[发明专利]基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法及其系统，该方法包括如下步骤：1)将高水分含量的生物质、与来自流化床气化炉的高温床料、流化介质进行热解处理，生成的热解气，同时得到的床料和热解生物炭的混合料；2)将所得的床料和热解生物炭的混合料、生物质原料、气化剂、来自燃煤电站锅炉的热风进行高温气化反应生成合成气，生物质原料气化剩余的惰性物质形成炉渣排出；3)将热解气和合成气作为热量源送入燃煤电站锅炉内燃烧放热，产生的蒸汽用于发电，同时将得到的烟气排出。本发明可以对生物质原料进行分级利用，能实现生物质原料热解、气化分段转化，各转化工段的产物能实现高效多联产。

技术领域

本发明涉及生物质转化利用技术领域，具体地指一种基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法及其系统。

背景技术

在我国电力短缺而生物质能源丰富的条件下，生物质发电有着广阔的发展前景。在能源和环境的双重压力下，大力开发清洁的可再生能源已成为摆在世界各国政府面前的一个非常紧迫的世界性课题。中国是一个农业大国，农林生物质资源丰富、数量巨大、品种多样，在利好的政策背景下，生物质资源化利用在中国获得了长足的发展，但同时在气化工艺和装备上还存在深入研究开发的广阔空间。

生物质气化作为生物质资源化利用中一种热化学转化的方法，目前，生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气，它既能解决生物质难于燃用而且分布分散的缺点，又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而且污染少的优点，所以气化发电是生物质能最有效最洁净的利用方法之一。当前为缓解燃煤电厂电力装机过剩、系统不能满负荷、发电小时数严重不足的状况，采用将生物质直接气化成高温合成气然后送入燃煤锅炉燃烧发电，以达到利用现有燃煤机组的装机容量来利用生物质的目的。

然而，现有的生物质气化工艺存在气化压力低、焦油含量高、气体品质差、系统复杂的问题，在利用常压生物质气化装置生产合成气再耦合发电过程中，合成气需要降温、增压再输送至燃煤锅炉内燃烧，这种方式存在合成气在输送冷却过程中焦油粘接、换热器堵塞的问题，虽然部分项目中冷却换热装置采用导热油作为冷却工质，但依然存在系统复杂、导热油工质稳定性差、价格昂贵的问题。此外，合成气送入燃煤锅炉前需要采用增压风机加压输送，而增压风机在含尘、含油的高温环境下存在长期使用可靠性的问题，风机检修频繁，而影响系统的整体可靠运行。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法及其系统，该系统能实现对生物质原料进行分级低温气化，生产高品质的合成气与燃煤锅炉耦合燃烧发电，所得合成气可直接送入燃煤锅炉下部燃烧器燃烧，合成气输送过程中不需要进行换热冷却。

为实现上述目的，本发明所提供的基于中低温双流化床的生物质分级转化与燃煤锅炉耦合发电方法，包括如下步骤：

1)将高水分含量的生物质、与来自流化床气化炉的高温床料、以及输入的流化介质，在流化床热解炉中进行热解处理，生成热解气，同时得到床料和热解生物炭的混合料；

2)将步骤1)中所得的床料和热解生物炭的混合料、与输入的生物质原料、气化剂、以及来自燃煤电站锅炉系统的热风，在流化床气化炉中进行高温气化反应，生成合成气，同时生物质原料气化剩余的惰性物质形成炉渣排出；

3)将步骤1)中所得的热解气和步骤2)中所得的合成气作为热量源送入燃煤电站锅炉系统内燃烧放热，产生的蒸汽用于发电，同时将得到的烟气排出。

进一步地，所述步骤1)中，所得的床料和热解生物炭的混合料分为两部分，第一部分直接送入流化床气化炉内；第二部分分离出热解生物炭后，再送入流化床气化炉内。

进一步地，所述步骤1)中，分离出的热解生物炭应用到步骤1)中与流化介质换热处理，流化介质升温至250～550℃再送入流化床热解炉内。