一种分布式生物质气化多联产系统及联产方法技术方案

本发明专利技术涉及一种分布式生物质气化多联产系统及联产方法，属于能源与环境技术领域。本发明专利技术生物质在流化床气化炉中与预热空气反应生成生物质炭和粗燃气，粗燃气经净化处理后进入燃气发电机组发电，燃气轮机排气进入余热锅炉回收烟气余热并加热导热油，升温后的导热油再将热量传递给有机工质，吸热汽化后的有机工质驱动汽轮发电机组发电，做功后的有机工质进入热水加热器对经过预热的热水进行加热，随后有机工质进入冷凝器转变为液态后循环使用，从余热锅炉出来的中低温烟气经过空气预热器、热水预热器回收余热后由烟囱排放。本发明专利技术将生物质能转换为清洁的电能和高品质的生物质炭，为用户提供热水，实现生物质能的梯级利用，提高能源利用率。

A Distributed Biomass Gasification Polygeneration System and Cogeneration Method

【技术实现步骤摘要】
一种分布式生物质气化多联产系统及联产方法
本专利技术涉及一种分布式生物质气化多联产系统及联产方法，属于能源与环境

技术介绍
当前，我国面临严峻的能源与环境问题，需开发和利用资源储量大、清洁无污染的可再生能源，目前生物质能是唯一可再生的碳源，我国拥有丰富的生物质能资源，合理开发利用生物质能是缓解我国能源危机的重要出路之一。生物质直接燃烧产生的热量可直接向用户供热或用于生产蒸汽，然后驱动汽轮发电机组发电，此方法的优点是系统成熟，但效率较低。生物质气化的主要产物为可燃气(副产物为少量生物质炭)，与生物质直接燃烧发电技术相比，将可燃气送入燃气轮机发电，可大幅提高发电效率。由于燃气轮机的排气温度较高，一般为450~550℃，大量热量随燃气轮机排气进入大气，造成余热资源的浪费。传统的生物质气化发电技术的热效率最高只有38%左右，因此，如何高效利用燃气轮机排气中的余热资源、提高系统热效率是需要解决的问题。燃气轮机排气属中低温余热资源。有机朗肯循环技术是一种有效的低品位余热发电技术，具有蒸发压力和冷凝压力较低、热效率高以及设备简单等优点，但是有机工质在汽轮机或膨胀机中做功后还保留部分热能，这部分热能由冷凝器放热，大量冷凝热未获得利用而排入环境造成余热资源的浪费，降低了系统的热效率。因此，如何有效利用生物质气化发电技术中的燃气轮机排气余热和有机工质在汽轮机或膨胀机做工后保留的余热资源是目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种分布式生物质气化多联产系统及联产方法，本专利技术为分布式生物质流化床气化燃气轮机与有机朗肯循环联合发电及供热、产炭相结合的生物质气化多联产系统，系统主要由生物质气化系统、导热油循环系统、有机朗肯循环发电系统和供热热水系统四部分构成，该系统可最大限度地将生物质能转换为清洁的电能和生物质炭，并且能够提供生活热水，本专利技术能够实现生物质能的梯级利用，提高系统的热效率。一种分布式生物质气化多联产系统，包括生物质料仓、螺旋喂料机、流化床气化炉、燃烧炉、螺旋输送机、燃气轮机、一级过滤喷淋塔、二级旋风除尘器、三级过滤器、余热锅炉、空气预热器、有机工质蒸发器、螺杆膨胀机、热水加热器、热水预热器、储热罐，生物质料仓的出料口通过生物质输送管道Ⅰ与流化床气化炉的物料进口Ⅰ连通，流化床气化炉的底部排料口通过生物质输送管道Ⅱ与螺旋输送机入口连通，螺旋输送机的出口通过生物质输送管道Ⅲ返回流化床气化炉的底部，螺旋输送机的出口通过生物质输送管道Ⅳ与燃烧炉的底部入料口连通，流化床气化炉的底端开设有水蒸气入口和预热空气入口，水蒸气入口外接水蒸气输送管道，流化床气化炉顶部的烟气出口通过烟气管道Ⅰ与一级过滤