生物质气化‑循环流化床锅炉联合发电系统及工作方法技术方案

本发明专利技术公开了生物质气化‑循环流化床锅炉联合发电系统及工作方法，属于生物质高效利用发电技术；目前生物质直燃发电技术成本高、规模小；生物质掺烧技术掺烧比例低，技术困难，成本高；气化发电技术不仅对燃气轮机、内燃机等发电设备有较高的技术要求，而且能源利用效率低，成本较高；针对以上技术难题，本发明专利技术通过生物质气化技术与循环流化床锅炉发电技术的联合生产，避免了生物质直燃发电和掺烧；在生物质气化系统与循环流化床锅炉发电系统之间设立热循环回路，进行高温燃气余热回收；在生物质气化系统余热回收低温段设立空气预热系统，提高气化炉入炉介质温度，提高系统能源利用效率；本发明专利技术为生物质资源的开发利用提供一条便捷、低成本、安全高效的途径。

Circulating fluidized bed biomass gasification boiler combined power generation system and working method

The invention discloses a circulating fluidized bed biomass gasification boiler combined power generation system and working method, which belongs to the efficient use of biomass power generation technology; the direct combustion of biomass power generation technology of high cost, small scale technology; blending biomass blending ratio is low, technical difficulties, high cost; gasification power generation technology not only has higher technical requirements of the gas turbine, the engine power generation equipment, and energy efficiency is low, the cost is relatively high; in view of the above technical problems, the invention through the joint production of biomass gasification technology and circulating fluidized bed boiler power generation technology, biomass direct combustion power generation and burning is avoided; establishment of thermal cycle between biomass gasification system and circulating fluidized bed boiler power generation system for high temperature gas waste heat recovery; set up air preheating system of waste heat recovery in biomass gasification system at low temperature In order to improve the efficiency of energy utilization of the gasifier, the invention provides a convenient, low-cost, safe and efficient way for the development and utilization of biomass resources.

