隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统技术方案

隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，系利用秸杆等原料，在隧道、环保、超导、自动化的炭化、焖炭系统内生产木炭、燃气、蒸汽。燃气、蒸汽联合循环供给燃气、蒸汽发电系统发电。燃机所排废气经分离系统分离，返回炭化系统；蒸汽发电系统所排出的废汽，经处理后，再次进入蒸汽发电系统；炭化所产生的木焦油、木醋酸等物质实施高温下的催化裂解技术，使燃气质优、高产；该系统与相关设备所组成的供气（汽）发电系统，摒弃锅炉、除尘、除焦、排烟、治污设备。延长、循环利用原料，投入产出比高。该系统具有容积大（＞５００ｍ↑［３］）、耗秸杆量大（＞１０万吨／年）、产气（汽）量大（＞２０００万ｍ↑［３］／年）、功率大（＞２万ｋＷ／ｈ）、秸杆炭产量高（＞３万吨／年）的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术系利用电脑控制，自动化的使秸杆等生物质炭化、干馏，生产木 炭的同时，连续不断的生产燃气、蒸汽，供给发电系统发电的隧道卧式的、炭化和焖炭熔为 一体的、联合循环利用的设备结构体系。
技术介绍
公知的一、国外的秸杆产气供发电的通用设备是 一种方式直接将秸杆输送到立式焚烧产 气炉内焚烧，所产生的燃气，在蒸汽锅炉内燃烧来加热冷水，进而生成高温蒸汽，经加压送 入蒸汽轮机内，推动发电机发电。另一种方式将秸杆直接输送到立式焚烧产气炉内焚烧， 所产生的燃气，加压进入燃气轮机内燃烧，带动发电机发电。本种方式较少。秸杆直接焚烧 并产生燃气、蒸汽，供给燃机和蒸机联合循环发电的设备方式更少。二、国内的秸杆产气供发电通用的设备是 一种方式采用流化床式结构，将稻壳等废 料送入设备内，经焚烧所产生的燃气供给蒸汽锅炉，加热冷水，生成高温蒸汽，加压后送入 蒸机内，推动发电机发电。另一种方式将秸杆直接输送到流化床产气炉内焚烧，所产燃气， 加压进入内燃机内燃烧，带动发电机发电，这种方式则较少。而采用流化床产气炉生产燃气、 蒸汽，同时供给秸杆燃气内燃机(或燃气轮机)和蒸机联合循环发电的尚未实施。国外的秸杆发电，存在如下不足-1、 设备腐蚀、水污染立式秸杆焚烧产气炉，焚烧中，由于其炉内温度不太高，将有 7g/m3 15g/迈3的木醋酸、木焦油产生。其在相应的温度下，致使发电设备内部腐蚀严重。 为解决木醋酸的腐蚀问题，就增加用水分离燃气中的木醋酸、木焦油的设备。这样，即浪 费大量的水、木醋酸、木焦油资源，又可能污染水资源和周围环境。2、 灰份、残渣秸杆产气供发电的通用设备，在焚烧过程中，将产生4%~5%的灰、残渣。 在烟塔的排气作用下，部份灰份、废气被排入到大气中，造成对大气的二次污染。落入炉内 底部的灰分、残渣，当温度超过850'C时，便会发生熔融结渣现象，堵住炉内排渣口或粘结 在转动的链条上，造成秸杆的输送系统损坏。3、 产品单一秸杆产气供发电的通用设备，只能生产一种燃气，进而再用燃气通过锅 炉系统将水转化成为蒸气，实施单一的蒸汽发电功能。加之未实施联合循环利用燃气、蒸汽 的热量，致使秸杆资源的利用率较低，效益一般，投资过大，回收期较长。椐青岛日报 http:〃ww. newenergy.com.cn 2008-1-18 9:22:00 初磊报导了山东高唐生物质能等 七个采用国外设备的发电厂绿色模式绿灯少山东生物发电步履维艰成本高收入低为题的情况综述，就是明证。4、 原料仅用棉柴、树枝等灰色原料。且收集、运输困难，原料成本渐渐升。5、 设备造价丹麦等西欧国家的进口秸杆发电设备，其单位造价一般为1.3万元/KW/h左右。对中国的一般投资企业来说，购置比较困难。国内的发电设备除具有国外的发电设备第l、 2、 3、 4条不足之外，尚有1、 发电规模从气化发电的成本分析可知，影响成本最大的因素是发电规模。目前， 国内还没有制造出大型的秸杆产气设备(>6000K W/h)，最大的单机供气功率在2000 3000 KW/ h之间，而且是在试生产中。