一種生物質(zhì)氣化發(fā)電的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及清潔能源領(lǐng)域，特別是涉及一種生物質(zhì)氣化發(fā)電的方法，其包括下列步驟：將生物質(zhì)材料通過(guò)壓縮機(jī)壓制成能量塊或顆粒；所述能量塊或顆粒經(jīng)過(guò)工況為高于1.2大氣壓的富氧、溫度1100～1200℃的可燃?xì)怏w燃燒段，瞬間干燥、預(yù)熱后落到生物質(zhì)氣化段；在生物質(zhì)氣化段，工況為隔絕空氣、溫度900～1000℃下，所述能量塊或顆粒被氣化為可燃?xì)怏w；所述可燃?xì)怏w直接進(jìn)入可燃?xì)怏w燃燒段燃燒，使可燃?xì)怏w燃燒段達(dá)溫度1100～1200℃；生物質(zhì)氣化段或/和可燃?xì)怏w燃燒段的熱量加熱工質(zhì)；所述工質(zhì)至發(fā)電裝置，產(chǎn)生電能。本發(fā)明顯著地提高了生物質(zhì)燃燒熱值利用率，減少環(huán)境污染又獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種生物質(zhì)氣化發(fā)電的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及清潔能源領(lǐng)域，特別是涉及一種生物質(zhì)氣化發(fā)電的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 生物質(zhì)主要是指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中除糧食、果實(shí)以外的秸桿、樹木等木質(zhì)纖維素 (簡(jiǎn)稱木質(zhì)素）、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的禽畜糞便和廢棄 物等物質(zhì)。
[0003] 生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源，他是僅次于煤炭、石油和天然氣而居 于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位。我國(guó)生物質(zhì)能源極 為豐富，全國(guó)農(nóng)作物秸桿年產(chǎn)生量約6億噸，大約3億噸可作為燃料使用，折合約1. 5億噸 標(biāo)準(zhǔn)煤，林木枝椏和林業(yè)廢棄物年可獲得量約9億噸，大約3億噸可作為能源利用，折合約 2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，目前我國(guó)生物質(zhì)資源可轉(zhuǎn)換為能源的潛力約8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
[0004] 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的基本原理是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)?，再利用可燃?xì)馔苿?dòng) 燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。生物質(zhì)氣化發(fā)電過(guò)程包括3個(gè)方面：（1)生物質(zhì)氣化，把固體生 物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料；（2)氣體凈化，氣化出來(lái)的燃?xì)舛己幸欢ǖ碾s質(zhì)，包括灰分、焦炭 和焦油等，需經(jīng)過(guò)凈化系統(tǒng)把雜質(zhì)除去，以保證燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行；（3)燃?xì)獍l(fā)電， 利用燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電。生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)取得了一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、 環(huán)境效益，但技術(shù)上也存在不足，如氣化所得的生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂道寐实?，小中型生物質(zhì) 發(fā)電系統(tǒng)總效率只有25%?35%，（吳創(chuàng)之等生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)分析比較，可再生能源， 200826 (3) 34-37);燃?xì)庵薪褂秃扛?，造成后系統(tǒng)堵塞和腐蝕等，這些嚴(yán)重限制了生物質(zhì) 氣化發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是解決上述現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的問(wèn)題，提供一種生物質(zhì)氣化發(fā)電的方 法，以解決廢棄生物質(zhì)材料的處理，又獲得效益可觀的電能。
