專利名稱：再生能源發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，尤其是一種再生能源發(fā)電系統(tǒng)，屬于發(fā)電設施技術領 域。
背景技術：
利用秸稈等生物質(zhì)發(fā)電既有效利用了可再生能源發(fā)電，又解決了生物質(zhì)隨意廢棄 或銷毀造成的環(huán)境污染一舉兩得，因此備受關注。近年來，以下專利申請分別披露了相關技術方案。名稱為《生物質(zhì)的碳化和氣化以 及發(fā)電裝置》、申請?zhí)枮镃N200510056829. 4的中國專利申請公開了一種將包括廢生物質(zhì)的 生物質(zhì)進行氣化的方法，該方法包括以下步驟首先碳化生物質(zhì)，然后將來自碳化器的碳和 裂解氣分別送到兩級氣化器的高溫氣化部分和氣體轉化器部分。氣化劑被連續(xù)地送到氣化 部分，并間歇地送到氣體轉化器，以在氣體轉化器段保持避免焦油形成所需要的溫度。多個 碳化室是輪流地進行操作。當碳化/氣化裝置用來向電力發(fā)電機組提供燃料時，來自發(fā)電 裝置的廢熱被送回到碳化器，并且可以通過交換來自從氣化器出口輸送到發(fā)電廠的氣體的 熱量得到補充。此外，名稱為《生物質(zhì)高溫熱解氣化發(fā)電系統(tǒng)》、申請?zhí)枮镃N200910071440.5 的中國發(fā)明專利申請公開了一種生物質(zhì)高溫熱解氣化發(fā)電系統(tǒng)，包括按系統(tǒng)流程設置的生 物質(zhì)物料倉、螺旋給料機、生物質(zhì)旋風高溫熱解氣化爐、生物質(zhì)氣排出管、生物質(zhì)氣余熱利 用蒸汽發(fā)生器、生物質(zhì)氣余熱利用空氣加熱器、生物質(zhì)氣除塵器、水環(huán)式真空泵、生物質(zhì)氣 儲氣罐、內(nèi)燃機和發(fā)電機，以及高速氣體燃料燃燒器、啟動階段燃料氣罐、羅茨鼓風機、給水 泵和灰渣池。在運行時，被高溫生物質(zhì)氣的余熱加熱的空氣和生物質(zhì)氣在高速氣體燃料燃 燒器內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫低氧煙氣，并噴入生物質(zhì)旋風高溫熱解氣化爐，與爐內(nèi)的生物質(zhì)物料 混合、使其發(fā)生熱解氣化，生成1600°C以上的低焦油含量的生物質(zhì)氣，然后，利用以內(nèi)燃機 為動力的發(fā)電機發(fā)電。以上現(xiàn)有技術雖各有優(yōu)點，但系統(tǒng)構成尚不夠完善，存在生物質(zhì)氣未經(jīng)提純處理 因此發(fā)電效率不高，以及過程中產(chǎn)生的熱能未能充分利用等不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于針對上述現(xiàn)有技術存在的缺點，通過合理配置系統(tǒng)、創(chuàng)新 部分設備，提出一種可以充分利用系統(tǒng)熱能的再生能源發(fā)電系統(tǒng)，從而實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明進一步的目的在于，通過可以提提高產(chǎn)氣發(fā)電利用效率的再生能源發(fā)電系 統(tǒng)。為了達到以上首要目的，本發(fā)明的再生能源發(fā)電系統(tǒng)主要由高溫反應釜、高溫換 熱器、水冷鍋爐、布袋除塵器、水霧捕集器、儲氣罐以及燃氣發(fā)電機組構成；所述高溫反應釜 的管狀輸送通道進端上方具有進料口；所述輸送通道的前段外圍包有形成環(huán)狀夾倉的外 管，所述外管的下部具有廢熱氣進口，上部具有廢熱氣出口 ；所述輸送管道的后段下部圍有 圓弧外殼，形成月牙形截面的熱氣通道，所述熱氣通道鄰近進端的一端具有熱氣進口，鄰近出端的一端具有熱氣出口；所述輸送通道的出端上方具有合成氣體出口；所述合成氣體出 口經(jīng)串聯(lián)的高溫換熱器、水冷鍋爐、布袋除塵器、水霧捕集器后，接至儲氣罐的進口，所述儲 氣罐的出口接燃氣發(fā)電機的燃料入口 ；所述發(fā)電機的燃燒廢氣出口接高溫反應釜的廢熱氣 進口 ；所述高溫換熱器的換熱空氣出口接所述高溫反應釜的熱氣進口。為了達到進一步的目的，所述高溫反應釜和高溫換熱器之間還串接有重整反應
