我国生物质气化耦合发电技术及应用探讨

  生物质原料经过多道工序处理后，达到气化炉的人料要求，生物质原料被输送至气化炉内，在气化炉内在高温、高压的作用下，产生含有C0, CH4, H2等低热值的混合可燃气体。从气化炉内出来的生物质燃气温度约为730 ℃，为实现热能的综合利用和便于生物质燃气的可靠计量，燃气需降温冷却到400℃-420 ℃，降温后的生物质燃气通过输送管道及加压系统送人煤粉锅炉燃烧室与煤混合燃烧。图2是生物质燃气与煤混合燃烧耦合发电的工艺流程图。

  按照工艺流程进行划分，生物质燃气耦合系统大致上可以分为生物质原料处理系统、循环流化床(CFB)气化炉、燃气降温系统、燃气加压输送系统、燃气成份监测及计量系统、生物质燃气耦合燃烧系统，及相应的电气、电控、热工保护及吹扫系统等。在上述构成系统中，循环流化床(CFB)气化炉、燃气降温系统、燃气加压输送系统、生物质燃气耦合燃烧系统是关键的技术环节。生物质燃气与煤混合燃烧耦合发电系统原理见图3。

  当不需换热器为外部提供生物质燃气降温产生的热量情况下，生物质循环流化床(CFB)气化炉可设计为双塔结构，即气化炉+冷却炉的双塔工艺，冷却炉有固定床式和流化床式两种应用方式。双塔工艺可利用生物质燃气降温产生的热量加热人炉生物质燃料，在消耗这部分热能的同时，提高生物质气化炉的热效率。图4是双塔气化炉工艺系统原理。

  循环流化床(CFB)气化炉由下部、上部及尾部三个部分所组成，内部设有耐热防磨内衬。气化炉结构与原理见图5。

  气化炉下部主要是炉膛区域，炉膛自下而上依次为风室、布风板、风帽、密相区、一次CFB悬浮段。密相区和一次CFB悬浮段是发生燃烧与气化反应的主要区域。

  气化炉上部主要是二次CFB悬浮段和循环流化床( CFB)气化炉炉顶。二次CFB悬浮段是保证气化反应充分的关键区域。

  气化炉尾部主要是气化炉旋风分离器，结构与传统旋风分离器相同，气化炉旋风分离器下部回料返回至气化炉下部密相区。分离器内部同样设有耐温防磨内衬。旋风分离器结构见图6。

  循环流化床(CFB)气化炉是生物质燃气耦合发电技术的核心设备，气化炉一般都会采用床下油点火或天然气点火。在进风室的风道内布置了0#轻柴油点火燃烧器，正常运行时，气化炉炉膛温度始终控制在700℃-730 ℃ ,并且控制气化风量，使炉膛区域内呈现高温少氧环境，生物质燃料在此通过十馏热解及化学氧化反应后产生含有一氧化碳、氢气、甲烷等气体成分的生物质燃气。燃气能在炉膛内停留5-6秒，保证高气化效率，然后高温燃气夹带固体粒子进入气化炉旋风分离器进行气固分离。

  气化炉排渣采用十式排渣，有两个排放点。一个是气化炉下部密相区排渣管排放，这是正常运行中的主要排渣点。另一个是通过分离器下部设置的旁路排放装置排放，该排放点属于备用和辅助排放点。

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