[0006] 為此，本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)氣化發(fā)電的方法，包括下列步驟：
[0007] 將生物質(zhì)材料通過(guò)壓縮機(jī)壓制成能量塊或顆粒；
[0008] 所述能量塊或顆粒經(jīng)過(guò)工況為高于1. 2大氣壓的富氧條件、溫度1100?1200°C的 可燃?xì)怏w燃燒段，瞬間干燥、預(yù)熱后落到生物質(zhì)氣化段；
[0009] 在生物質(zhì)氣化段，工況為隔絕空氣、900?1000°C下，所述能量塊或顆粒被氣化為 可燃?xì)怏w；
[0010] 所述可燃?xì)怏w直接進(jìn)入可燃?xì)怏w燃燒段燃燒，使可燃?xì)怏w燃燒段達(dá)溫度1100? 1200。。；
[0011] 生物質(zhì)氣化段和/或可燃?xì)怏w燃燒段的熱量加熱工質(zhì)；
[0012] 所述工質(zhì)至發(fā)電裝置，產(chǎn)生電能。
[0013] 本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于本發(fā)明工況溫度上高下低（上：可燃?xì)怏w燃燒段1100? 1200°C，下：生物質(zhì)氣化段900?1000°C )，完全不同于現(xiàn)有技術(shù)中上吸式固定床氣化爐上 低下高（干燥層100?250°C，熱解層300?800°C，還原層900°C，氧化層1200°C )，將生物 質(zhì)氣化和可燃?xì)怏w富氧燃燒整合一體，利用生物質(zhì)氣化產(chǎn)生可燃?xì)怏w富氧燃燒，形成高溫， 其一部分熱量供給生物質(zhì)快速高溫氣化，其他熱量加熱工質(zhì)用于發(fā)電，保證了熱量利用率 高，同時(shí)產(chǎn)生可燃?xì)怏w焦油含量極低，避免燃燒結(jié)焦現(xiàn)象。
[0014] 在一些實(shí)施例中，所述生物質(zhì)材料為秸桿、樹木等木質(zhì)纖維素（簡(jiǎn)稱木質(zhì)素）、農(nóng) 產(chǎn)品加工業(yè)下腳料或農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的禽畜糞便和廢棄物，其中優(yōu)選為秸 桿和酒糟。
[0015] 在一些實(shí)施例中，所述能量塊或顆粒包括生物質(zhì)材料和添加劑，其所述添加劑 含量為總重量的1%?5% ;所述添加劑包含下列占添加劑總重量百分比的組分：氫氧化 鈣40 %?65 %、硝酸鉀5%?15%、硝酸銨15 %?30%、二氧化錳0· 1 %?1. 5 %、氯酸 鉀8%?20%、硝酸鈉0.5%?2%、乙二胺四乙酸0. 1 %?1.5%、六次甲基四胺0. 1 %? 1. 5%。
[0016] 在一些實(shí)施例中，所述添加劑包含重量百分比0. 1 %?2%的焦油裂解催化劑，如 白云石、鎳基催化劑、高碳烴或低碳烴水蒸氣重整催化劑、方解石、菱鎂礦以及混合基催化 劑等。
[0017] 在一些實(shí)施例中，所述工質(zhì)為水或有機(jī)工質(zhì)，優(yōu)選為水。
[0018] 在一些實(shí)施例中，所述發(fā)電裝置為汽輪機(jī)或螺桿膨脹機(jī)，優(yōu)選為螺桿膨脹機(jī)，其特 點(diǎn)為對(duì)蒸汽的要求寬泛，理論上攝氏八十度以上的熱水就可以驅(qū)動(dòng)，蒸汽品質(zhì)越好其運(yùn)行 效率越高。
[0019] 另一方面，本發(fā)明還公開了一種一步式蒸汽發(fā)生爐，其包括爐體和燃燒床，爐體頂 部設(shè)置有進(jìn)料口，所述燃燒床位于爐體腔中央，燃燒床的嘴頂部有富氧噴氣口，所述爐體腔 被燃燒床分界為可燃?xì)怏w燃燒段和生物質(zhì)氣化段，所述生物質(zhì)氣化段的爐體由水冷壁夾套 包圍，所述水冷壁夾套設(shè)置有進(jìn)水口和蒸汽出口。
[0020] 在一些實(shí)施例中，所述燃燒床為一個(gè)可由帶壓氣體（1. 2個(gè)大氣壓以上）驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng) 的爐箅結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)類似于風(fēng)車，帶壓氣體經(jīng)過(guò)風(fēng)葉使其產(chǎn)生扭力帶動(dòng)爐箅轉(zhuǎn)動(dòng)。其主 要目的有三個(gè)：一是使能量塊均勻干餾氣化；二是通過(guò)對(duì)氣化速度的控制來(lái)控制燃燒床的 溫度；三是過(guò)濾反應(yīng)后的灰渣，使其落到出渣裝置，以便除去。
[0021] 在一些實(shí)施例中，所述生物質(zhì)氣化段的爐體和水冷壁夾套間襯有一層50mm厚的 絕熱防腐保溫層，使反應(yīng)區(qū)熱量散失、均勻?qū)λ浔诜艧岷头磻?yīng)物對(duì)爐壁產(chǎn)生的腐蝕，而且 附帶地解決了材料的熱脹冷縮問(wèn)題。
