基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法及其系统，该方法包括如下步骤：1)将高水分含量的生物质、与来自流化床气化炉的高温床料、流化介质进行热解处理，生成的热解气，同时得到的床料和热解生物炭的混合料；2)将所得的床料和热解生物炭的混合料、生物质原料、气化剂、来自燃煤电站锅炉的热风进行高温气化反应生成合成气，生物质原料气化剩余的惰性物质形成炉渣排出；3)将热解气和合成气作为热量源送入燃煤电站锅炉内燃烧放热，产生的蒸汽用于发电，同时将得到的烟气排出。本发明专利技术可以对生物质原料进行分级利用，能实现生物质原料热解、气化分段转化，各转化工段的产物能实现高效多联产。

Method and system of biomass grading transformation and coal-fired boiler coupling generation based on medium and low temperature dual fluidized bed

The invention discloses a method for generating biomass grading conversion based on medium low temperature double fluidized bed and a coal fired boiler coupling generation method and system. The method comprises the following steps: 1) pyrolysis of high moisture content biomass, pyrolysis of high temperature bed material and fluidizing medium from a fluidized bed gasifier to generate thermal gas, and at the same time The mixture of bed material and pyrolytic carbon; 2) the mixture of bed material and pyrolytic carbon, biomass material, gasification agent, hot wind from coal fired power plant boiler are gasified to produce synthetic gas, the remaining inert material of biomass gasification is discharged from furnace slag; and 3) heat and synthetic gas are used as heat. The source is sent to the coal-fired power station boiler to heat and heat. The steam generated is used to generate electricity and the flue gas is discharged. The invention can be used for classification and utilization of biomass raw materials, and can realize the pyrolysis of biomass raw materials and conversion of gasification section, and the products of each transformation section can achieve high efficiency and multi production.

【技术实现步骤摘要】
基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法及其系统
本专利技术涉及生物质转化利用
，具体地指一种基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法及其系统。
技术介绍
