生物質鍋爐

DZL快裝鍋爐系列

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散裝鍋爐


Ⅰ、生物質氣化的基本原理
    生物質氣化是在一定的熱力學條件下,將組成生物質的C—H化合物轉化為含CO和H2等可燃氣體的過程。供給空氣或氧氣,使生物質發生部分燃燒。有限地提供氧氣,使得生物質在氣化爐內不完全燃燒,發生氣化反應,生成可燃氣體——氣化氣。氣化過程只供給熱化學反應所需的那部分氧氣,而盡可能將能量保留在反應后得到的可燃氣體中,氣化后的產物是含H、CO和低分子烴類的可燃氣體。
在氣化爐出口,產出氣體成分主要為氮氣、一氧化碳、二氧化碳、氫氣、甲烷、焦油及少量其他烴類物質(CnHm)等,還有水蒸氣和少量灰分。其中由于空氣中含有79%的N2,它不參與氣化反應,在氣化氣中的含量達50%左右,卻稀釋了氣化氣中可燃組分的含量,因而降低了氣化氣的熱值。純氣化過程產生可燃氣的熱值為1060kcal/Nm3,而實際氣化產生的可燃氣的熱值要高于此理論值,根據生物質原料差異,一般為1200~1400 kcal/Nm3。
氣化爐氣化所生成的氣體中含有鉸多的灰塵、焦油和水分,必須要凈化,主要是去除燃氣中的灰分、固體顆粒、焦油及冷凝物等,凈化后的氣化氣中焦油及含灰量≤50mg/Nm3。焦油在高溫時呈氣態,與可燃氣體完全混合,而在低溫時(一般低于200℃)凝結為液態,分離和處理有一定難度。常用的凈化設備有旋風除塵器、噴淋水洗塔、汽水分離器、焦油過濾器等。凈化后的氣體即可供給內燃機發電使用。
    生物質氣化發電工藝流程:       
    在氣化爐中生成可燃氣體                  
         ↓                                        
    在燃氣凈化裝置中凈化可燃氣體                    
         ↓                                        
    凈化后的可燃氣體儲存于儲氣罐                    
         ↓                                        
    用燃氣內燃發電機組發電 

 

II、“太湖”生物質氣化發電系統設計特點
    國際上的氣化發電技術開發鉸早,但由于經濟性較差,目前主要的應用仍停留在示范和研究階段。以意大利IGCC示范項目為例,氣化發電系統投資成本高達25000元人民幣/kW,發電成本約1.20元/kWh,目前仍未進入市場。
我國從20世紀80年代也逐步研究發展了谷殼氣化發電技術,先后完成了從2.5~160kW的氣化設備的研制。氣化設備采用固定床結構,氣化效率低,發電功率增容受到極大制約;適用燃料單一,且受到地域和生物質原料供給的限制,滿足不了市場經濟需要,推廣應用受到限制。
     “太湖”鍋爐于2003年起,引進中科院技術并消化吸收。并于2007年起與廣州能源研究所合作開發,成功研制出200kW~6000kW的較大容量的循環流化床氣化鍋爐,適用燃料也從單一的谷殼到木屑、秸桿、棕櫚渣等生物質,并通過了江蘇省科委的專家驗收,逐步推向市場。氣化發電系統投資成本約為8000~10000元人民幣/kW,發電成本約0.50~0.60元/kWh。氣化爐效率75%以上,選用國產優質內燃機效率達35%以上,總的氣化發電效率在25%以上,明顯高于同容量的蒸汽輪機發電系統效率(20%左右),具備了產業化的基礎。“太湖”技術具有以下五個方面的創新點:
⑴采用內循環結構的循環流化床(XHL)生物質氣化爐,不用添加沙子(即無床料)下都能穩定運行,適應性好、處理規模大、負荷適應能力強和操作方便;
⑵由氣化爐底部吹入的、向上流動的強氣流使生物質的運行就像是液體沸騰一樣漂浮起來,具有氣、固接觸,混合均勻的特點,反應溫度一般為750~850℃。產氣能力可在較大范圍內波動,且氣化效率不會明顯降低。
     (3)移動床焦油裂解器技術,有效減少燃氣中焦油含量并提高氣化效率;
     (4)利用成熟的國產柴油機組開發出中低轉速的大型低熱值燃氣發電機組,降低發電設備對燃氣雜質的要求(焦油與雜質含量﹤50mg/N m3即可);
     (5)采用特種菌種,利用好氧、厭氧相結合的工藝方法處理焦油污水;
     (6)采用大型氣化爐、低熱值燃氣內燃機、余熱回收可構成聯合循環發電系統,在投資較低的條件下,大幅提高發電效率,最高達30%左右。

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