[发明专利]一种生物质气化发电的方法

说明书

技术领域

本发明涉及清洁能源领域，特别是涉及一种生物质气化发电的方法。

背景技术

生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，他是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。我国生物质能源极为丰富，全国农作物秸秆年产生量约6亿吨，大约3亿吨可作为燃料使用，折合约1.5亿吨标准煤，林木枝桠和林业废弃物年可获得量约9亿吨，大约3亿吨可作为能源利用，折合约2亿吨标准煤，目前我国生物质资源可转换为能源的潜力约8亿吨标准煤。

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，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。生物质气化发电过程包括3个方面：(1)生物质气化，把固体生物质转化为气体燃料；(2)气体净化，气化出来的燃气都含有一定的杂质，包括灰分、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证燃气发电设备的正常运行；(3)燃气发电，利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电。生物质气化发电技术取得了一定的经济、社会、环境效益，但技术上也存在不足，如气化所得的生物质燃气热值利用率低，小中型生物质发电系统总效率只有25％～35％,(吴创之等生物质发电技术分析比较，可再生能源，200826(3)34-37)；燃气中焦油含量高，造成后系统堵塞和腐蚀等，这些严重限制了生物质气化发电技术的应用。

发明内容

本发明的目的就是解决上述现有技术出现的问题，提供一种生物质气化发电的方法，以解决废弃生物质材料的处理，又获得效益可观的电能。

为此，本发明公开了一种生物质气化发电的方法，包括下列步骤：

将生物质材料通过压缩机压制成能量块或颗粒；

所述能量块或颗粒经过工况为高于1.2大气压的富氧条件、温度1100～1200℃的可燃气体燃烧段，瞬间干燥、预热后落到生物质气化段；

在生物质气化段，工况为隔绝空气、900～1000℃下，所述能量块或颗粒被气化为可燃气体；

所述可燃气体直接进入可燃气体燃烧段燃烧，使可燃气体燃烧段达温度1100～1200℃；

生物质气化段和/或可燃气体燃烧段的热量加热工质；

所述工质至发电装置，产生电能。

本发明的创新点在于本发明工况温度上高下低(上：可燃气体燃烧段1100～1200℃，下：生物质气化段900～1000℃)，完全不同于现有技术中上吸式固定床气化炉上低下高(干燥层100～250℃，热解层300～800℃，还原层900℃，氧化层1200℃)，将生物质气化和可燃气体富氧燃烧整合一体，利用生物质气化产生可燃气体富氧燃烧，形成高温，其一部分热量供给生物质快速高温气化，其他热量加热工质用于发电，保证了热量利用率高，同时产生可燃气体焦油含量极低，避免燃烧结焦现象。

在一些实施例中，所述生物质材料为秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料或农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物，其中优选为秸秆和酒糟。

在一些实施例中，所述能量块或颗粒包括生物质材料和添加剂，其所述添加剂含量为总重量的1％～5％；所述添加剂包含下列占添加剂总重量百分比的组分：氢氧化钙40％～65％、硝酸钾5％～15％、硝酸铵15％～30％、二氧化锰0.1％～1.5％、氯酸钾8％～20％、硝酸钠0.5％～2％、乙二胺四乙酸0.1％～1.5％、六次甲基四胺0.1％～1.5％。

在一些实施例中，所述添加剂包含重量百分比0.1％～2％的焦油裂解催化剂，如白云石、镍基催化剂、高碳烃或低碳烃水蒸气重整催化剂、方解石、菱镁矿以及混合基催化剂等。

在一些实施例中，所述工质为水或有机工质，优选为水。

在一些实施例中，所述发电装置为汽轮机或螺杆膨胀机，优选为螺杆膨胀机，其特点为对蒸汽的要求宽泛，理论上摄氏八十度以上的热水就可以驱动，蒸汽品质越好其运行效率越高。

另一方面，本发明还公开了一种一步式蒸汽发生炉，其包括炉体和燃烧床，炉体顶部设置有进料口，所述燃烧床位于炉体腔中央，燃烧床的嘴顶部有富氧喷气口，所述炉体腔被燃烧床分界为可燃气体燃烧段和生物质气化段，所述生物质气化段的炉体由水冷壁夹套包围，所述水冷壁夹套设置有进水口和蒸汽出口。