在我国电力短缺而生物质能源丰富的条件下，生物质发电有着广阔的发展前景。在能源和环境的双重压力下，大力开发清洁的可再生能源已成为摆在世界各国政府面前的一个非常紧迫的世界性课题。中国是一个农业大国，农林生物质资源丰富、数量巨大、品种多样，在利好的政策背景下，生物质资源化利用在中国获得了长足的发展，但同时在气化工艺和装备上还存在深入研究开发的广阔空间。生物质气化作为生物质资源化利用中一种热化学转化的方法，目前，生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气，它既能解决生物质难于燃用而且分布分散的缺点，又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而且污染少的优点，所以气化发电是生物质能最有效最洁净的利用方法之一。当前为缓解燃煤电厂电力装机过剩、系统不能满负荷、发电小时数严重不足的状况，采用将生物质直接气化成高温合成气然后送入燃煤锅炉燃烧发电，以达到利用现有燃煤机组的装机容量来利用生物质的目的。然而，现有的生物质气化工艺存在气化压力低、焦油含量高、气体品质差、系统复杂的问题，在利用常压生物质气化装置生产合成气再耦合发电过程中，合成气需要降温、增压再输送至燃煤锅炉内燃烧，这种方式存在合成气在输送冷却过程中焦油粘接、换热器堵塞的问题，虽然部分项目中冷却换热装置采用导热油作为冷却工质，但依然存在系统复杂、导热油工质稳定性差、价格昂贵的问题。此外，合成气送入燃煤锅炉前需要采用增压风机加压输送，而增压风机在含尘、含油的高温环境下存在长期使用可靠性的问题，风机检修频繁，而影响系统的整体可靠运行。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法及其系统，该系统能实现对生物质原料进行分级低温气化，生产高品质的合成气与燃煤锅炉耦合燃烧发电，所得合成气可直接送入燃煤锅炉下部燃烧器燃烧，合成气输送过程中不需要进行换热冷却。为实现上述目的，本专利技术所提供的基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法，包括如下步骤：1)将高水分含量的生物质、与来自流化床气化炉的高温床料、以及输入的流化介质，在流化床热解炉中进行热解处理，生成热解气，同时得到床料和热解生物炭的混合料；2)将步骤1)中所得的床料和热解生物炭的混合料、与输入的生物质原料、气化剂、以及来自燃煤电站锅炉系统的热风，在流化床气化炉中进行高温气化反应，生成合成气，同时生物质原料气化剩余的惰性物质形成炉渣排出；3)将步骤1)中所得的热解气和步骤2)中所得的合成气作为热量源送入燃煤电站锅炉系统内燃烧放热，产生的蒸汽用于发电，同时将得到的烟气排出。进一步地，所述步骤1)中，所得的床料和热解生物炭的混合料分为两部分，第一部分直接送入流化床气化炉内；第二部分分离出热解生物炭后，再送入流化床气化炉内。进一步地，所述步骤1)中，分离出的热解生物炭应用到步骤1)中与流化介质换热处理，流化介质升温至250～550℃再送入流化床热解炉内。进一步地，所述步骤1)中，高温床料的温度为650～1100℃，热解气的温度为250～550℃、压力为3～10kpa，床料和热解生物炭的混合料的温度为250～550℃。进一步地，所述步骤2)中，合成气的温度为650～1100℃、压力为3～10kpa。本专利技术还提供一种为实现上述方法而设计的基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电系统，包括流化床热解炉、流化床气化炉、以及燃煤电站锅炉，所述流化床热解炉上设置有用于供高水分含量的生物质进入的第一生物质进口，所述流化床气化炉上设置有用于供生物质原料进入的第二生物质进口；所述流化床热解炉的高温床料进口与流化床气化炉的高温床料出口连接，所述流化床热解炉的床料和热解生物炭的混合料出口与流化床气化炉的进料口连接；所述流化床热解炉的热解气出口与燃煤电站锅炉的热解气进口连接，所述流化床气化炉的合成气出口与燃煤电站锅炉的合成气进口连接；所述燃煤电站锅炉的热风出口与流化床气化炉的进风口连接。进一步地，所述流化床热解炉的床料和热解生物炭的混合料出口与流化床气化炉的进料口之间的管路上还并联有支路，所述支路上设置有生物炭分离器，所述生物炭分离器上设置有用于供热解生物炭排出的排炭口。进一步地，它还包括用于供热解生物炭与流化介质换热的换热器，所述换热器的进炭口与生物炭分离器的排炭口连接，所述换热器上设置有用于换热后低温生物炭排出的出炭口、用于供流化介质进入的介质进口、以及用于供换热后高温流化介质排出的介质出口，所述换热器的介质出口与流化床热解炉的流化介质进口连接。进一步地，所述流化床气化炉上设置有用于供气化剂进入的进气口。进一步地，所述流化床气化炉上还设置有用于供炉渣排出的排渣口。再进一步地，它还包括汽轮机，所述燃煤电站锅炉上还设置有空气进口、蒸汽出口和烟气出口，所述蒸汽出口与汽轮机的蒸汽进口连接。更进一步地，所述气化剂和流化介质为空气、纯氧、蒸汽、二氧化碳中的一种；所述流化床热解炉和流化床气化炉内的床料为石英砂或橄榄石中的一种。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：其一，本专利技术采用中低温双流化床气化炉对生物质原料进行分级利用，在与燃煤电厂耦合发电系统中，合成气输送过程不需要设置复杂的合成气冷却系统，也不需要增压风机，系统简单可靠，极大减少运行成本。其二，本专利技术采用中低温双流化床气化炉对生物质原料进行分级利用，能适应生物质种类多样性的特点，可依据各类型生物质原料的典型特性，采用系统中多处不同的进料口选择性进料，因而能综合利用各种类型的生物质原料。