【技术实现步骤摘要】
生物质气化-循环流化床锅炉联合发电系统及工作方法
本专利技术属于生物质高效利用
，具体属于生物质气化-循环流化床锅炉联合发电系统及工作方法。
技术介绍
我国的生物质产量大，分布广泛。传统的简单焚烧处理方式不仅造成了严重的环境污染问题，还造成了巨大的资源浪费。生物质能源本质上是来自于地壳的碳经过生物的光合作用存储太阳能，其利用过程是太阳能的释放和碳的“回归”过程。因此，生物质能源的利用不会造成额外的碳排放。生物质的清洁高效利用是优化我国能源结构、控制环境污染和减少“碳排放”的有效途径。目前生物质的发电利用方式主要包括直燃发电技术、燃煤锅炉掺烧发电技术和生物质气化发电技术。生物质直燃发电技术即是利用生物质作为燃料，通过直接燃烧的方式产生高温高压蒸汽，再利用蒸汽带动汽轮机进行发电的技术。燃煤锅炉掺烧技术即是使用生物质替代部分煤炭作为燃料，使用燃煤锅炉和蒸汽轮机进行发电的技术。生物质气化发电技术则是首先将生物质在高温缺氧环境下进行气化，产生可燃气，然后使用燃气轮机或内燃机等设备进行发电的技术。生物质直燃发电技术限于原料供应和技术发展阶段在当前情况下发电规模受到了很大的限制，而且发电效率亦不高。燃煤锅炉掺烧发电技术由于使用了燃煤锅炉作为燃烧设备，考虑到生物质本身的特性与煤炭差异很大，因此，在不改动或少改动原有生产设备的情况下掺烧比例受到了很大的限制。如果大比例掺烧则容易导致锅炉运行不稳定，容易产生生产事故。生物质气化发电技术则由于气化产生的可燃气含有较高浓度的焦油和其他杂质，对发电设备(燃气轮机、内燃机)等设备的要求高，造成成本高、技术困难。因此，研究开发技术上安全可靠、成本上经济合理的生物质发电技术是当前我国生物质清洁高效利用的重大课题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术目的在于提供一种生物质气化-循环流化床联合发电系统及工作方法，通过将生物质气化技术与循环流化床锅炉发电系统进行耦合，利用生物质气化系统产生的燃气作为循环流化床锅炉的部分燃料，并在生物质气化系统和循环流化床锅炉系统之间建立热循环，使用生物质气化余热高温部分对循环流化床锅炉给水或者汽机系统蒸汽进行加热，同时使用气化余热低温部分加热气化空气和生物质原料，提高系统的整体能量利用效率。为达到以上目的，本专利技术采用以下方案：一种生物质气化-循环流化床锅炉联合发电系统，包括生物质循环流化床气化炉2，所述生物质循环流化床气化炉2的原料入口与生物质粉磨设备1的原料出口连通，生物质循环流化床气化炉2的气化气出口与生物质循环流化床气化炉分离器3的气化气入口连通；所述生物质循环流化床气化炉分离器3的固体物料出口连通生物质循环流化床气化炉2的返料入口，生物质循环流化床气化炉分离器3的气化气出口依次连通生物质气化气余热回收装置4、文丘里除尘装置5、生物质气化气洗涤塔6和生物质气化气储存柜7；所述生物质气化气储存柜7的气化气出口与循环流化床锅炉9的气化气入口连通，循环流化床锅炉9的烟气出口依次连通循环流化床锅炉分离器10、循环流化床余热回收装置11、除尘装置12、脱硫装置13和烟囱14；所述生物质气化气余热回收装置4的低温段空气预热器入口与风机16的空气出口连通，生物质气化气余热回收装置4的低温段空气预热器出口与生物质循环流化床气化炉2和生物质粉磨设备1的空气入口连通；所述文丘里除尘装置5和生物质气化气洗涤塔6的废水出口连通废水处理单元8；所述生物质粉磨设备1的预热空气出口与循环流化床锅炉除尘装置12的入口连通；所述生物质气化气余热回收装置4高温段的给水入口与循环流化床锅炉除氧器15的给水出口连通，生物质气化气余热回收装置4高温段的给水出口与循环流化床锅炉9的锅炉给水母管或高压加热器或汽机连通。所述生物质气化-循环流化床锅炉联合发电系统的工作方法，生物质在生物质粉磨设备1中进行粉磨之后进入到生物质循环流化床气化炉2中进行气化产生生物质气化气；生物质气化气进入到生物质循环流化床气化炉分离器3将其中的固体物料分离返回生物质循环流化床气化炉2；生物质气化气在经过生物质气化气余热回收装置4时，在高温段通过气-水换热装置加热来水，在低温段通过气-气换热装置加热空气；生物质气化气在经过文丘里除尘装置5、生物质气化气洗涤塔6时，气化气中的颗粒物和焦油被洗脱，气化气得到净化；生物质气化气最后进入生物质气化气储存柜7进行储存；生物质气化气储存柜7中储存的生物质气化气通过管道通入到循环流化床锅炉9中进行掺烧，释放的能量产生蒸汽进行发电；循环流化床锅炉9燃烧产生的烟气在循环流化床锅炉分离器10中分离床料进行返料，然后在经过除尘装置12、脱硫装置13时分别脱除烟气中的颗粒物和二氧化硫，最后通过烟囱14排入大气；风机16的压缩空气通入到生物质气化气余热回收装置4的低温段进行换热，被加热的空气分为两路，其一进入到生物质循环流化床气化炉2作为气化剂，其二进入到生物质粉磨设备1对原料进行预热；生物质粉磨设备1的预热空气被送至循环流化床锅炉的除尘装置12的入口，以实现净化；文丘里除尘装置5和生物质气化气洗涤塔6产生的废水进入到废水处理单元8中进行处理后排放或者返回到文丘里除尘装置5和生物质气化气洗涤塔6中进行循环利用；来自循环流化床锅炉除氧器15的锅炉给水进入到生物质气化气余热回收装置4的高温段进行换热，被加热之后的锅炉给水送至循环流化床锅炉9的给水母管或者高压加热器或者汽机进行使用。本专利技术有针对性的从以下三方面解决了生物质发电技术面临的关键难题：1、由于原料限制，单独建立生物质直燃发电系统或气化发电系统功率受限，小功率情况下，生物质直燃发电系统或气化发电系统投资成本很高，单位发电量成本亦很高，因此，依托现有的循环流化床电厂同时利用生物质资源发电能够显著增强对原料供应波动的适应性，降低生物质资源利用的成本。2、生物质直燃发电系统和生物质掺烧技术由于原料特性对锅炉有特殊要求，技术困难，成本较高，且掺烧比例和规模限制很大；生物质气化燃气所具有的低热值、高焦油、高灰分和碱金属含量等特点导致使用燃气轮机或内燃机进行发电成本很高，这主要是因为功率较小、材料要求较高。使用生物质气化燃气直接进行蒸汽锅炉掺烧则可以避免这一问题。循环流化床锅炉对于燃料有着很好的适应性，因此，向循环流化床锅炉进行生物质气化燃气掺烧，可以有效解决以上问题。3、由于燃气轮机和内燃机技术的限制，使得生物质气化发电系统的能源利用效率较低，而采用余热回收的工艺方案则成本较高，因此，在生物质气化系统和循环流化床工艺系统之间进行联合热循环，对气化炉排气口的余热进行回收利用，并入循环流化床热循环系统，能够显著提高整个系统的能源利用效率。综上所述，本专利技术创新性的将生物质气化系统与循环流化床锅炉发电系统进行联合生产，通过科学合理的工艺系统设计，能够为生物质资源的开发利用提供一条便捷、低成本、安全有效的途径，这对于推动我国的生物质资源开发利用具有重大现实意义。这正是本专利技术涉及的生物质气化-循环流化床联合发电技术主要的贡献。本专利技术主要的技术特征包括以下几点：1、生物质气化生产与循环流化床锅炉生产过程进行结合，生物质气化过程产生的燃气经过净化、降温之后在气化气储存柜进行储存，供给循环流化床锅炉进行掺烧发电，掺烧发电可以直接通过在锅炉炉膛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质气化‑循环流化床锅炉联合发电系统，其特征在于：包括生物质循环流化床气化炉(2)，所述生物质循环流化床气化炉(2)的原料入口与生物质粉磨设备(1)的原料出口连通，生物质循环流化床气化炉(2)的气化气出口与生物质循环流化床气化炉分离器(3)的气化气入口连通；所述生物质循环流化床气化炉分离器(3)的固体物料出口连通生物质循环流化床气化炉(2)的返料入口，生物质循环流化床气化炉分离器(3)的气化气出口依次连通生物质气化气余热回收装置(4)、文丘里除尘装置(5)、生物质气化气洗涤塔(6)和生物质气化气储存柜(7)；所述生物质气化气储存柜(7)的气化气出口与循环流化床锅炉(9)的气化气入口连通，循环流化床锅炉(9)的烟气出口依次连通循环流化床锅炉分离器(10)、循环流化床余热回收装置(11)、除尘装置(12)、脱硫装置(13)和烟囱(14)；所述生物质气化气余热回收装置(4)的低温段空气预热器入口与风机(16)的空气出口连通，生物质气化气余热回收装置(4)的低温段空气预热器出口与生物质循环流化床气化炉(2)和生物质粉磨设备(1)的空气入口连通；所述文丘里除尘装置(5)和生物质气化气洗涤塔(6)的废水出口连通废水处理单元(8)；所述生物质粉磨设备(1)的预热空气出口与循环流化床锅炉除尘装置(12)的入口连通；所述生物质气化气余热回收装置(4)高温段的给水入口与循环流化床锅炉除氧器(15)的给水出口连通，生物质气化气余热回收装置(4)高温段的给水出口与循环流化床锅炉(9)的锅炉给水母管或高压加热器或汽机连通。...

