动，使进入所述炉膛内的生物质燃料可以均匀分布；所述搅料轴套中心设置一根轴，所述轴伸入所述炉膛并位于生物质燃料的中下部，所述轴的末端连接有一根拨叉，通过电机驱动轴旋转，带动所述拨叉对生物质燃料的中下部进行搅拌，使燃料层内的氧化或还原反应可以均匀进行；通过电机控制所述轴的升降，使所述拨叉处在燃料层中的最佳位置；所述炉膛壁面采用耐火砖布置；所述下炉体内设置有旋转炉排，所述旋转炉排固定于桁架上，所述桁架底部通过滑轮安装于炉体底部的滑轨上，维护检修时便于将所述旋转炉排整体移出所述下炉体；所述旋转炉排下方设置有聚灰挡板，所述旋转炉排旋转排出的灰渣经所述聚灰挡板后掉入下方的水池内；所述水池内的水位高于所述聚灰挡板的下端，形成一个水封结构，避免空气从炉底进入炉内，影响所述炉膛的负压运行；所述炉膛内布置有多个铠装热电偶，所述铠装热电偶用于检测炉内不同位置的温度，所述炉膛内还设置多个观望孔，所述观望孔用于观察炉内的燃烧情况。3.根据权利要求2所述的一种生物质气化发电系统，其特征在于，所述旋转炉排由多根炉条并列组成，每根所述炉条沿其圆周方向排布有轮齿，相邻所述炉条间的轮齿保持啮合；所述炉条采取间歇性转动的工作方式，当所述炉条不转动时，相互啮合的轮齿可起到对生物质燃料的托起作用；当所述炉条转动时，相互拢合的轮齿可对灰渣形成破碎效果并将灰渣排出，而相互分开的轮齿旋转则可对灰渣形成搅动作用，避免灰渣结块；相邻所述炉条轮齿的拢合或分开通过电机调节所述炉条的旋转方向来实现；所述炉条为中空结构，内部布置有冷却水管道，通过冷却水循环对所述炉条进行强制冷却。4.根据权利要求1所述的一种生物质气化发电系统，其特征在于，所述冷却装置为圆筒结构，在所述冷却装置的轴线上沿高度方向依次设置有三个喷嘴，最上...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖培良，肖钦民，张建胜，张嘉杰，
申请(专利权)人：上海万禾新能源开发有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31