^r ο本發(fā)明的系統(tǒng)利用農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)，輸送到高溫反應釜后，在一定溫度(通 常約600°C )以及完全缺氧或有限氧供給條件下，在釜內(nèi)發(fā)生復雜的熱解反應，及傳熱、傳 質(zhì)過程，生物質(zhì)熱解為液體生物油、可燃氣體和固體碳三種產(chǎn)物。其中，生物質(zhì)液體油揮發(fā) 為氣體，隨農(nóng)作物的可燃氣一起成為初級合成氣化氣。之后，經(jīng)過重整反應等后續(xù)處理，成 為提純的合成氣體，供燃氣發(fā)電機作為能源，從而變廢為寶。本發(fā)明的系統(tǒng)由于采用高溫反應釜的二級加熱結構設計和合理配置，使系統(tǒng)一旦 啟動后，就可以利用燃氣發(fā)電機的廢氣熱量供給反應釜第一級的生物質(zhì)預熱，再利用換下 的生物質(zhì)氣化反應熱量供給反應釜的第二級加熱，從而形成自循環(huán)，充分利用熱能，既可以 顯著節(jié)能，又有利于環(huán)保。此外，在高溫反應之后配置重整反應釜，可以借助初級合成氣化 氣自身的熱量，通過重整反應，完成焦油的裂解，轉化為高能效的氣化合成氣體，從而顯著 提高發(fā)電時的利用效率。有關重整反應的詳情，參見申請?zhí)枮?00910010284的中國專利文 獻，本文不另贅述。


下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。圖1為本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)結構示意圖。圖2為圖1實施例中高溫反應釜的結構示意圖。圖3和圖4分別為圖2的A-A和B-B剖視圖。圖5為圖1實施例中高溫換熱器的結構示意圖。圖6和圖7分別為圖5的側視和俯視圖。圖8為圖5中的列管截面示意圖。
具體實施例方式實施例一本實施例的再生能源發(fā)電系統(tǒng)如圖1所示，主要由高溫反應釜B、重整反應釜C、高 溫換熱器D、水冷鍋爐E、布袋除塵器F、水霧捕集器G、儲氣罐I以及燃氣發(fā)電機L組構成。其中水冷鍋爐E可以選購SGC_20m3水冷鍋爐(泰州新斯大鍋爐有限公司)、布袋除 塵器F可以選購BDCC布袋除塵器(江蘇海華機械有限公司)、儲氣罐I可以選購CG-II儲 氣罐(河北森泰鍋爐有限公司)，而燃氣發(fā)電機L可選購PG653IB 1000KW(美國GE公司)。 重整反應釜和水霧捕集器的結構可以參見申請?zhí)柸缦碌闹袊鴮＠墨I200680023249.8、 03116945. 7,200410047936. 6。高溫反應釜B是秸稈烤培、提取秸稈可燃氣體的專用設備，主要由輸送螺旋、一級 加熱夾套、二級加熱夾套、灰斗、螺旋攪拌等機構組成。具體結構如圖2、2、4所示，含有具有進端IN和出端OUT的管狀輸送通道Bi，該輸送通道的進端上方具有進料口 B2，進料口 B2 下的輸送通道Bl中裝有螺旋輸送機B3外段B3-1，螺旋輸送機B3內(nèi)段B3-2對應的輸送通 道Bl外圍包有形成環(huán)狀夾倉B4的外管B4-1，構成一級加熱夾套預熱段。外管B4-1的下部 具有廢熱氣進口 B4-2，上部具有廢熱氣出口 B4-3。廢熱氣進口 B4-2鄰近進端，廢熱氣出口 B4-3遠離進端。螺旋輸送機Bl出口至出端之間的輸送管道下部圍有圓弧外殼B5-1，形成 月牙形截面的熱氣通道B5，構成二級加熱夾套焙燒段。熱氣通道B5鄰近進端的一端具有熱 氣進口 B5-2，鄰近出端的一端具有熱氣出口 B5-3。熱氣通道B5與輸送通道Bl之間具有蜂 窩狀的通孔B5-4，因而使熱氣可以通過通孔B5-4均勻進入輸送通道Bl內(nèi)(參見圖4)。輸 送通道Bl的出端上方具有合成氣體出口 B6。輸送通道Bl的出端下方具有卸灰裝置。該卸 灰裝置由垂直朝下的卸灰管道B7以及水平設置在卸灰管道7底部并與之相通的水平卸灰 管B8構成，水平卸灰管B8中裝有螺旋輸出機B9。高溫換熱器如圖5至圖8所示，罐狀殼體Fl的外殼中部由隔板F2分隔成高溫腔 F3和出氣腔F4，上部具有位于殼體內(nèi)的冠狀回流腔F5。高溫腔F3開有高溫介質(zhì)進口 F6， 出氣腔4開有高溫介質(zhì)出口 F7。高溫腔F3和高溫介質(zhì)進口 F6內(nèi)壁襯有作為隔熱層的耐火 磚，從而避免高溫氣體直接與換熱器鋼體接觸。