一種低排放的生物質氣化多聯產再燃裝置的製作方法

2023-04-26 15:58:56

本實用新型屬於生物質技術領域，特別是涉及一種低排放的生物質氣化多聯產再燃裝置。

背景技術：

地球上的生物質能資源較為豐富，地球每年經光合作用產生的物質有1730億噸，其中蘊含的能量相當於全世界能源消耗總量的10-20倍，但由於傳統利用方式生物質開發價值低，導致目前的利用率不到3％。

生物質氣化多聯產技術是實現生物質價值最大化最有前途的技術，主要分為固定床和流化床兩種爐型，其中由於生物質轉化效率高而廣泛使用。上吸式固定床多聯產裝置內生物質燃氣與原料在爐內為逆流式運動，存在燃氣出口溫度低、燃氣中焦油含量較多，生物質水分高造成了燃氣熱值低等問題。採用常規生物質燃氣燃燒器燃燒生物質燃氣存在諸多問題，如：堵塞噴口；燃燒溫度場不穩定，容易脫火；燃燒不徹底，NOx排放高等。因此，需要一種低排放燃燒技術，適應生物質燃氣的特性。

專利ZL201410786536.0《一種生物質氣化多聯產方法及其裝置》包括如下步驟：氣化爐產出的木炭採用間冷方式進行冷卻；氣化爐產出的生物燃氣冷卻過程中，將冷凝的木焦油進行收集；生物燃氣輸送過程中進行氣液分離，將分離出的木焦油進行收集；燃燒器中冷凝出的少許木焦油進行收集；將分離出來的生物燃氣供鍋爐燃燒；收集的木焦油保持在100～120℃的溫度。氣化風經過風冷器預熱，提高了生物質氣化爐的熱效率；所產木炭為低水分木炭，木炭水分小於15％，不需要另外消耗能源對其進行烘乾，極大的提高了所產木炭的經濟價值；所產木焦油由於有蒸汽加熱器進行保溫，保持很好的流動性，利於泵送；該方法及裝置是為了充分利用生物質，但是會產生大量的汙染環境的氣體，如含S氣體和NOx的氣體排放。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種低排放的生物質氣化多聯產再燃裝置，通過採用上吸式氣化爐和燃氣預熱結合的方式，通過將生物質原料在生物質上吸式氣化聯產裝置中發生熱解、氣化反應產生生物質燃氣，解決了現有生物質氣化過程中存在燃氣出口溫度低、燃氣中焦油含量較多，生物質水分高造成了燃氣熱值低等問題。

為解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的：

本實用新型為一種低排放的生物質氣化多聯產再燃裝置，包括生物質上吸式氣化聯產裝置，所述生物質上吸式氣化聯產裝置燃氣出口連接燃氣增壓風機入口；所述燃氣增壓風機出口與循環流化床燃氣加熱爐相連；所述循環流化床燃氣加熱爐包括氣固分離器和返料器；所述循環流化床燃氣加熱爐上還連接有空氣鼓風機；所述氣固分離器出口與鍋爐相連；所述鍋爐的尾部連接有引風機；所述引風機出口與煙囪相連。

進一步地，所述循環流化床燃氣加熱爐的底部和返料器上均設有風帽。

進一步地，所述鍋爐包括鍋爐燃燒爐、受熱面、空氣預熱器和省煤器。

進一步地，所述鍋爐燃燒爐布置有一次風入口，二次風入口。

進一步地，所述受熱面布置在鍋爐燃燒爐上。

本實用新型的原理是：採用上吸式氣化爐和燃氣預熱結合的方式，通過將生物質原料在生物質上吸式氣化聯產裝置中發生熱解、氣化反應產生生物質燃氣。生物質燃氣溫度較低約為60-250℃，生物質焦油含量較高。生物質燃氣主要可燃成分為CO、H2、CH4、C2H4，其中CO的燃點為641～658℃，H2的燃點為400℃，CH4的燃點為650～750℃，C2H4的燃點為542～547℃。其混合的生物質燃氣燃點約在500℃。

