生物质气化发电原理

一、概况

生物质气化发电技术,简单地说,就就是将各种低热值固体生物质能源资源(如农林业废弃物、生活有机垃圾等)通过气化转换为燃气,再提供发电机组发电的技术。寻求利用生物质气化发电的方法,既可以解决可再生能源的有效利用,又可以解决各种有机废弃物的环境污染。正就是基于以上原因,生物质气化发电技术得到了越来越多的研究与应用,并日趋完善。

生物质气化发电,可归纳为下列几种方式:

从上图可以瞧出,生物质气化发电可通过三种途径实现:生物质气化产生燃气作为燃料直接进入燃气锅炉生产蒸汽,再驱动蒸汽轮机发电;也可将净化后的燃气送给燃气轮机燃烧发电;还可以将净化后的燃气送入内燃机直接发电。在发电与投资规模上,它们分别对应于大规模、中等规模与小规模的发电。

今天,在商业上最为成功的生物质气化内燃发电技术,由于具有装机容量小、布置灵活、投资少、结构紧凑、技术可靠、运行费用低廉、经济效益显著、操作维护简单与对燃气质量要求较低等特点,而得到广泛的推广与应用。

二、生物质气化内燃发电系统主要组成部分

生物质气化内燃发电系统主要由气化炉、燃气净化系统与内燃发电机等组成:

气化炉就是将生物质能由固态转化为燃气的装置。生物质在气化炉内通过控制空气供应量,而进行不完全燃烧,实现低值生物质能由固体向气态的转化,生成包含氢气(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、多碳烃(C n H m)等可燃成分的燃气,完成生物质的气化过程。

气化产生的燃气出口温度随气化炉型式的不同,在350℃～650℃之间,并且燃气中含有未完全裂解的焦油及灰尘等杂质,为满足内燃机长期可靠工作的要求,需要对燃气进行冷却与净化处理,使燃气温度降到40℃以下、焦油灰尘含量控制在50mg/Nm3以内,燃气经过净化后,再进入内燃机发电。

在内燃机内,燃气混合空气燃烧做功,驱动主轴高速转动,主轴再带动发电机进行发电。

生物质气化内燃发电就就是通过以上过程,将各种废弃物化废为宝,转化为优质电能,解决废弃物的污染与能源的合理利用问题。

三、本公司生物质气化内燃发电系统介绍

生物质气化内燃发电装置装机容量有160kW、200kW、400kW、600kW、800kW、1000kW等规格,最大输出功率可在1、4MW以上。

在200kW及以下发电规模情况下,气化炉一般采用下吸式固定床气化炉,典型的下吸式固定床气化发电装置如下图所示:

气化炉为下吸式固定床气化炉,可连续加料,连续出灰。料口在气化炉顶部,原料可从高位料仓放入,也可通过加料机提升进入气化炉内,灰渣由出渣机排出。

固定床气体发生炉装置实物图

燃气冷却采用可靠的多级水洗方式净化,以达到内燃机要求。内燃机就是6250柴油发电机变型设计产品,采用了为满足生物质气化气性能要求的低压缩比、机外单体的混合器结构以及简单可靠的电点火系统。

在发电规模较大的情况下,气化炉一般采用流化床。由于技术原因,单台内燃机最大输出功率为200kW,因而,在需要较大发电功率时,采取一台流化床气化炉同时拖动多台内燃机。下图为流化床气化发电工艺流程图。

流化床气化炉,气化效率高、容量大。原料为颗粒或经过粉碎的原料,旋风分离器将灰渣或颗粒杂质去除。气化炉出口温度约600℃～650℃,通过多级水洗的办法对燃气进行降温与除尘。采用多台200kW发电机并联方式发电。

流化床气化系统实物外观图