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燃煤耦合生物质发电工艺技术方案

一、气化技术简介

1.1生物质气化原理

生物质气化是把生物质转化为可燃气的技术。生物质

气化一般经历如下几个阶段:

(1)干燥过程:生物质原料加入反应器后,首先被

加热,析出生物质所含的水份。

(2)热解过程:当温度上升到200~250℃,生物

质组分开始发生热分解,大分子的碳氢化合物的化合链被

打破,析出生物质的挥发份。留下残碳和灰份构成进一步

反应的床层。热解过程是一个非常复杂的物理化学过程,

随加热速率、温度和热解气氛的不同,热解产物的差别很

大。

(3)燃烧过程:在有氧气(空气)参与的气化过程

中,氧气与热解生成的挥发份和残碳发生燃烧反应,释放

出热量来维持热解过程和还原反应所需热量。

(4)还原反应:还原反应主要发生在燃烧后的水蒸

汽和二氧化碳与碳之间,通过还原反应,碳进一步转化为

一氧化碳和甲烷等可燃气体。

1.2生物质气化工艺分类

生物质气化工艺根据气化介质不同,可分为:

(1)空气气化:以空气作为气化介质的气化过程。

空气中的氧气与生物质中的可燃组分通过氧化反应,放出

热量,为气化反应的其他过程如热分解与还原反应提供所

需的热量,整个气化过程是一个自供热系统。空气气化是

所有气化过程中最简单、最经济也最容易实现的形式。

(2)氧气气化:是指以纯氧作为气化介质的气化过

程。其原理与空气气化相同,由于没有惰性气体N,在

2

与空气气化相同的当量比下,气化反应温度提高,反应速

率加快,反应容积减小,热效率提高,气体热值提高一倍

以上。缺点是需要一套昂贵的制氧设备。

(3)空气—水蒸汽气化:是以空气和水蒸汽同时作

为气化介质的气化过程。气化所需的一部分氧气可由水蒸

汽提供,减少了空气的消耗量,并生成了更多的H及碳

2

氢化合物。

1.3生物质气化炉

气化炉是生物质气化工艺中最核心的设备,气化反应

器可分为:固定床气化炉、流化床气化炉(包括鼓泡流化

床和循环流化床气化炉)、气流床气化炉。流化床因其是

一种气固两相接触充分,有温度均匀,传热传质强烈,易

于放大等特性,因此在燃烧、气化、催化裂解等多种工业

过程中得到了广泛的应用。目前世界上比较大型的生物质

气化反应装置基本都采用流化床或循环流化床作为反应炉。

二、气化技术路线介绍

2.1气化工艺技术路线

采用生物质高速循环流化床气化装置技术,其路线如

下:破碎好的生物质原料在高速循环流化床气化装置中完

成高效气化,产生燃气经过除尘后以热燃气的方式直接送

入大型电站锅炉燃烧,利用燃煤发电厂发电系统实现高效发

电。气化工艺包括生物质储存与上料系统、生物质高速循

环流化床气化炉系统、热燃气输送系统、燃气入炉再燃系

统、气力输灰系统和自动控制系统等。

生物质上料系统

存储在料棚中的生物质物料经装载车运送至电振动筛

网落入地下料仓,经分配螺旋给料机转送到带式输送机上

送至炉前料仓,在仓壁振动器和拨料器的作用下落入变频

绞龙经星型给料器和高速绞龙,最终进入气化炉炉膛完成

高效气化。

生物质气化系统

鼓风机吸入的空气送入炉膛,与生物质高效气化经分

离器分离和除尘器除尘后送入燃气——导热油——凝结

水换热器冷却至约400℃,冷却后的高温烟气经高温燃气

引风机送至发电机组锅炉燃烧。正常运行时,符合发电锅

炉的安全保护要求。

气力输灰系统

在气化炉除尘旋风分离器下部的中间灰仓下部设置仓

泵将灰直接输送到灰库后再用汽车运至相关综合利用场所,

异常状态时部分剩余灰送到煤渣场暂存。

气化工艺系统流程简图如图所示:

气化工艺技术路线简图

技术路线的特点及优势

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