低熱值低溫生物質燃氣增壓後送入循環流化床燃氣加熱爐，在低空氣係數下氧化燃燒，由於循環流化床具有極大的熱慣性和氣固劇烈摻混性，使燃氣溫度迅速提高至燃點溫度500℃以上，達到了熱力點火狀態，只要接觸空氣即可燃燒，生物質焦油在高溫下呈氣態。循環流化床燃氣加熱爐產生的高溫燃氣與高溫空氣在鍋爐燃燒爐內分級配風燃燒，通過調節混合高溫區域的還原性氣氛，降低局部高溫，並保證完全燃燒，利用布置受熱面進一步控制燃燒爐內溫度，抑制NOx生成，x包括1或2。

本實用新型具有以下有益效果：

1、本實用新型通過循環流化床燃氣加熱爐預熱生物質燃氣，先將生物質燃氣預熱至燃點以上再進行配風燃盡，相比於傳統燃燒器，降低了生物質燃氣溫度及熱值要求，擴大了可以利用於氣化的生物質種類及含水率。

2、本實用新型的多聯產再燃裝置燃燒穩定，避免了生物質燃氣波動造成的脫火、滅火現象。

3、本實用新型的多聯產再燃裝置在將生物質氣化時，將S元素固定在生物質炭中，有效降低生物質燃氣S元素含量。

4、本實用新型的多聯產再燃裝置能夠將氣化後的低溫低熱值的燃氣中的焦油在循環流化床燃氣加熱爐內完全裂解，避免了堵塞燃燒器的問題。

5、本實用新型的生物質氣化多聯產再燃工藝能夠大大降低NOx的排放，經燃燒組織後的NOx排放能夠控制在50mg/Nm3以內，提高燃料的環境保護過程。

當然，實施本實用新型的任一產品並不一定需要同時達到以上所述的所有優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的一種低排放的生物質氣化多聯產再燃裝置的示意圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1-生物質上吸式氣化聯產裝置，2-循環流化床燃氣加熱爐，3-鍋爐，4-燃氣增壓風機，5-空氣鼓風機，6-引風機，7-煙囪，201-氣固分離器，202-返料器，203-燃煤倉，301-鍋爐燃燒爐，302-受熱面，303-空氣預熱器，304-省煤器。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「開孔」、「上」、「下」、「厚度」、「頂」、「中」、「長度」、「內」、「四周」等指示方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的組件或元件必須具有特定的方位，以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

請參閱圖1所示，本實用新型為一種低排放的生物質氣化多聯產再燃裝置，包括生物質上吸式氣化聯產裝置1，生物質上吸式氣化聯產裝置1燃氣出口連接燃氣增壓風機4入口；燃氣增壓風機4出口與循環流化床燃氣加熱爐2相連；其中，循環流化床燃氣加熱爐2包括氣固分離器201和返料器202其中，循環流化床燃氣加熱爐2上還連接有空氣鼓風機5；氣固分離器201出口與鍋爐3相連；鍋爐3的尾部連接有引風機6；引風機6出口與煙囪7相連。

其中，循環流化床燃氣加熱爐2的底部和返料器202上均設有風帽，循環流化床燃氣加熱爐2一側的燃煤倉203提供熱量的供應。

其中，鍋爐3包括鍋爐燃燒爐301、受熱面302、空氣預熱器303和省煤器304。

其中，鍋爐燃燒爐301布置有一次風入口，二次風入口；目的在於，降低局部高溫抑制熱力型NOx產生，並保證混合充分，完全燃燒。

其中，受熱面302布置在鍋爐燃燒爐301上，目的在於，進一步控制生物質燃氣燃燒溫度，控制NOx生產。

該低排放的生物質氣化多聯產再燃裝置的加工工藝包括如下步驟：

步驟一，原料加入生物質上吸式氣化聯產裝置1氣化產生生物質燃氣和生物炭；生物炭從生物質上吸式氣化聯產裝置1下部排出，生物質燃氣經過燃氣增壓風機4加壓送入裝有耐磨床料的循環流化床燃氣加熱爐2；