其三，本专利技术采用中低温双流化床气化炉对生物质原料进行分级利用，能更有效实现生物质气化与燃煤锅炉耦合发电，合成气热值高，有利于生物质合成气在煤粉锅炉内燃烧，特别是可以作为燃煤电厂的启动燃烧器原料使用，节省燃油或其他化石燃料的使用。其四，本专利技术采用中低温双流化床气化炉对生物质原料进行分级利用，能实现生物质原料热解、气化分段转化，各转化工段的产物能实现高效多联产，合成气能与燃煤电厂耦合式发电，热解段产生的生物炭经分离可以作为商品直接出售，高热值热解气可以提取甲烷气，或者热解气与内燃机进行分布式能源发电利用，能实现整体项目经济效益最佳。其五，本专利技术采用中低温双流化床气化炉对生物质原料进行分级利用，投资小、系统可靠、无易损装置，年运行小时数高、经济效率好。附图说明图1为一种基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电工艺系统的工艺流程图；图中，流化床热解炉1(第一生物质进口1.1、高温床料进口1.2、混合料出口1.3、热解气出口1.4、流化介质进口1.5)、流化床气化炉2(第二生物质进口2.1、高温床料出口2.2、进料口2.3、合成气出口2.4、进风口2.5、进气口2.6、排渣口2.7)、燃煤电站锅炉3(热解气进口3.1、合成气进口3.2、热风出口3.3、空气进口(3.4、蒸汽出口3.5和烟气出口3.6)、支路4、生物炭分离器5(排炭口5.1)、换热器6(进炭口6.1、出炭口6.2、介质进口6.3、介质出口6.4)、汽轮机7。具体实施方式下面结合附图和具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将高水分含量的生物质、与来自流化床气化炉的高温床料、以及输入的流化介质，在流化床热解炉中进行热解处理，生成热解气，同时得到床料和热解生物炭的混合料；2)将步骤1)中所得的床料和热解生物炭的混合料、与输入的生物质原料、气化剂、以及来自燃煤电站锅炉系统的热风，在流化床气化炉中进行高温气化反应，生成合成气，同时生物质原料气化剩余的惰性物质形成炉渣排出；3)将步骤1)中所得的热解气和步骤2)中所得的合成气作为热量源送入燃煤电站锅炉系统内燃烧放热，产生的蒸汽用于发电，同时将得到的烟气排出。

【技术特征摘要】
1.一种基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将高水分含量的生物质、与来自流化床气化炉的高温床料、以及输入的流化介质，在流化床热解炉中进行热解处理，生成热解气，同时得到床料和热解生物炭的混合料；2)将步骤1)中所得的床料和热解生物炭的混合料、与输入的生物质原料、气化剂、以及来自燃煤电站锅炉系统的热风，在流化床气化炉中进行高温气化反应，生成合成气，同时生物质原料气化剩余的惰性物质形成炉渣排出；3)将步骤1)中所得的热解气和步骤2)中所得的合成气作为热量源送入燃煤电站锅炉系统内燃烧放热，产生的蒸汽用于发电，同时将得到的烟气排出。2.根据权利要求1所述的基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法，其特征在于：所述步骤1)中，所得的床料和热解生物炭的混合料分为两部分，第一部分直接送入步骤2)的流化床气化炉内；第二部分分离出热解生物炭后，再送入步骤2)的流化床气化炉内。3.根据权利要求2所述的基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法，其特征在于：所述步骤1)中，分离出的热解生物炭应用到步骤1)中与流化介质换热处理，流化介质升温至250～550℃再送入流化床热解炉内。4.根据权利要求1或2或3所述的基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法，其特征在于：所述步骤1)中，高温床料的温度为650～1100℃，热解气的温度为250～550℃、压力为3～10kpa，床料和热解生物炭的混合料的温度为250～550℃。5.根据权利要求1或2或3所述的基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法，其特征在于：所述步骤2)中，合成气的温度为650～1100℃、压力为3～10kpa。6.一种为实现权利要求1所述方法而设计的基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电系统，包括流化床热解炉(1)、流化床气化炉(2)、以及燃煤电站锅炉(3)，其特征在于：所述流化床热解炉(1)上设置有用于供高水分含量的生物质进入的第一生物质进口(1.1)，所述流化床气化炉(2)上设置有用于供生物质原料进入的第二生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，韩旭，叶普海，周蓉，蔡海燕，
申请(专利权)人：武汉凯迪工程技术研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42