頂部通過第一組垂直列管F8與回流腔F5連 通。高溫腔F3具有由高溫介質(zhì)進口 F6至第一組列管F8下端的傾斜導流板F11。回流腔F5 通過第二組列管F9與出氣腔F4連通。殼體中部具有形成夾倉F13的外圍層F10。外圍層 FlO開有穿過傾斜導流板Fll底部的換熱空氣進口 F12，高溫介質(zhì)進口 F6和其出口 F7均穿 過夾倉F13，這樣不僅可以抑制導流板以及高溫介質(zhì)進、出口管壁的溫度，而且有利于換熱。 夾倉F13上部通過鄰近列管根部的徑向通道與上部殼體和冠狀回流腔F5之間形成的上腔 室F14相通，一級熱交換后的冷空氣從下部夾倉輸出后，在管束根部橫切輸入進行熱交換。 上腔室背離冷氣進口 F12的一側開有換熱空氣出口 F15。殼體下部為與出氣腔F4連通的錐 形積灰斗F16。這樣，可以使高溫介質(zhì)中所含雜質(zhì)在熱交換輸出之前沉積。高溫反應釜B的合成氣體出口接重整反應釜C的入口，重整反應釜的出口接高溫 換熱器D的入口，高溫換熱器的出口接水冷鍋爐E的入口，水冷鍋爐的出口接布袋除塵器F 的入口，布袋除塵器的出口接水霧捕集器G的入口，水霧捕集器的出口接儲氣罐I的進口， 儲氣罐的出口接燃氣發(fā)電機J的燃料入口，從而形成串聯(lián)關系。發(fā)電機J的燃燒廢氣出口 接至高溫反應釜B的廢熱氣進口 ；高溫換熱器D的換熱空氣出口接至高溫反應釜B的熱氣 進口。此外，高溫反應釜B、重整反應釜C、高溫換熱器D以及布袋除塵器F底部的出灰口 分別接至灰倉H，集中輸出。本實施例系統(tǒng)啟動后的運行步驟如下1、將秸稈等農(nóng)作物廢棄的生物質(zhì)從進料斗A由輸送機送入高溫反應釜B的進料 Π ；2、生物質(zhì)在高溫反應釜B輸送過程中先后被來自燃氣發(fā)電機的廢氣和來自高溫 換熱器的換熱空氣預熱和焙燒，發(fā)生碳化反應，生成初級氣化氣體輸往重整反應釜C，碳化 后的秸稈等生物質(zhì)輸入灰倉。3、在重整反應釜內(nèi)，溫度約1200°C的初級氣化氣在聚自由基的催化作用下發(fā)生重 整反應，完成焦油的裂解，轉化為合格更高能量的合成氣，輸出到高溫換熱器；
4、從重整反應釜C輸出時約1150°C合成氣在高溫換熱器D與輸入的換熱空氣進 行熱交換，冷卻至約800°C送入水冷鍋爐E，換熱空氣出口約600°C的熱氣接至高溫反應釜B 的熱氣進口，作于加熱碳化生物質(zhì)；5、約800°C的合成氣進入水冷鍋爐E后，與水熱交換后，進一步進行冷卻至約 200°C后輸送到布袋除塵器F，換下的余熱可以作生活熱水供應；6、合成氣進入布袋除塵器F后經(jīng)除塵處理，進一步提高了氣體純度后送入水霧捕 集器G;7、除塵純化后的合成氣經(jīng)水霧捕集除濕后，進入儲氣罐I ；8、儲氣罐I輸出合成氣作為燃氣機發(fā)電的燃料；9、燃氣發(fā)電機以燃氣產(chǎn)生的動力發(fā)電輸出電能，同時合成氣燃燒后約600°C的廢 熱氣接至供高溫反應釜B的廢熱氣進口，供生物質(zhì)預熱；10、高溫反應釜B以及重整反應釜C、高溫換熱器D、布袋除塵器F產(chǎn)生的生物質(zhì)碳 收集后供煉鋼企業(yè)使用。以上整個再生能源發(fā)電系統(tǒng)的熱能盡可能重復循環(huán)，得到充分利用，具有顯著的 節(jié)能環(huán)保效果。各處氣體溫度的波動范圍宜控制在上下50°C?？傊?，本實施例的再生能源發(fā)電系統(tǒng)利用農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)，經(jīng)粉碎、烘干，機 械輸送、進入高溫反應釜。在高溫反應釜中，秸稈在高溫條件下，發(fā)生分解反應，農(nóng)作物秸稈 熱解在完全缺氧或有限的氧供給條件下熱解為液體生物油、可燃氣體和固體作物碳的三種 產(chǎn)物的過程。在釜內(nèi)熱解過程中，會發(fā)生一系列的復雜化學反應過程及傳熱、傳質(zhì)過程。在 一定的溫度條件下，農(nóng)作物液體油揮發(fā)為氣體，隨農(nóng)作物的可燃氣一起成為合成氣體。從高 溫反應釜輸入重整反應釜，進一步提純合成氣體，便于供燃氣發(fā)電機使用。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形 成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權利要求