喷淋塔底部的烟气入口连通，一级过滤喷淋塔顶部的烟气出口通过烟气管道Ⅱ与二级旋风除尘器的烟气入口连通，二级旋风除尘器的烟气出口通过烟气管道Ⅲ与三级过滤器底部的烟气入口连通，三级过滤器的烟气出口通过烟气管道Ⅳ与燃气轮机的烟气入口连通，燃气轮机的热量通过发电机发电，燃气轮机的烟气出口通过烟气管道Ⅴ与余热锅炉的入口连通，余热锅炉的烟气出口通过烟气管道Ⅵ与空气预热器入口连通，空气预热器的空气入口外接空气输送管道，空气预热器的出口通过预热空气输送管道与流化床气化炉的底端的预热空气入口连通，空气预热器的烟气出口通过烟气管道Ⅶ与热水预热器的空气入口连通，热水预热器的排气口外接排气管道；有机工质蒸发器的出油口通过导热油输送管Ⅰ与余热锅炉的入油口连通，余热锅炉的出油口通过导热油输送管Ⅱ与有机工质蒸发器的入油口连通，有机工质蒸发器的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅰ与螺杆膨胀机入口连通，螺杆膨胀机做功输出机械能带动发电机发电，螺杆膨胀机的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅱ与热水加热器的有机工质入口连通，热水加热器的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅲ与储液罐连通，储液罐的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅳ与有机工质蒸发器的有机工质入口连通；热水预热器的进水口与用户输水管连通，热水预热器的出水口通过输水管Ⅰ与热水加热器的注水口连通，热水加热器的出水口通过输水管Ⅱ与用户输水管连通。所述导热油输送管Ⅰ上设置有导热油循环泵，导热油输送管Ⅱ上设置有高温导热油泵，有机工质输送管道Ⅲ上设置有冷凝器，有机工质输送管道Ⅳ上设置有有机工质循环泵。所述生物质炭经生物质输送管道Ⅱ上设置有冷却器。分布式生物质气化多联产方法，采用分布式生物质气化多联产系统，具体步骤如下：（1）生物质经预处理后加入到生物质料仓中，生物质料仓中的生物质经过螺旋喂料机加入到流化床气化炉中，经空气预热器预热的空气经预热空气输送管道通入流化床气化炉中与生物质反应生成生物质炭和粗燃气；（2）流化床气化炉中生物质炭经生物质输送管道Ⅱ进入螺旋输送机，螺旋输送机中作为铜渣催化剂的生物质炭返回流化床气化炉的底部，螺旋输送机中其余生物质炭经生物质输送管道Ⅳ输送至燃烧炉中燃烧；（3）流化床气化炉中的粗燃气依次经一级过滤喷淋塔、二级旋风除尘器、三级过滤器过滤得到清洁燃气，清洁燃气通入燃气轮机中燃烧做功输出机械能带动发电机发电；（4）燃气轮机排放的高温烟气经余热锅炉进行余热利用加热导热油，高温导热油经导热油输送管Ⅱ输送至有机工质蒸发器中与液态有机工质换热，换热后的低温导热油经导热油输送管Ⅰ回到余热锅炉中再次加热形成循环；（5）余热锅炉换热后的烟气通入空气预热器中对空气进行预热，预热的空气经预热空气输送管道Ⅰ通入流化床气化炉中与生物质反应生成生物质炭和粗燃气，空气预热器中换热后的烟气通入热水预热器对水进行预热，热水预热器中换热后的烟气经排气管排空，热水预热器预热的水通过输水管Ⅰ输送至热水加热器中；（6）有机工质蒸发器中的液态有机工质受热蒸发为有机工质蒸气，有机工质蒸气通入螺杆膨胀机中做功输出机械能带动发电机发电，乏汽通过有机工质输送管道Ⅱ输送至热水加热器中对预热的水进一步加热成预设温度的热水，热水经输水管Ⅱ输送给用户，经热水加热器中换热的有机工质经有机工质输送管道Ⅲ输送至储液罐中，储液罐中的有机工质经有机工质输送管道Ⅳ输送至有机工质蒸发器中受热蒸发，形成循环。