这样，小规模的发电企业，就很难解决发电成本问题。 同样的，这种设备，从根本上，也解决不了中国每年产生近10亿吨的、以秸杆为主的、废旧 生物质转化为生物新能源的问题。2、 投入产出比问题高发电总效率是减少原料开支的有效办法。降低发电成本的主要 方向是提高发电规模和发电效率。国产小规模发电设备，投入相当大的资金、人力、物力， 而发电量却不大、发电效率较低，消耗的稻壳(用秸杆生产燃气的设备更少)量不多(按2000kwh/台计算，年耗稻壳不足2万吨)。同样的，由于产品只有燃气，进而再转化成蒸汽发 电，除了浪费大量的资源外，普遍存在着原料利用率低，效益偏低，甚至亏本经营，即使不 亏本，投入回收期较长。江苏兴化中科生物质能发电公司，并联的、国产的、5MW供气的发 电系统，因规模小，产品单一，原料上涨，税收无优惠，政策未兑现等因素，造成近日停产 和检修。就是例证。{根椐中国企业新闻网2007-8-27 9:11:26池墨的报导(责任编 辑陈志红)标题痛定思痛反思首家纯生物发电厂，其主要内容是说江苏省兴化中 科生物质能发电有限公司正式运营不到一年，因为巨额亏损，被迫于近日停产和检修。}3、污染问题国内的秸杆直燃硫化床设备，比国外的供气设备有更多的灰份、残渣(稻 壳的灰份残渣高达15%以上)产生。所排出的黑烟、废气，对大气、环境的污染问题没有解 决。成为推广秸杆气化发电技术的主要障碍，解决灰及废水问题是发展生物质气化发电技术 的一个关键。{根椐中国企业新闻网2007-8-27 9:11:26池墨的报导(责任编辑陈 志红)标题痛定思痛反思首家纯生物发电厂，为题的报导的另一个主要内容是一 是一家一户耕作的模式使得秸秆收集相当困难，而且仓储也不容易；二是秸秆灰还没有得到 充分完全利用，可能给环境带来二次污染。}国内、外秸杆发电现状详见后辅助说明生物质气化发电技术的发展和商业化摘要。张希良陈荣何建坤 清华大学现代管理研究中心\清华大学能源环境经济研究院 来源中美清洁能源技术论坛时间2003年11月25日
技术实现思路
鉴于上述不足，开发大功率的气化发电系统，是现在中国秸杆发电的科技界，研究的主 要目标之一。为此，我们研发出隧道超导高温多效秸杆供气发电系统。 研发的方向、原理一、 解决产气量低，规模小，消耗秸杆量少问题可改变立式或硫化床式的封闭产气系 统结构，设计成为开放式的、规模宏大的、隧道式的、连续化的、炭化、焖炭为一体化的秸 杆产气(汽)设备系统。二、 解决产品单一问题在特定条件下，可设计成在秸杆炭化、产气、焖炭设备系统 内，同时生产木炭、燃气、蒸气三种产品的设备结构体系。三、 解决木醋酸、木焦油对设备腐蚀和再转化其资源为可燃气体的问题可在本系统内， 设计制造出相应的设备体系，按照生物质的物理、化学特性，实施缺氧条件下的、高温催化 裂解技术和工艺，将生物质干馏炭化中所产生的木醋酸、木焦油等物质，直接转化为高温可 燃气体，降温后，送入燃气轮机内来发电。四、 解决木炭生产中的降温和生产出高温蒸汽的问题在炭化、焖炭系统内，设计一套 对高温木炭喷水降温的系统。所产生的高温蒸汽，可以再和；炭化系统产生的高温燃气用冷 水降温，进行热交换所产生的蒸汽；燃机余热用水降温所产生的蒸汽；蒸汽轮机所排出后的、 又经化学处理的蒸汽， 一起被引入到高温超导加热设备中，实施再加热。所产蒸汽，用高压 泵将其加压，喷入蒸汽轮机内，带动发电机发电。五、 解决燃机所排废气再利用的问题在燃机排气的后面，设置两套对废气的分离系统。 所分离出的C02气体，循环喷入炭化系统相应部位实施对C02气体回收再利用；所分离 出的氮气，循环喷入喷氮隔氧系统，保证高温木炭的生产。技术实施方案按上述解决问题的方向、实施的原理，经我们多年的研究在理念上予以突破，改变传 统炭化炉的两密封门结构，为两端无门的敞开结构。用现代科学技术，设计出秸杆的炭化、 焖炭为一体的供气(汽)系统。其基本结构为1、 统一体结构炭化和焖化系统设计成统一体的隧道式结构，从结构上，大大加长了 设备的整体长度(150m)，为规模化的秸杆炭化、焖炭供气(汽)系统创造了条件。2、 炭化焖化系统结构用高本文档来自技高网...