[0022] 本發(fā)明將反應(yīng)成可燃?xì)怏w和燃燒在轉(zhuǎn)換成蒸汽所有步驟融合，顯著地提高了生物 質(zhì)燃燒熱值利用率，最大限度減少了能量傳輸過(guò)程中的熱量損失，減少環(huán)境污染又獲得了 可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具有良好的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1 一步式蒸汽發(fā)生爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2 -步式蒸汽發(fā)生爐的俯視面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用 于限制本發(fā)明的范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件或按 照制造廠商所建議的條件。除非另外說(shuō)明，否則所有的百分比和份數(shù)均按重量計(jì)。
[0026] 除非另行定義，文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語(yǔ)與本領(lǐng)域熟練人員所熟悉的意 義相同。此外，任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。文 中所述的較佳實(shí)施方法與材料僅作示范之用。
[0027] 實(shí)施例1制備生物質(zhì)能量塊或顆粒
[0028] 以秸桿為例，將秸桿通過(guò)壓縮機(jī)壓制成規(guī)定大小的能量塊或按照表2配方在秸桿 中添加表1所述添加劑，混勻，通過(guò)壓縮機(jī)壓制成規(guī)定大小的能量塊。
[0029] 表1添加劑配方（重量單位：g)
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種生物質(zhì)氣化發(fā)電的方法，包括下列步驟： a) 將生物質(zhì)材料通過(guò)壓縮機(jī)壓制成能量塊或顆粒； b) 所述能量塊或顆粒經(jīng)過(guò)工況為高于1. 2大氣壓的富氧條件、溫度1100?1200°C的 可燃?xì)怏w燃燒段，瞬間干燥、預(yù)熱后落到生物質(zhì)氣化段； c) 在生物質(zhì)氣化段，工況為隔絕空氣、溫度900?1000°C下，所述能量塊或顆粒被氣化 為可燃?xì)怏w； d) 所述可燃?xì)怏w直接進(jìn)入可燃?xì)怏w燃燒段燃燒，使可燃?xì)怏w燃燒段達(dá)溫度1100? 1200。。； e) 生物質(zhì)氣化段和/或可燃?xì)怏w燃燒段的熱量加熱工質(zhì)； f) 所述工質(zhì)至發(fā)電裝置，產(chǎn)生電能。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述生物質(zhì)材料為秸桿、木質(zhì)素、農(nóng)產(chǎn)品加工 業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物或畜牧業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的禽畜糞便和廢棄物。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述生物質(zhì)材料為秸桿或酒糟。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述能量塊或顆粒包括生物質(zhì)材料和添加 齊U，其所述添加劑含量為總重量的1%?5% ;所述添加劑包含下列占添加劑總重量百分比 的組分：氫氧化鈣40%?65%、硝酸鉀5%?15%、硝酸銨15%?30%、二氧化錳0. 1 %? 1. 5%、氯酸鉀8%?20%、硝酸鈉0. 5%?2%、乙二胺四乙酸0. 1 %?1. 5%、六次甲基四 胺 0· 1%?1. 5%。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述添加劑包含重量百分比0. 1 %?2 %的焦 油裂解催化劑。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述工質(zhì)為水或有機(jī)工質(zhì)。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述發(fā)電裝置為汽輪機(jī)或螺桿膨脹機(jī)。
8. -種一步式蒸汽發(fā)生爐，其包括爐體和燃燒床，爐體頂部設(shè)置有進(jìn)料口，所述燃燒床 位于爐體腔中央，燃燒床的嘴頂部有富氧噴氣口，所述爐體腔被燃燒床分界為可燃?xì)怏w燃 燒段和生物質(zhì)氣化段，所述生物質(zhì)氣化段的爐體由水冷壁夾套包圍，所述水冷壁夾套設(shè)置 有進(jìn)水口和蒸汽出口。
9. 如權(quán)利要求8所述的一步式蒸汽發(fā)生爐，其特征在于所述燃燒床為由帶壓氣體驅(qū)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)的爐箅結(jié)構(gòu)。
10. 如權(quán)利要求8所述的一步式蒸汽發(fā)生爐，其特征在于所述生物質(zhì)氣化段的爐體和 水冷夾套間襯有一層絕熱防腐保溫層。
【文檔編號(hào)】C10J3/82GK104152182SQ201410414955
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】潘凡峰 申請(qǐng)人:潘凡峰