所述有机工质蒸发器中导热油与液态有机工质采取间壁式逆流换热。所述有机工质蒸发器中经换热的低温导热油通过导热油循环泵输送至余热锅炉中。所述余热锅炉中经换热的高温导热油通过高温导热油泵输送至有机工质蒸发器中。所述经热水加热器中换热的有机工质经冷凝器冷凝后输送至储液罐中。所述储液罐中的有机工质通过有机工质循环泵加压输送至有机工质蒸发器中。所述生物质炭经生物质输送管道Ⅱ中生物质炭经冷却器冷却至温度低于炭的燃点再输送至螺旋输送机，生物质炭再经螺旋输送机的出炭口排出得到生物质炭，作为冶金还原剂和燃料；本专利技术将经过自然干燥和粗破碎的生物质原料输送到流化床气化炉中，以空气为气化介质，生物质在炉内发生气化反应生成生物质炭和粗燃气，其中的生物质炭是优质的冶金还原剂和燃料，而粗燃气经净化后进入燃气轮机做功输出机械能带动发电机发电，燃气轮机排放的中温烟气中的余热通过余热锅炉回收并加热导热油，加热后的导热油在换热器中将液态有机工质汽化，汽化后的有机工质温度和压力升高，驱动膨胀机带动发电机发电，做功后有机工质进入热水加热器对经过预热的热水进行加热，随后有机工质进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式生物质气化多联产系统，其特征在于：包括生物质料仓、螺旋喂料机、流化床气化炉、燃烧炉、螺旋输送机、燃气轮机、一级过滤喷淋塔、二级旋风除尘器、三级过滤器、余热锅炉、空气预热器、有机工质蒸发器、螺杆膨胀机、热水加热器、热水预热器、储热罐，生物质料仓的出料口通过生物质输送管道Ⅰ与流化床气化炉的物料进口Ⅰ连通，流化床气化炉的底部排料口通过生物质输送管道Ⅱ与螺旋输送机入口连通，螺旋输送机的出口通过生物质输送管道Ⅲ返回流化床气化炉的底部，螺旋输送机的出口通过生物质输送管道Ⅳ与燃烧炉的底部入料口连通，流化床气化炉的底端开设有水蒸气入口和预热空气入口，水蒸气入口外接水蒸气输送管道，流化床气化炉顶部的烟气出口通过烟气管道Ⅰ与一级过滤喷淋塔底部的烟气入口连通，一级过滤喷淋塔顶部的烟气出口通过烟气管道Ⅱ与二级旋风除尘器的烟气入口连通，二级旋风除尘器的烟气出口通过烟气管道Ⅲ与三级过滤器底部的烟气入口连通，三级过滤器的烟气出口通过烟气管道Ⅳ与燃气轮机的烟气入口连通，燃气轮机的热量通过发电机发电，燃气轮机的烟气出口通过烟气管道Ⅴ与余热锅炉的入口连通，余热锅炉的烟气出口通过烟气管道Ⅵ与空气预热器入口连通，空气预热器的空气入口外接空气输送管道，空气预热器的出口通过预热空气输送管道与流化床气化炉的底端的预热空气入口连通，空气预热器的烟气出口通过烟气管道Ⅶ与热水预热器的空气入口连通，热水预热器的排气口外接排气管道；有机工质蒸发器的出油口通过导热油输送管Ⅰ与余热锅炉的入油口连通，余热锅炉的出油口通过导热油输送管Ⅱ与有机工质蒸发器的入油口连通，有机工质蒸发器的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅰ与螺杆膨胀机入口连通，螺杆膨胀机做功输出机械能带动发电机发电，螺杆膨胀机的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅱ与热水加热器的有机工质入口连通，热水加热器的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅲ与储液罐连通，储液罐的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅳ与有机工质蒸发器的有机工质入口连通；热水预热器的进水口与用户输水管连通，热水预热器的出水口通过输水管Ⅰ与热水加热器的注水口连通，热水加热器的出水口通过输水管Ⅱ与用户输水管连通。...

