[发明专利]一种燃煤耦合生物质发电联产生物炭系统

说明书

本发明属于生物质利用领域，并公开了一种燃煤耦合生物质发电联产生物炭系统。该系统中给料装置用于将待处理的生物质原料进行预处理、筛分、储存和给料；气化装置包括气化炉和旋风分离器，用于将气化原料进行气化，并将生产的气化气通过旋风分离器送入热解装置；热解装置包括热解炉和增压风机，用于将热解原料进行热解，生成的热解气与气化气混合获得生物燃气，最后在燃煤锅炉中与煤粉进行混燃。本发明利用气化气的热量为热解反应提供能量的同时，利用热解料层充分过滤气化气中的颗粒物和粉尘，能够提高系统的稳定性，同时气化气能对热解炭起到一定的活化作用，达到连续稳定产出生物炭和高品位生物燃气的目的。

技术领域

本发明属于生物质利用领域，更具体地，涉及一种燃煤耦合生物质发电联产生物炭系统。

背景技术

生物质作为一种可再生能源，具有资源储量丰富、分布广泛、环境友好和碳中性等优点，其大规模利用可有效缓解化石能源使用带来的能源危机和环境污染。我国是农业大国，每年产生大量的农林废弃物，目前得以有效处置的生物质占比较低，大量的农林废弃物由于处置不当造成了一系列的问题，如秸秆露天焚烧造成的大气污染，粉碎还田造成的病害增多和粮食减产，木材直接燃烧造成的资源浪费等。农林废弃物的能源化利用不仅可以有效处置大量废弃资源，还可用于供热和发电，实现“能源与环境”的双赢。

常见的生物质发电技术包括生物质直燃技术、生物质与煤混燃技术、生物质气化燃烧技术等。近年来，生物质气化混煤燃烧技术因具有发电效率高、污染物排放低、可避免生物质灰的不利影响(积灰、结渣和腐蚀)、燃煤锅炉改造量小等显著优点，受到广泛关注。然而，现有的生物质气化技术直接应用于燃煤锅炉混燃还存在一定的局限性，如直接气化产生的燃气热值较低，会影响燃煤锅炉内部温度分布，带来燃烧不稳定的问题；燃气进入锅炉前需除尘、降温以满足增压风机的要求，造成能量损失和增加焦油析出的风险。另外部分高品质的生物质原料如木材、果壳等，直接气化混燃，并未充分开发其利用价值。相比较而言，热解产生的燃气热值较高，且能同时产生高品质生物炭，生物炭常用于污水净化、土壤改良、催化剂载体、电极材料等领域，具有很高的附加值，应用前景广阔。但传统的热解装置需要提供大量的热量，且产生的燃气量低。

因此为了实现生物质原料的有效利用，发挥其原料特性，生产出高品质生物炭，满足进一步加工为高附加值产品的需要，同时结合生物质气化生产高热值的生物燃气，与现有燃煤锅炉深度耦合发电，且实现系统能量自给，必须研发新式燃煤耦合生物质发电联产生物炭系统，充分结合生物质气化、热解技术的优点，实现生产高品质生物炭的同时与现有燃煤锅炉耦合发电。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种燃煤耦合生物质发电联产生物炭系统，其中通过将生物质原料进行分类并分别进行气化和热解，制得生物炭的同时能够获得与煤混燃的生物燃气，从而实现了燃煤耦合生物质发电联产生物炭，因而尤其适用于生物质再利用的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种燃煤耦合生物质发电联产生物炭系统，该系统包括给料装置、气化装置、热解装置和燃煤锅炉，其中：

所述给料装置包括预处理单元、气化炉给料单元和热解炉给料单元，所述预处理单元用于将待处理的生物质原料进行预处理，并将气化原料和热解原料分别送入所述气化炉给料单元和热解炉给料单元进行储存和给料；

所述气化装置包括气化炉和旋风分离器，所述气化炉与所述气化炉给料单元连接，用于将其送入的气化原料进行气化，生成气化气和气化灰渣，所述气化气通过旋风分离器送入所述热解装置，所述气化灰渣从所述气化炉的底部排出；

所述热解装置包括热解炉和增压风机，所述热解炉与所述热解炉给料单元连接，用于将其送入的热解原料进行热解，生成热解气和生物炭，所述热解气与所述热解炉下部通入的气化气混合获得生物燃气，所述生物燃气从所述热解炉的上部排出并通过增压风机送入所述燃煤锅炉，所述生物炭从所述热解炉的底部排出并进行收集；所述生物燃气在所述燃煤锅炉中与煤粉进行混燃。