[发明专利]一种两段式生物质气化发电系统的启停方法

说明书

本发明公开了一种两段式生物质气化发电系统启停炉运行的方法，生物质原料至少依次经过热解工艺段与气化工艺段，产生合成气体用于发电，包括如下步骤：步骤S1，起炉过程中所述热解工艺段与所述气化工艺段同时起炉；步骤S2，停炉过程中，所述热解工艺段与所述气化工艺段依次停炉。本发明的两段式生物质气化发电系统启停炉运行的方法直接利用含有高品位热能的合成气体提供生物质热解所需热量，利用本发明提供的方法能够实现两段式生物质气化发电系统由完全冷状态平稳的向热运行状态启动，实现两段式生物质气化炉的平稳启炉，可较快使机组投入生产，还可以应对不同级别事故执行不同操作，在保证安全的前提下降低由于停炉带来的经济损失。

技术领域

本发明涉及生物质气化发电系统，特别涉及一种两段式生物质气化发电系统。

背景技术

生物质发电作为碳中性的清洁能源利用技术，被广泛应用于替代煤炭燃烧等传统化石燃料机组，是理论和实践反复验证可有效减少CO2排放、环境友好的消纳农林废弃物的技术手段。特别是生物质气化发电技术，配合燃气内燃机，具有发电效率高、机组规模灵活、燃料适应性好、建设周期短等优点，解决生物质直燃电厂在原料收储困难、运输成本过高的天然掣肘，使得生物质气化发电技术有望进一步推动生物质能大规模的产业经济利用。

由于生物质成型燃料通常含有超50％以上挥发分，在进行热化学转化过程时会生成大量含有酮、酚、醛等结构复杂、分子量大的含氧有机化合物，另外还伴生有苯类衍生物、多环芳烃等。因其组分非常复杂，在450℃以下时生物质合成气体中将有大量焦油冷凝析出，可使沿程管路阻力增大、内燃机运行恶化，甚至会造成换热器堵塞、内燃机寿命缩短等恶果，严重影响设备无故障工作时间和机组运行经济性。针对上述特性开发适用于内燃机发电的生物质低焦油气化技术迫在眉睫。目前低焦油气化技术主要是将原料的热解段与气化段分开，使原料在热解阶段即实现焦油完全析出，并利用焦油燃烧产生的高温烟气参与生物质炭的气化。

现有技术中，例如，专利文献(CN103642530B)公开了一种反烧式煤炭气化炉装置及工艺，利用干馏系统对燃料单独热解，富含焦油的热解气在反烧供热系统中燃烧，产生的高温烟气再送至气化炉进行炭气化反应，生成燃气经降温、净化后送至用户端。专利文献(CN105542858B)公开了一种低焦油生物质气化发电系统，高温飞灰与生物质原料在热解筒内混合，利用固-固换热使原料完全热解，利用灰分管将析出热解气后的活性焦输送进气化炉内形成积灰炭层，热解气由热解筒尾部上开口出逸出，并在向下流动中完全燃烧生产活性焦气化所需高温烟气，合成气体经净化处理后送至内燃机发电。然而，上述现有技术中，都采用将热解气从热解段抽出，燃尽后再送入气化段，这样只能利用烟气与炭层的对流换热，炭层温度较低，气化反应不够强烈。专利文献(CN105273762B)公开了一种生物质气化回热循环发电系统，通过换热器与管路布置，利用高温合成气体及内燃机排烟对送风预热，提高机组热效率。然而，生物质原料与高温飞灰直接混合，会降低活性焦的含碳量，降低气化反应强度；生物质飞灰中含有大量碱金属，腐蚀性强，不断内部循环会加快设备腐蚀；热解筒尾段横插入气化炉喉口上部，热解筒金属材料的耐高温性也将影响设备使用可靠性。此外，高温合成气体和烟气仅对常温送风进行加热，严重浪费高品位热能。

不同于传统的整体气化工艺，分段式气化技术对生物质原料热解段和气化段的温度和气氛环境有不同的要求，而目前对于分段式生物质气化发电系统的工艺较少有讨论。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本领域亟待解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种两段式生物质气化发电系统启停炉运行的方法，包括，生物质原料至少依次经过热解工艺段与气化工艺段，产生合成气体用于发电，其中，包括如下步骤：

步骤S1，起炉过程中，所述热解工艺段与所述气化工艺段同时起炉；

步骤S2，停炉过程中，所述热解工艺段与所述气化工艺段依次停炉。

进一步地，所述起炉过程包括依次进行的以下步骤：