【技术特征摘要】
1.一种分布式生物质气化多联产系统，其特征在于：包括生物质料仓、螺旋喂料机、流化床气化炉、燃烧炉、螺旋输送机、燃气轮机、一级过滤喷淋塔、二级旋风除尘器、三级过滤器、余热锅炉、空气预热器、有机工质蒸发器、螺杆膨胀机、热水加热器、热水预热器、储热罐，生物质料仓的出料口通过生物质输送管道Ⅰ与流化床气化炉的物料进口Ⅰ连通，流化床气化炉的底部排料口通过生物质输送管道Ⅱ与螺旋输送机入口连通，螺旋输送机的出口通过生物质输送管道Ⅲ返回流化床气化炉的底部，螺旋输送机的出口通过生物质输送管道Ⅳ与燃烧炉的底部入料口连通，流化床气化炉的底端开设有水蒸气入口和预热空气入口，水蒸气入口外接水蒸气输送管道，流化床气化炉顶部的烟气出口通过烟气管道Ⅰ与一级过滤喷淋塔底部的烟气入口连通，一级过滤喷淋塔顶部的烟气出口通过烟气管道Ⅱ与二级旋风除尘器的烟气入口连通，二级旋风除尘器的烟气出口通过烟气管道Ⅲ与三级过滤器底部的烟气入口连通，三级过滤器的烟气出口通过烟气管道Ⅳ与燃气轮机的烟气入口连通，燃气轮机的热量通过发电机发电，燃气轮机的烟气出口通过烟气管道Ⅴ与余热锅炉的入口连通，余热锅炉的烟气出口通过烟气管道Ⅵ与空气预热器入口连通，空气预热器的空气入口外接空气输送管道，空气预热器的出口通过预热空气输送管道与流化床气化炉的底端的预热空气入口连通，空气预热器的烟气出口通过烟气管道Ⅶ与热水预热器的空气入口连通，热水预热器的排气口外接排气管道；有机工质蒸发器的出油口通过导热油输送管Ⅰ与余热锅炉的入油口连通，余热锅炉的出油口通过导热油输送管Ⅱ与有机工质蒸发器的入油口连通，有机工质蒸发器的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅰ与螺杆膨胀机入口连通，螺杆膨胀机做功输出机械能带动发电机发电，螺杆膨胀机的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅱ与热水加热器的有机工质入口连通，热水加热器的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅲ与储液罐连通，储液罐的有机工质出口通过有机工质输送管道Ⅳ与有机工质蒸发器的有机工质入口连通；热水预热器的进水口与用户输水管连通，热水预热器的出水口通过输水管Ⅰ与热水加热器的注水口连通，热水加热器的出水口通过输水管Ⅱ与用户输水管连通。2.根据权利要求1所述分布式生物质气化多联产系统，其特征在于：导热油输送管Ⅰ上设置有导热油循环泵，导热油输送管Ⅱ上设置有高温导热油泵，有机工质输送管道Ⅲ上设置有冷凝器，有机工质输送管道Ⅳ上设置有有机工质循环泵。3.根据权利要求1所述分布式生物质气化多联产系统，其特征在于：生物质炭经生物质输送管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张舒雯，刘慧利，王亚思，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53