CN101881455A - 一种生物质气与煤粉混燃工艺 - Google Patents

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赵芳芳
董长青
杨勇平
陆强
刘文毅
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Abstract

本发明属于生物质发电技术领域，特别涉及一种新的生物质气与煤粉混燃工艺。该工艺由生物质气化系统、高温除尘系统、煤粉锅炉及其辅助系统组成；生物质在气化炉中气化，产生的生物质气化气进入高温除尘系统，去除固体颗粒，随后将高温生物质气喷入煤粉炉，在煤粉炉中进行燃烧。该工艺实现了低热值燃料的高效合理利用，能够避免生物质直接混燃过程中出现的锅炉结渣和监控等问题，有效降低NOX等污染物的排放量，提高燃烧效率；同时可以使煤灰成分不受影响，确保后期的有效利用，达到节能与环保双重目的。

Description

一种生物质气与煤粉混燃工艺
技术领域
本发明属于生物质发电技术领域，特别涉及一种新的生物质气与煤粉混燃工艺。
背景技术
我国是农业大国，生物质资源比较丰富，每年仅农作物秸秆、薪柴、动物粪便和生活垃圾等4类生物质资源的产量就相当于7.8亿tce，比我国2000年总能源消耗量达的50％还多。因此利用生物质进行发电和供热逐渐引起了人们的关注，但目前我国运行的很多生物质直燃电站很难达到较高的利用效率，而生物质与煤粉混燃可有效提高燃烧效率，无需进行锅炉改造并能有效降低NOX和CO2等有害气体的排放，是一种低成本、低风险的可再生能源利用方案。
生物质与煤粉混燃技术能充分利用现有的发电技术和设备，投资成本低，风险小，燃料效率高，同时能够减少CO2等温室气体的排放，成为生物质能发电的关键技术之一，其又可分为燃前混合法、直接混燃法、气化混燃法。与前两种混燃方法相比，气化混燃技术将生物质气化为可燃气体，然后与煤粉混燃的方式有以下优势：(1)气化混燃能够避免直接混燃法所需要进行的燃料预处理、燃料输送以及可能引起的锅炉结渣、腐蚀等问题；(2)避免了燃前混合法由于燃料输送造成的对生物质种类的限制；(3)确保煤灰和生物质灰分开，使得煤灰成分不受影响；(4)可燃气体与煤粉抢氧燃烧，形成较低的氧浓度区，有利于减少NOx的生成，而且可燃气体作为一种还原性气体，能够将NOx还原，进一步减少NOx的排放。虽然目前我国政策法规并没有采取相应的激励机制来推动混燃技术的发展而电力行业也没有重视生物质和煤混燃技术。然而无论从技术上还是从燃烧效率以及环境效益上看，生物质与煤混燃技术都是一项比纯生物质发电技术更优越的技术。因此对于生物质与煤混燃若有合理的工艺保证混燃后锅炉的燃烧效率及环境效益，对于我国生物质与煤粉混燃的市场化，减少CO2气体及NOx的排放，转变我国能源结构具有十分现实和深远的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的生物质气与煤粉混燃工艺，达到缓解炉内结渣和降低NOx排放的目的。
本发明基于以下系统实现：生物质气化炉与高温除尘净化设备串联后连接到煤粉炉的生物质气喷口，磨煤机、排粉风机、一次风风箱依次串联后连接到煤粉炉的一次风喷口。
一种新型生物质气与煤粉混燃工艺，其步骤包括：将生物质通过气化炉气化后，生物质气化气进入高温除尘设备中除尘，然后由生物质气喷口喷入煤粉炉，由煤粉制备系统得到的煤粉从喷入煤粉炉，与生物质气化气混合燃烧。
所述生物质气化气经由高温除尘净化设备净化后，除去生物质气化气中的粉尘及末燃尽碳，避免低温除尘将生物质气化气冷却，有利于提高生物质气化气能量的利用效率。
所述生物质气化气的主要成分为CO、H2、CH4、CO2、N2。
所述生物质气化气与煤粉采用四角切圆方式或对冲方式进入煤粉炉，掺烧热量比为5％时，生物质气喷口截面积为0.37m2～0.89m2，喷入速度为20m/s～60m/s。
