一种抽锅炉烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合发电系统

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，具体是一种抽锅炉烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合发电系统。

背景技术

生物质资源是一种重要的可再生清洁能源，采用生物质替代部分燃煤，能有效减少化石燃料的消耗，同时能有效降低二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等污染物的排放。

燃煤电厂直燃耦合生物质发电经过多年的发展，独立掺烧技术以其对煤粉锅炉制粉系统最小的影响、能实现较大的掺烧比例，受到市场的青睐。其主要的工艺路线是将生物质燃料破碎或制粉后，由独立的输送系统送入煤粉锅炉进行耦合燃烧。

生物质燃料具有极易着火和燃尽的特性，为了防止燃料自燃，生物质送粉温度通常控制在50℃以内。随着掺烧比例增加，直接送入炉内冷风量增加，进入空预器吸热的冷风量减少；另一方面，掺烧生物质后，燃烧产生的烟气量增加，从而进入空预器的风烟比失调，将导致排烟温度升高，最终导致锅炉效率下降。

为保证燃煤锅炉掺烧生物质的经济效益，急需一种适用于生物质燃料高效安全的输送系统，既保证燃料输送安全性，又能提高入炉燃料一次风粉温度，减轻掺烧对锅炉的负面影响，保证锅炉安全经济运行。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种抽锅炉烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合发电系统，解决现有技术存在的难以兼顾燃料输送安全性和锅炉效率等问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种抽锅炉烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合发电系统，包括依次连通的生物质燃料预处理系统、燃料气力输送系统、锅炉本体及烟气净化系统、烟气再循环系统，烟气再循环系统与燃料气力输送系统连通。

作为一种优选的技术方案，锅炉本体及烟气净化系统包括燃烧器、锅炉、脱硝装置、空预器、热二次风管道、锅炉尾部烟气净化装置，燃料气力输送系统、燃烧器、锅炉、脱硝装置、空预器、锅炉尾部烟气净化装置依次连通，空预器与燃烧器通过热二次风管道连通。

作为一种优选的技术方案，锅炉本体及烟气净化系统还包括与空预器连通的送风机。

作为一种优选的技术方案，烟气再循环系统包括烟气循环风机、烟气循环管道、除尘器、第一支路、第二支路，脱硝装置与空预器之间的连接管路、除尘器、第一支路、烟气循环管道、烟气循环风机依次连通，除尘器、锅炉尾部烟气净化装置、第二支路、烟气循环管道、烟气循环风机依次连通。

作为一种优选的技术方案，烟气再循环系统还包括设于第一支路上的第一调节阀、设于第二支路上的第二调节阀。

作为一种优选的技术方案，烟气再循环系统还包括设于烟气循环管道上的温度测量装置。

作为一种优选的技术方案，烟气再循环系统还包括设于烟气循环管道上的氧量测量装置。

作为一种优选的技术方案，燃料气力输送系统包括燃料输送管道，生物质燃料预处理系统、燃料输送管道、锅炉本体及烟气净化系统依次连通，燃料气力输送系统还包括设于燃料输送管道上的第一快关阀、风速测量装置。

作为一种优选的技术方案，燃料气力输送系统还包括与燃料输送管道连通的消防蒸汽管道、设于消防蒸汽管道上的第二快关阀。

作为一种优选的技术方案，生物质燃料预处理系统包括依次连通的上料装置、破碎装置、给料装置，给料装置与燃料气力输送系统、烟气再循环系统分别连通。

本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

(1)本发明能保证生物质燃料输送安全性，又能提高入炉燃料一次风粉温度，减轻掺烧对锅炉的负面影响；

(2)本发明适用于有掺烧生物质燃料的电站锅炉，其系统简单可靠、输送安全性高、烟气温度及烟气量可灵活调节，使生物质与煤粉耦合发电时达到最经济的效果。

附图说明

图1为本发明所述的一种抽锅炉烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合发电系统的结构示意图。

附图中标记及其相应的名称：1、上料装置，2、破碎装置，3、给料装置，4、燃料输送管道，5、第一快关阀，6、燃烧器，7、锅炉，8、脱硝装置，9、空预器，10、送风机，11、烟气循环风机，12、第一调节阀，13、第二调节阀，14、烟气循环管道，15、热二次风管道，16、风速测量装置，17、温度测量装置，18、氧量测量装置，19、第二快关阀，20、消防蒸汽管道，21、锅炉尾部烟气净化装置，22、除尘器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，本发明提出了一种抽锅炉尾部烟气输送生物质燃料与燃煤锅炉耦合发电系统，具体的技术方案为：收集到电厂的生物质燃料，通过单独的预处理装置进行破碎，破碎到合适粒径后由给料装置实现连续可调的给料。另一方面，从燃煤锅炉尾部空预器进口和尾部烟气净化装置出口分别设置抽烟点，将抽出的烟气按一定比例进行混合，由烟气循环风机将混合烟气实现再循环，用作生物质燃料送入燃烧器的输送介质。生物质燃料进入锅炉进行燃烧，产生的烟气大部分进入空预器用于加热燃料燃烧所需空气，少部分用于燃料输送再循环。

所述抽锅炉尾部烟气输送生物质燃料与燃煤锅炉耦合发电系统主要包括生物质燃料预处理系统、烟气再循环系统、燃料气力输送系统、锅炉本体及烟气净化系统。

进一步地，所述的生物质燃料预处理系统包含上料装置1、分级的破碎装置2、给料装置3，对于燃料种类较复杂的情况，可以增设除杂装置和分拣装置。

进一步地，所述的锅炉本体及烟气净化系统包含燃烧器6、锅炉7(燃煤锅炉，优选煤粉锅炉)、脱硝装置8、空预器9、锅炉尾部烟气净化装置21、送风机10、热二次风管道15。

