一种适用于烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合燃烧系统

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，具体是一种适用于烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合燃烧系统。

背景技术

生物质作为一种清洁燃料，具有产量大、分布广、可再生、种类多和CO2零排放等特点，我国燃煤电站同样也具有分布广的特点，将电站周围100公里内的生物质与燃煤电站直接耦合燃烧发电，不仅可以大幅降低二氧化碳排放，还具有经济、高效、易于实施等优点。

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，使用空气输送时，生物质送粉温度通常控制在50℃以内，容易造成进入空预器的风烟比失调，最终导致空预器换热效率下降影响锅炉效率。如果采用抽锅炉尾部烟气输送生物质，不仅可以保证燃料输送安全性，又能提高入炉燃料一次风粉温度，是当前生物质直接利用的有效途径。随着生物质掺烧比例增加，大量烟气送入燃烧区域，尽管生物质在高温烟气中会析出少量CO、H2、CH4等可燃气体，但绝大部分气体是不参与燃烧的CO2和N2，可能造成煤粉不能完全燃尽。

随着节能降碳要求日益增高，政策鼓励推广燃煤机组耦合生物质发电项目。为保证燃煤锅炉掺烧生物质的安全性和经济性，急需一种适用于生物质燃料与煤粉锅炉耦合的高效燃烧系统，既满足燃料输送安全性，又能保证入炉燃料的高效燃烧，同时利用烟气再循环和还原性气体实现降氮效果，保证锅炉安全经济运行。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种适用于烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合燃烧系统，解决现有技术存在的难以兼顾燃料输送安全性、燃烧效率、降氮效果等问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种适用于烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合燃烧系统，包括依次连通的生物质燃料破碎系统、燃料气力输送系统、锅炉本体及烟气净化系统。

作为一种优选的技术方案，锅炉本体及烟气净化系统包括乏气燃烧器、生物质粉燃烧器、锅炉、脱硝装置、空预器、尾部烟气净化装置、热二次风管道，锅炉、脱硝装置、空预器、尾部烟气净化装置依次连通，乏气燃烧器、生物质粉燃烧器分别与锅炉连通，空预器与生物质粉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，燃料气力输送系统包括燃料输送管道、气固分离器、烟气循环风机、吹扫管路、烘焙装置，烟气循环风机、燃料输送管道、气固分离器依次连通，烘焙装置设于燃料输送管道上，生物质燃料破碎系统与烘焙装置连通，气固分离器与乏气燃烧器连通，气固分离器与生物质粉燃烧器通过吹扫管路连通。

作为一种优选的技术方案，燃料气力输送系统还包括设于燃料输送管道上的关断阀。

作为一种优选的技术方案，燃料气力输送系统还包括设于燃料输送管道上的温度测量装置。

作为一种优选的技术方案，燃料气力输送系统还包括设于燃料输送管道上的氧量测量装置。

作为一种优选的技术方案，燃料气力输送系统还包括设于燃料输送管道上的风速测量装置。

作为一种优选的技术方案，燃料气力输送系统还包括与吹扫管路连通的调节阀。

作为一种优选的技术方案，生物质燃料破碎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)本发明能满足燃料输送安全性，又能保证入炉燃料的高效燃烧，同时利用烟气再循环和还原性气体实现降氮效果；

(2)本发明适用于有生物质燃料掺烧需求的电站锅炉，其系统简单可靠、输送安全性高、燃料分区域利用，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适用于烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合燃烧系统的结构示意图。

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、气固分离器，6、乏气燃烧器，7、生物质粉燃烧器，8、锅炉，9、脱硝装置，10、空预器，11、尾部烟气净化装置，12、送风机，13、热二次风管道，14、烟气循环风机，15、温度测量装置，16、氧量测量装置，17、风速测量装置，18、关断阀，19、调节阀，20、吹扫管路，21、烘焙装置。

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，本发明提出了一种烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合燃烧系统，具体的技术方案为：将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，从燃煤锅炉尾部合适位置设置抽烟点，由烟气循环风机将抽出的烟气实现再循环，用作生物质燃料的烘焙介质和气力输送介质。生物质燃料在进入锅炉前，通过气固分离器将烟气和生物质固体燃料进行分离，分离出来的烟气携带少量生物质细粉以及烘焙析出的还原性气体进入锅炉还原区进行降氮，分离出的生物质粉料由烟气吹入锅炉主燃区进行燃烧。

