一种燃煤耦合生物质气化发电系统及发电方法与流程

本发明涉及生物质发电技术的，尤其涉及一种燃煤耦合生物质气化发电系统及发电方法。

背景技术：

1、随着人类社会的发展，人类对能源的需求持续增加，仅依靠纯煤燃烧发电技术，已不能满足人类对能源的需求，需要加快能源转型的步伐，生物质被认为是零碳排放燃料，生物质利用是实现双碳目标的重要途径，在过去十年中，各种形式的生物质燃料被运用到现有的燃煤锅炉或燃气发电厂中与化石能源混合燃烧，但使用固体生物质燃料与燃煤直接掺烧时会对燃煤锅炉产生不利影响，造成堵塞或灰烬沉积问题，同时，使用生物质作为燃料原料时，生物质灰不能充分回收利用，还会增加锅炉的能耗，导致能源浪费；且过高的生物质气温度无法安全经济地直接通入锅炉炉膛，而生物质气温度较低时，又存在焦油析出黏结的风险。

2、因此有必要提出一种燃煤耦合生物质气化发电系统及发电方法，用以优化生物质燃料的燃烧特性，从而减少燃煤锅炉对煤炭的消耗，还能实现对农林废弃物的利用，有效提高生物质能量利用效率，降低氮氧化物等污染物的生成率，降低脱硝等污染物脱除装置运行成本。

技术实现思路

1、鉴于上述现有燃煤耦合生物质气化发电系统存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明目的是提供一种燃煤耦合生物质气化发电系统，其目的在于：解决使用固体生物质燃料与燃煤直接掺烧时会对燃煤锅炉产生不利影响，造成堵塞或灰烬沉积问题，同时，使用生物质作为燃料原料时，生物质灰不能充分回收利用，还会增加锅炉的能耗，导致能源浪费的技术问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，

4、气化单元，包括气化炉、设置于所述气化炉上的烟道，以及通过所述烟道与所述气化炉相连接的旋风分离器；

5、冷却单元，包括水冷部、设置于所述水冷部出气端的风冷部，以及设置于所述风冷部远离水冷部一侧的分流部；以及，

6、发电单元，包括锅炉，以及设置于所述锅炉上的烟管；

7、其中，所述气化单元与所述冷却单元之间设置有回流的通道；

8、所述烟管上设置有通往所述气化炉的通道。

9、作为本发明所述燃煤耦合生物质气化发电系统一种优选方案，其中：所述水冷部包括水冷箱、连接于所述烟道且插设于所述水冷箱之间的高温送气管，以及设置于所述水冷箱远离所述水冷部出气端的冷凝组件。

10、作为本发明所述燃煤耦合生物质气化发电系统一种优选方案，其中：所述冷凝组件包括插设于所述水冷箱远离所述水冷部出气端的冷凝管、套设于所述冷凝管外侧的固定壳、设置于所述固定壳靠近所述高温送气管一侧的冷水管，以及连接于所述冷水管且套设于所述高温送气管外侧的水冷壳。

11、作为本发明所述燃煤耦合生物质气化发电系统一种优选方案，其中：所述风冷部包括底座、设置于所述底座上的凹槽，以及设置于所述底座空腔中的气冷组件。

12、作为本发明所述燃煤耦合生物质气化发电系统一种优选方案，其中：所述气冷组件包括设置于所述空腔中的安装板、设置于所述安装板上的引流板，以及设置于所述安装板远离所述引流板一侧的导流板。

13、作为本发明所述燃煤耦合生物质气化发电系统一种优选方案，其中：所述分流部包括设置于所述底座远离所述高温送气管一侧的低温输气管、设置于所述低温输气管上的分流组件。

14、作为本发明所述燃煤耦合生物质气化发电系统一种优选方案，其中：所述分流组件包括设置于所述低温输气管上的储气腔体、设置于所述储气腔体上的连接头，以及设置于所述储气腔体上的恒温输气管；

15、所述分流组件至少设置有两组。

16、本发明的有益效果：本发明通过气化单元有效降低了生物质储运及混合处理环节的风险，通过冷却单元有效解决生物质可燃气输送过程中焦油析出粘连管道的问题，避免了生物质直接混合燃煤燃烧带来的锅炉结渣、腐蚀等问题，通过回流管道的设计，有效地减少co2、nox、sox等温室气体和污染物的排放，同时避免了造成能量浪费。

17、本发明的另一目的是提供一种燃煤耦合生物质气化发电系统的发电方法，其目的在于：解决过高的生物质气温度无法安全经济地直接通入锅炉炉膛，而生物质气温度较低时，又存在焦油析出黏结的风险，同时，使用生物质作为燃料原料时，生物质灰不能充分回收利用，还会增加锅炉的能耗，导致能源浪费的技术问题。