进一步地，烟气再循环系统包含除尘器22(优选旋风除尘器)、烟气循环风机11和烟气循环管道14，其中旋风除尘器将抽出的烟气进行除尘，避免含沉烟气磨损管道。烟气循环管道依次设置有调节阀(第一调节阀12、第二调节阀13)进行烟气流量调节，设置温度测量装置17和氧量测量装置18分别测量烟气的温度和含氧量，根据燃料特性，可以控制输送烟温和氧量在合适范围内。

进一步地，燃料气力输送系统包含燃料输送管道4，在燃料输送管道上设有风速测量装置16和第一快关阀5。考虑到生物质燃料可能自燃，在燃料输送管道上还设有消防蒸汽旁路(包括第二快关阀19、消防蒸汽管道20)。

本发明抽燃煤锅炉空预器前、尾部烟气净化装置后的烟气输送生物质，根据燃料特性，烟气温度可以在100～350℃之间、含氧量在2～10％之间调节，有效提高入炉燃料温度和输送的可靠性。

本发明有效解决掺烧生物质后空预器的风烟比失调问题，使排烟温度不升高，锅炉效率不下降。

本发明灵活设置烟气调节阀、温度测量装置、氧量测量装置、风速测量装置，可以有效调节输送的烟气流量、温度和氧量。

本发明在燃料输送管道上增设消防蒸汽旁路以及快关阀门，保证输送安全。

本发明在烟气管道上增加烟气再循环风机和高温除尘器，合理匹配烟气与输送管道阻力，保证不会堵塞和磨损输送管道。

本发明利用锅炉尾部烟气净化装置处理生物质燃烧后的烟气，无需单独新增烟气净化装置。

本发明所述抽锅炉尾部烟气输送生物质燃料与燃煤锅炉耦合发电系统，可用于有掺烧生物质燃料需求的煤粉锅炉，尤其是采用了生物质独立掺烧技术。通过抽锅炉尾部烟气实现生物质燃料安全输送，又能提高入炉燃料一次风粉温度，减轻由掺烧生物质引起的空预器风烟比失调问题，避免锅炉效率大幅下降。以660MW机组掺烧10％热量比的生物质为例，年平均有效利用小时按5000h测算，每年可消纳29万吨生物质燃料，节省标煤10万吨，实现CO2减排26万吨，既为企业创造可观的经济效益，又能创造综合社会效益。若采用常规50℃冷风输送生物质，预计排烟温度升高约10℃，锅炉效率下降0.5％；若采用本发明烟气输送生物质，可以做到排烟温度不升高，锅炉效率不下降，煤耗相对下降1.5g/kWh，每年节约燃煤750万元。同时，预计可使机组脱硝装置前的NOx排放降低约10％，从而减少脱硝装置的喷氨量，降低机组脱硝装置的运行成本。

实施例2

如图1所示，作为实施例1的进一步优化，在实施例1的基础上，本实施例还包括以下技术特征：

所述抽锅炉尾部烟气输送生物质燃料与燃煤锅炉耦合发电系统(见图1)主要包括生物质燃料预处理系统、烟气再循环系统、燃料气力输送系统、锅炉本体及烟气净化系统。

进一步地，所述的生物质燃料预处理系统，上料装置1将生物质燃料连续输送到破碎装置2中进行破碎，根据锅炉燃烧所需燃料粒径，破碎装置可分为多级破碎，粉碎后满足燃烧要求的粉体燃料由给料装置3传输至燃料输送管道4。对于燃料种类较复杂的情况，还可以增设除杂装置和分拣装置，保证燃料预处理系统的连续可靠性。

进一步地，所述的锅炉本体及烟气净化系统，燃料经由燃烧器6送入锅炉7中进行燃烧，燃烧产生的高温烟气经过脱硝装置8后，大部分进入空预器9用于加热燃料燃烧所需空气，空预器出来的烟气经过锅炉尾部烟气净化装置21去往烟囱。由送风机10提供的冷空气进入空预器9进行换热，被加热后通过热二次风管道15去往燃烧器6提供燃料燃烧用风。小部分烟气进入烟气再循环系统用于生物质燃料输送再循环。燃烧器6既可以装设在炉膛的主燃区，也可以装设在还原区。

进一步地，烟气再循环系统，从空预器9入口引部分高温烟气、从锅炉尾部烟气净化装置21出口引部分低温烟气，混合后的烟气由烟气循环管道14、烟气循环风机11与燃料混合。其中高温烟气和低温烟气的量由第一调节阀12和第二调节阀13进行调节，烟气循环管道上设有烟气温度测量装置17和氧量测量装置18，根据不同生物质燃料特性，控制混合烟气温度在100～350℃之间、含氧量在2～10％之间。除尘器22将抽出的烟气进行除尘，避免含尘烟气磨损管道，分离出来的含尘气体送回锅炉尾部烟气净化装置21净化后去往烟囱。

进一步地，燃料气力输送系统，循环烟气携带生物质燃料，通过燃料输送管道4去往燃烧器6。在燃料输送管道4上设有风速测量装置16和第一快关阀5。在燃料输送管道上还设有消防蒸汽旁路，当生物质燃料在管道内发生自燃时，立即打开第二快关阀19，通入消防蒸汽进行快速灭火。

如上所述，可较好地实现本发明。

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。