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破碎系统、燃料气力输送系统、锅炉本体及烟气净化系统。

进一步地，所述的生物质燃料破碎系统包含上料装置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，燃料气力输送系统包含烟气循环风机14、燃料输送管道4、烘焙装置21、气固分离器5，在燃料输送管道4上设有温度测量装置15、氧量测量装置16、风速测量装置17和关断阀18，根据燃料特性，可以控制输送烟气温度、氧量和速度在合适范围内。

进一步地，所述的锅炉本体及烟气净化系统包含生物质粉燃烧器7、锅炉8(优选煤粉锅炉)、脱硝装置9、空预器10、尾部烟气净化装置11、送风机12、热二次风管道13。

本发明采用烟气再循环对生物质料进行烘焙干燥，取消了外来热源，系统简单可靠。

本发明通过对生物质原料进行高温烘焙，改善燃料输送特性和燃烧特性，降低了破碎设备对原材料的要求。

本发明将烘焙后的生物质燃料进行气固分离，分离出来的烟气送入锅炉还原区进行降氮，生物质粉料送入主燃区燃烧，可以实现燃料的安全输送和清洁、高效燃烧。

本发明气固分离器布置在炉前，分离出来的生物质粉料离炉膛距离近，可通过烟气快速吹入炉膛燃烧，有效避免燃料自燃。

本发明采用烟气再循环，有效解决掺烧生物质后空预器的风烟比失调问题。

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，保证烘焙效果和输送安全。

本发明所述烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合燃烧系统，可用于有掺烧生物质燃料需求的燃煤电厂。通过抽锅炉尾部烟气实现生物质燃料安全输送，提高入炉燃料一次风粉温度，又能保证入炉燃料的高效燃烧，同时利用烟气再循环和还原性气体实现降氮效果。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，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20％，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：

所述烟气输送生物质与燃煤锅炉耦合燃烧系统(见图1)主要包括生物质燃料破碎系统、燃料气力输送系统、锅炉本体及烟气净化系统。

进一步地，所述的生物质燃料破碎系统，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传输至再循环烟气管道。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，保证燃料破碎系统的连续可靠性。

进一步地，燃料气力输送系统，从燃煤锅炉空预器10前后合适位置抽取的烟气，由烟气循环风机14将抽出的烟气实现再循环，用作生物质燃料的烘焙介质和气力输送介质。循环烟气携带生物质燃料，通过燃料输送管道4经过烘焙装置21进行一定时间的烘焙，在送至气固分离器5进行分离。分离出来的低温再循环烟气携带少量生物质细粉以及烘焙析出的CO、H2、CH4等还原性气体，通过乏气燃烧器6进入锅炉还原区可以实现降氮。分离出的生物质粉料由烟气通过吹扫管路20吹入生物质粉燃烧器7进入锅炉主燃区进行燃烧，并且经过烘焙的生物质燃料能量密度提高，在锅炉低负荷运行时，可以对煤粉燃烧实现更低的稳燃效果。吹扫介质可以为循环烟气、分离出来的乏气或者压缩空气。进一步地，在燃料输送管道4上设有温度测量装置15、氧量测量装置16、风速测量装置17和关断阀18，根据不同生物质燃料特性，实时监测再循环烟气温度在100～350℃之间、含氧量在2～10％、烟速在10～30m/s之间。进一步地，在吹扫管路20上设有调节阀19，调节吹扫空气的流量。

进一步地，所述的锅炉本体及烟气净化系统，燃料送入锅炉8中进行燃烧，燃烧产生的高温烟气经过脱硝装置9后，进入空预器10用于加热燃料燃烧所需空气，空预器出来的烟气经过尾部烟气净化装置11去往烟囱。由送风机12提供的冷空气进入空预器10进行换热，被加热后通过热二次风管道13去往生物质粉燃烧器7提供燃料燃烧用风。乏气燃烧器6配有二次风或不配二次风均可。

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。