18、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，

19、生物质颗粒进入所述气化炉，产生600～900℃的生物质气经过所述烟道进入所述冷却单元；

20、生物质气依次进入所述水冷部、所述风冷部进行冷却，以400～450℃的温度通过所述分流部分批次进入所述锅炉，与燃煤耦合作为所述锅炉的燃料。

21、作为本发明所述燃煤耦合生物质气化发电系统的发电方法一种优选方案，其中：所述气化炉产生的生物质气经过所述烟道进入所述旋风分离器，其中的固体颗粒经过所述气化单元与所述冷却单元之间的回流通道回流至气化炉中再次处理。

22、作为本发明所述燃煤耦合生物质气化发电系统的发电方法一种优选方案，其中：所述锅炉工作产生的高温烟气经过所述烟管上设置的通往所述气化炉的通道部分进入所述气化炉。

23、本发明的有益效果：本发明通过多重冷却环节的设计，使得生物质气以适当的温度作为燃料进入锅炉，避免高温气体进入锅炉消耗过多能量，同时避免了生物质气温度过低析出焦油对系统产生粘结、腐蚀的风险。

技术特征：

1.一种燃煤耦合生物质气化发电系统，其特征在于：包括，

2.根据权利要求1所述的燃煤耦合生物质气化发电系统，其特征在于：所述水冷部(201)包括水冷箱(201a)、连接于所述烟道(102)且插设于水冷箱(201a)之间的高温送气管(201b)，以及设置于所述水冷箱(201a)远离所述水冷部(201)出气端(k)的冷凝组件(201c)。

3.根据权利要求2所述的燃煤耦合生物质气化发电系统，其特征在于：所述冷凝组件(201c)包括插设于所述水冷箱(201a)远离所述水冷部(201)出气端(k)的冷凝管(201c-1)、套设于所述冷凝管(201c-1)外侧的固定壳(201c-2)、设置于所述固定壳(201c-2)靠近所述高温送气管(201b)一侧的冷水管(201c-3)，以及连接于所述冷水管(201c-3)且套设于所述高温送气管(201b)外侧的水冷壳(201c-4)。

4.根据权利要求3所述的燃煤耦合生物质气化发电系统，其特征在于：所述风冷部(202)包括底座(202a)、设置于所述底座(202a)上的凹槽(202b)，以及设置于所述底座(202a)空腔(n)中的气冷组件(202c)。

5.根据权利要求4所述的燃煤耦合生物质气化发电系统，其特征在于：所述气冷组件(202c)包括设置于所述空腔(n)中的安装板(202c-1)、设置于所述安装板(202c-1)上的引流板(202c-2)，以及设置于所述安装板(202c-1)远离所述引流板(202c-2)一侧的导流板(202c-3)。

6.根据权利要求5所述的燃煤耦合生物质气化发电系统，其特征在于：所述分流部(203)包括设置于所述底座(202a)远离所述高温送气管(201b)一侧的低温输气管(203a)、设置于所述低温输气管(203a)上的分流组件(203b)。

7.根据权利要求6所述的燃煤耦合生物质气化发电系统，其特征在于：所述分流组件包括设置于所述低温输气管(203a)上的储气腔体(203b-1)、设置于所述储气腔体(203b-1)上的连接头(203b-2)，以及设置于所述储气腔体(203b-1)上的恒温输气管(203b-3)；

8.一种燃煤耦合生物质气化发电系统的发电方法，其特征在于：包括权利要求1～7任一所述的燃煤耦合生物质气化发电系统，该方法包括，

9.根据权利要求8所述的燃煤耦合生物质气化发电系统的发电方法，其特征在于：所述气化炉(101)产生的生物质气经过所述烟道(102)进入所述旋风分离器(103)，其中的固体颗粒经过所述气化单元(100)与所述冷却单元(200)之间的回流通道回流至气化炉(101)中再次处理。

10.根据权利要求9所述的燃煤耦合生物质气化发电系统的发电方法，其特征在于：所述锅炉(301)工作产生的高温烟气经过所述烟管(302)上设置的通往所述气化炉(101)的通道部分进入所述气化炉(101)。

技术总结本发明公开了一种燃煤耦合生物质气化发电系统及发电方法，属于生物质发电技术的技术领域，包括气化单元，包括气化炉、设置于所述气化炉上的烟道，以及通过所述烟道与所述气化炉相连接的旋风分离器；冷却单元，包括水冷部、设置于水冷部出气端的风冷部，以及设置于所述风冷部远离水冷部一侧的分流部；以及，发电单元，包括锅炉，以及设置于所述锅炉上的烟管。本发明通过气化单元有效降低了生物质储运及混合处理环节的风险，通过冷却单元有效解决生物质可燃气输送过程中焦油析出粘连管道的问题，避免了生物质直接混合燃煤燃烧带来的锅炉结渣、腐蚀等问题，通过回流管道的设计，有效地减少温室气体和污染物的排放，同时避免了造成能量浪费。技术研发人员：周科,王志勇,闫伟杰,晋中华,徐党旗,尹占成,任延南,郑金,于嵩韬,王溪聆,金全,王卉,乐玲艳,张译文受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18