一種再生能源發(fā)電系統(tǒng)，主要由高溫反應釜、高溫換熱器、水冷鍋爐、布袋除塵器、水霧捕集器、儲氣罐以及燃氣發(fā)電機組構成；其特征在于所述高溫反應釜的管狀輸送通道進端上方具有進料口；所述輸送通道的前段外圍包有形成環(huán)狀夾倉的外管，所述外管的下部具有廢熱氣進口，上部具有廢熱氣出口；所述輸送管道的后段下部圍有圓弧外殼，形成月牙形截面的熱氣通道，所述熱氣通道鄰近進端的一端具有熱氣進口，鄰近出端的一端具有熱氣出口；所述輸送通道的出端上方具有合成氣體出口；所述合成氣體出口經(jīng)串聯(lián)的高溫換熱器、水冷鍋爐、布袋除塵器、水霧捕集器后，接至儲氣罐的進口，所述儲氣罐的出口接燃氣發(fā)電機的燃料入口；所述發(fā)電機的燃燒廢氣出口接高溫反應釜的廢熱氣進口；所述高溫換熱器的換熱空氣出口接所述高溫反應釜的熱氣進口。
2.根據(jù)權利要求1所述的再生能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述高溫反應釜和高溫換 熱器之間還串接有重整反應釜。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的再生能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述熱氣通道與輸送 通道之間具有蜂窩狀的通孔。
4.根據(jù)權利要求3所述的再生能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述廢熱氣進口鄰近所述 進端，所述廢熱氣出口遠離所述進端。
5.根據(jù)權利要求4所述的再生能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述輸送通道的出端下方 具有卸灰裝置；所述卸灰裝置由垂直朝下的卸灰管道以及水平設置在卸灰管道底部并與之 相通的水平卸灰管構成。
6.根據(jù)權利要求3所述的再生能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述高溫換熱器具有罐狀 殼體，所述殼體中部由隔板分隔成高溫腔和出氣腔，上部具有位于殼體內(nèi)的冠狀回流腔；所 述高溫腔開有高溫介質(zhì)進口，出氣腔開有高溫介質(zhì)出口 ；所述高溫腔內(nèi)壁襯有隔熱層，頂部 通過第一組列管與所述回流腔連通；所述回流腔通過第二組列管與所述出氣腔連通；所述 殼體中部具有形成夾倉的外圍層；所述外圍層開有換熱空氣進口，所述夾倉上部與上部殼 體和冠狀回流腔之間形成的上腔室相通；所述上腔室開有換熱空氣出口。
7.根據(jù)權利要求6所述的再生能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述高溫腔具有由高溫介 質(zhì)進口至第一組列管下端的傾斜導流板。
8.根據(jù)權利要求7所述的再生能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述換熱空氣進口穿過傾 斜導流板底部；所述高溫介質(zhì)進口和高溫介質(zhì)出口均穿過夾倉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種再生能源發(fā)電系統(tǒng)，屬于發(fā)電設施技術領域。該系統(tǒng)主要由高溫反應釜、高溫換熱器、水冷鍋爐、布袋除塵器、水霧捕集器、儲氣罐以及燃氣發(fā)電機組構成；高溫反應釜的合成氣體出口經(jīng)串聯(lián)的高溫換熱器、水冷鍋爐、布袋除塵器、水霧捕集器后，接至儲氣罐的進口，儲氣罐的出口接燃氣發(fā)電機的燃料入口；發(fā)電機的燃燒廢氣出口接高溫反應釜的廢熱氣進口；高溫換熱器的換熱空氣出口接高溫反應釜的熱氣進口。本發(fā)明可以充分利用熱能，既顯著節(jié)能，又有利于環(huán)保。
文檔編號C10J3/72GK101962578SQ20101050952
公開日2011年2月2日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權日2010年10月15日
發(fā)明者楊裕能 申請人:南通海鷹機電集團有限公司