【技术保护点】
隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，系利用电脑控制的自动化管理手段，在：隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭结构熔为一体的系统、炉内电能超导加热系统、炉内喷氮隔氧系统、炉内高温催化裂解系统、炉内、外水蒸汽生产、收集系统、燃机废气回收、分离、再利用等系统中，多效的生产：高温秸杆木炭、高温燃气和高温蒸汽；炭化系统内所产生的燃气，连续不断的供给燃气轮机燃烧带动发电设备发电；焖炭系统内所产生的高温蒸汽，同：高温燃气用水超导降温所产生的蒸汽、燃机所排余热废气用水超导降温所产生的蒸汽、蒸汽轮机所排出的蒸汽一起，引入到连续电能超导循环加热系统，该高温蒸汽，经过增压泵的加压，即可循环的、推动蒸汽轮机的联产发电。

【技术特征摘要】
1、隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，系利用电脑控制的自动化管理手段，在隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭结构熔为一体的系统、炉内电能超导加热系统、炉内喷氮隔氧系统、炉内高温催化裂解系统、炉内、外水蒸汽生产、收集系统、燃机废气回收、分离、再利用等系统中，多效的生产高温秸杆木炭、高温燃气和高温蒸汽；炭化系统内所产生的燃气，连续不断的供给燃气轮机燃烧带动发电设备发电；焖炭系统内所产生的高温蒸汽，同高温燃气用水超导降温所产生的蒸汽、燃机所排余热废气用水超导降温所产生的蒸汽、蒸汽轮机所排出的蒸汽一起，引入到连续电能超导循环加热系统，该高温蒸汽，经过增压泵的加压，即可循环的、推动蒸汽轮机的联产发电。2、根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，其特征在于隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭结构熔为一体的系统壳体，采用高强度的钢筋作为壳体的骨架，高温耐火浇铸料作为基体、钢模具作为壳体的外型模壳。制造时，将每个壳体圆周体，实施四等(或两等份、三等份、多等份)份的分体制造方案将钢筋骨架放入每等份的钢模具内，再将高温耐火浇铸料浆压入模壳内，经振动机械的振压，自然的冷凝，各种时效的处理，就制成了一个四分之一圆的梯型组合片。众多分体组合片之间，用高强度的螺栓，先横向将四个可组合成圆周体的组合片进行联接；之后，再进行纵向各个圆周体之间的联接。整个炭化、炯炭系统的壳体组装后，再对本壳体的内、外壁进行粉饰和对各种设施的安装，就组装成了纵向的、超大型的壳体系统。该壳体系统改变了传统密封门的、炭化炉、焖炭炉二者分体制造的结构模式，而制造成炭化炉体、焖炭炉体熔合贯通为一体的、无密封门的结构体系。在本结构体系内，利用秸秆在高温状态下的炭化规律，实施变频电动机，在隧道式卧式轨道上，拽引秸杆炭化车的运行方式，源源不断的将秸杆炭化车，送入炭化、焖炭系统内，连续循环的生产出高温木炭、高温燃气和高温蒸汽。3、 根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，其特征在于隧道卧式的、敞丌轨道式的、炭化和焖炭熔为一体的炭化区内，设置以电能为热源，高温超导材料所制成的高温(》1000°C)超导系统作为加热载体，实施对炉膛、秸杆半成品，进行高温超导加热。将秸杆半成品炭化成高温木炭；將秸杆所产生的各种气体，相互之间进行化合、分解，使其转化成高温燃气。又在此高温超导加热系统作用下，高温燃气又与炭化系统外部所喷进来的木焦油木醋酸混合汽、蒸汽、二氧化碳气体、活化剂、催化剂等原料相互混合、化合、催化、裂解，生成以甲烷、 一氧化碳为主的、低分子的、质优量多的高温燃气。本高温燃气，经降温、过滤系统的工艺处...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤义，程家魁，章蔚中，王颖，
申请(专利权)人：王坤义，程家魁，章蔚中，王颖，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]