利用循环流化床气化零排放实现生物质能高效耦合多联产转化方法与流程

属于生物质能应用，具体涉及使用纯氧气和蒸汽为流化剂的生物质流化床气化生成合成气、高温高压背压发电、电解水生成氢气和氧气，氧气当流化剂，氢气存储做为产品。整个过程零排放。

背景技术：

1、目前环保要求，所有项目都必须取得排放指标，这是大前提，本发明在用到蒸气、合成气、氢气、电的项目中，通过条件耦合，重点生产其中一种到多种产品，其余为辅助，整个过程零排放，转换效率理论值为100%，大幅度节约成本。

2、本项目中背压发电每度成本低于0.18 元，完全具备电解水的条件（经济价值），项目主要目标是提供蒸汽，则氢气和合成气做为副产品，增加项目整体收入，而电力除电解水外，还可为整个项目提供低成本供电。

3、当前很多园区对蒸汽的需求量不一，如白天和晚上不均匀，季节性需求量不一，而大型流化床炉无法实现频繁开关或大机小用，本发明能有效解决此难题；动态调整产量，特别适用于用气、用电不稳定的园区，供蒸汽高峰时全力供蒸汽；白天电价高期间，停止电解，则除供应蒸汽外，低热值混合气供应单独的燃气锅炉，产生的高温高压蒸汽同时供应背压式气轮发电机组，以产生更多的电能；在平衡期间，当用蒸汽量减少，则启动全模式生产，以生产高纯合成气和氢气为主。

技术实现思路

1、本发明可在零排放的前提下，解决涉及生物质能条件耦合转化为蒸气、合成气、氢气、电四项中任何一项应用。

2、生物质流化床气化装置，该装置及使用包括：生物质螺旋上料到播风板，在播风板电热引燃，氧气吹播向炉内均匀撒料，使用氧气和水蒸汽做为流化剂，在保持炉膛850 度左右的情况下，生物质发生不完全氧化反应，生成一氧化碳和二氧化碳，在水蒸汽和高温作用下，二氧化碳还原为一氧化碳，同时经过复杂热物理反应，产生大量甲烷和氢气，整个过程产物为以一氧化碳、甲烷和氢气为主要成分的生物质合成气；合成气体直接存贮（图1-12）外售或提纯后存贮外售。在此过程中，气体在线检测仪（图1-5）位于沙克龙出口处，主要检测二氧化碳和硫化物，当检测到合成气中存在二氧化碳时，在保持炉温的情况下，通过一种或几种手段来消除合成气中二氧化碳，如在混合流化剂中加大蒸汽量，减少氧气；再如自动启动顶部水蒸汽喷洒设备（图1-23），使二氧化碳还原为一氧化碳；当检测到合成气中存在硫化物时，自动启动石灰石上料，中和硫化物。

3、流化床水冷壁+过热器+气泡+省煤器共同组成流化床蒸汽锅炉模块，产生高温（建议450 度）高压（建议9.8mpa）蒸汽，经过背压式蒸汽轮发电机组发电后的蒸汽，一部分做为流化剂，其余供其它工业用途。

4、背压式蒸汽轮发电机组发电成本低于0.18 元/每度，电力供应给电解水设备，产生氢气和氧气，氢气直接存贮外售，氧气和水蒸汽共同做为流化剂。多余电力可自用或上网。

5、产生的氧气进入存贮罐，高压风机从存贮罐（图1-13）中抽取氧气，经过预热器（图1-8），形成高温氧气，和发电后的蒸汽共同进入流化剂存贮分配箱（图1-15），此箱经过布风板向炉内吐均匀吹入流化剂，根据需要向二次流化加氧处（图1-19）吹入；播料（图1-1）中的吹料，可以使用纯氧，也可使用混合流化剂。

技术特征：

1.利用循环流化床气化零排放实现生物质能高效耦合多联产转化方法，其特征在于由循环流化床气化炉、背压汽轮发电机组、电解水制氢气和氧气设备、燃气锅炉为主要设备，组成的联动机组，以环保零排放为技术要点，可根据实际生产需求情况，动态调整各生成物的产能，保证设备在任何条件下，都能满负荷运行，主营和副营结合，保证利润最大化。

2. 根据权利要求1 所述的循环流化床气化炉，其特征在于使用氧气和水蒸汽做为流化剂，在底部通过布风板、风帽均匀输出，通过在线气体分析仪，测量混合气中是否含有二氧化碳和硫化物，如有二氧化碳，则在保持850 度左右炉温的前提下，根据检测的二氧化碳量值大小，自动启动上部水蒸汽喷洒设备，并减少混合流化剂中的氧气，从而保证混合气中无二氧化碳，也提高能源效率；如有硫化物，则启动生石灰上料，达到中和效果。

3. 根据权利要求1 所述的背压汽轮发电机组，其特征在于是整个系统的重要部分，高压9.8mpa 左右，高温450 度左右，在本系统中的作用是生产低成本的电力（低于0.18 元），保证电解水低成本用电，达到效率平衡点以下。

4. 根据权利要求1 所述的电解水制氢气和氧气设备，其特征在于是整个系统的重要部分，特征是产生足量氧气供流化剂使用，附属产品氢气，存贮外售。

5. 根据权利要求1 所述的燃气锅炉，其特征在于是整个系统的重要部分，锅炉受热面较标准锅炉大15%-30%，可燃气发热量范围在1000 大卡及以上。

技术总结利用循环流化床气化炉，以纯氧气和水蒸汽为流化剂，以二氧化碳在线检测为控制，实时调配氧气和水蒸汽比例；气化生成高能生物质合成气；高压蒸汽以高温高压背压汽轮机实现低成本发电；用发的低成本电解水，生成氢气和氧气，氧气当本项目流化剂，氢气存储做为产品。整个项目以闭路零排放方式，实现生物质能高效耦合多联产转化。技术研发人员：董惠文,董洪涛受保护的技术使用者：简控新能源（连云港）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/8