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化-循环流化床锅炉联合发电系统，其特征在于：包括生物质循环流化床气化炉(2)，所述生物质循环流化床气化炉(2)的原料入口与生物质粉磨设备(1)的原料出口连通，生物质循环流化床气化炉(2)的气化气出口与生物质循环流化床气化炉分离器(3)的气化气入口连通；所述生物质循环流化床气化炉分离器(3)的固体物料出口连通生物质循环流化床气化炉(2)的返料入口，生物质循环流化床气化炉分离器(3)的气化气出口依次连通生物质气化气余热回收装置(4)、文丘里除尘装置(5)、生物质气化气洗涤塔(6)和生物质气化气储存柜(7)；所述生物质气化气储存柜(7)的气化气出口与循环流化床锅炉(9)的气化气入口连通，循环流化床锅炉(9)的烟气出口依次连通循环流化床锅炉分离器(10)、循环流化床余热回收装置(11)、除尘装置(12)、脱硫装置(13)和烟囱(14)；所述生物质气化气余热回收装置(4)的低温段空气预热器入口与风机(16)的空气出口连通，生物质气化气余热回收装置(4)的低温段空气预热器出口与生物质循环流化床气化炉(2)和生物质粉磨设备(1)的空气入口连通；所述文丘里除尘装置(5)和生物质气化气洗涤塔(6)的废水出口连通废水处理单元(8)；所述生物质粉磨设备(1)的预热空气出口与循环流化床锅炉除尘装置(12)的入口连通；所述生物质气化气余热回收装置(4)高温段的给水入口与循环流化床锅炉除氧器(15)的给水出口连通，生物质气化气余热回收装置(4)高温段的给水出口与循环流化床锅炉(9)的锅炉给水母管或高压加热器或汽机连通。2.根据权利要求1所述的一种生物质气化-循环流化床锅炉联合发电系统，其特征在于：所述除尘装置(12)为布袋除尘器。3.根据权利要求1所述的一种生物质气化-循环流化床锅炉联合发电系统，其特征在于：所述脱硫装置(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凤阳，吕海生，江建忠，肖平，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，华能集团技术创新中心，
类型：发明
国别省市：北京,11