步驟二，循環流化床燃氣加熱爐2內組織生物質燃氣與空氣的混合及燃燒，將燃氣加熱，高溫的燃氣經過氣固分離器201將固體分離，並被送入鍋爐3；

步驟三，高溫燃氣在鍋爐燃燒爐301內與空氣分級配風燃燒，產生低NOx高溫煙氣；

步驟四，將步驟三的高溫煙氣經過受熱面302、空氣預熱器303和省煤器304回收熱量後排放；

步驟五，空氣預熱器303回收的熱量用來加熱空氣，並被分級送入鍋爐燃燒爐優化燃燒。

其中，生物質含水率在1％-50％的範圍。

其中，生物質上吸式氣化聯產裝置生產的生物質燃氣溫度60-250℃，熱值450-1200kcal/Nm3。

其中，循環流化床燃氣加熱爐2出口燃氣溫度500℃-900℃的範圍。

實施例1

原料為竹片5cm，含水量35％，循環流化床燃氣加熱爐2加入耐磨床料，生物質上吸式氣化聯產裝置1氣化產生生物質燃氣，燃氣溫度約60℃，熱值680kcal/Nm3，生物質燃氣經過燃氣增壓風機4加壓送入裝有耐磨床料的循環流化床燃氣加熱爐2。循環流化床燃氣加熱爐2內組織生物質燃氣與空氣的混合及燃燒，將燃氣加熱至750℃。高溫的燃氣被送入鍋爐3，在鍋爐燃燒爐301內與預熱的高溫空氣分級配風燃燒。燃燒產生的高溫煙氣經過受熱面302、空氣預熱器303、省煤器304回收熱量後排放，排放尾氣中NOx含量為45mg/Nm3。

實施例2

原料為生物質顆粒料，含水量15％，循環流化床燃氣加熱爐2加入耐磨床料，生物質上吸式氣化聯產裝置1氣化產生生物質燃氣和生物炭，燃氣溫度約250℃，熱值1200kcal/Nm3，生物質燃氣經過燃氣增壓風機4加壓送入裝有耐磨床料的循環流化床燃氣加熱爐2。循環流化床燃氣加熱爐2內組織生物質燃氣與空氣的混合及燃燒，將燃氣加熱至900℃。高溫的燃氣被送入鍋爐3，在鍋爐燃燒爐301內與預熱的高溫空氣分級配風燃燒。燃燒產生的高溫煙氣經過受熱面302、空氣預熱器303、省煤器304回收熱量後排放，排放尾氣中NOx含量為40mg/Nm3。

實施例3

原料為秸稈，含水量30％，循環流化床燃氣加熱爐2加入耐磨床料，生物質上吸式氣化聯產裝置1氣化產生生物質燃氣和生物炭，燃氣溫度約140℃，熱值450kcal/Nm3，生物質燃氣經過燃氣增壓風機4加壓送入裝有耐磨床料的循環流化床燃氣加熱爐2。循環流化床燃氣加熱爐2內組織生物質燃氣與空氣的混合及燃燒，將燃氣加熱至500℃。高溫的燃氣被送入鍋爐3，在鍋爐燃燒爐301內與預熱的高溫空氣分級配風燃燒。燃燒產生的高溫煙氣經過受熱面302、空氣預熱器303、省煤器304回收熱量後排放，排放尾氣中NOx含量為38mg/Nm3。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「示例」、「具體示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

以上公開的本實用新型優選實施例只是用於幫助闡述本實用新型。優選實施例並沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該實用新型僅為所述的具體實施方式。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取並具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本實用新型的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本實用新型。本實用新型僅受權利要求書及其全部範圍和等效物的限制。