所述生物质气化气与煤粉采用四角切圆方式或对冲方式进入煤粉炉，掺烧热量比为5％～12％时，生物质气喷口截面积为0.89m2～2.67m2，喷入速度为20m/s～60m/s。
所述生物质气化气与煤粉采用四角切圆方式或对冲方式进入煤粉炉，掺烧热量比为12％～15％时，生物质气喷口截面积为1.11m2～3.34m2，喷入速度为20m/s～60m/s。
所述生物质气化气从煤粉炉的最底层喷入，以达到最高的NO脱除率。
所述生物质气化气与煤粉的混燃热量比不超过50％，以保证锅炉效率。
本发明的有益效果为：将生物质气与煤粉混燃时，随着混燃比例的提高，炉内温度水平逐步降低，可有效缓解炉内结渣。将生物质气从最下层喷口喷入，形成生物质气与煤抢氧燃烧，形成较低氧气浓度，能有效降低NO的生成，而且生物质气可以进一步还原NOx，从而实现降低NOx排放水平的目的。随着混燃比例的提高，NOx的排放水平逐步降低。本发明实现了节能与环保的双重目的。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图中标号：
1-气化炉；2-高温除尘设备；3-煤粉炉；4-磨煤机；5-排粉风机；6-一次风风箱；A-生物质气喷口；B-一次风喷口。
具体实施方式
本发明提供了一种新的生物质气与煤粉混燃工艺，下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，气化炉1与高温除尘设备2串联后连接到煤粉炉3的生物质气喷口A，磨煤机4、排粉风机5、一次风风箱6依次串联后连接到煤粉炉3的一次风喷口B。
本工艺的具体步骤为：将生物质在气化炉1中气化，生物质气化气的主要成分为CO、H2、CH4、CO2、N2，另含有烟尘及HCl、H2S等少量有害气体。从气化炉1中产出的生物质气化气通入高温除尘设备2中，除去从气化炉中带来的烟尘。将净化后的生物质气化气从煤粉炉3最下层生物质气喷口A喷入。煤通过磨煤机4磨制，再由排粉风机5、一次风风箱6输送进入煤粉炉3中，煤粉从煤粉炉的一次风喷口B喷入，采用四角切圆的燃烧方式，将煤粉与生物质气混燃。
实施例1：
以发电厂的600MW机组锅炉为例，采用四角切圆燃烧方式，燃煤量为116.37kg/s，煤低位发热量为14.7MJ/kg，掺烧生物质气化气的组分按体积比为：CO：25.5％，H2：18.5％，CH4：1％，CO2：5.3％，N2：49.7％，掺烧量为20万吨/年时，掺烧比为5％。
实施例2：
40万t/y(掺烧比8％)时，生物质气化气从生物质气喷口A喷入，喷口长0.705m，宽0.305m，生物质气喷入截面积为1.72m2，喷入速度为20.67m/s，NO脱出率可达60％；掺烧量为75万t/y(掺烧比为15％)时，喷入截面积为1.72m2，喷入速度为38.75m/s，NO脱除率可达66％。

Claims (7)

1.一种新型生物质气与煤粉混燃工艺，其特征在于，将生物质通过气化炉(1)气化后，生物质气化气进入高温除尘设备(2)中除尘，然后由生物质气喷口喷入煤粉炉(3)，由煤粉制备系统得到的煤粉从喷入煤粉炉，与生物质气化气混合燃烧。
2.根据权利要求1所述的生物质气与煤粉混燃工艺，其特征在于，所述生物质气化气经由高温除尘设备(2)净化后，除去生物质气化气中的粉尘及未燃尽碳，避免低温除尘将生物质气化气冷却，有利于提高生物质气化气能量的利用效率。
3.根据权利要求1所述的生物质气与煤粉混燃工艺，其特征在于，所述生物质气化气与煤粉采用四角切圆方式或对冲方式进入煤粉炉(3)，掺烧热量比为5％时，生物质气喷口截面积为0.37m2～0.89m2，喷入速度为20m/s～60m/s。
4.根据权利要求1所述的生物质气与煤粉混燃工艺，其特征在于，所述生物质气化气与煤粉采用四角切圆方式或对冲方式进入煤粉炉(3)，掺烧热量比为5％～12％时，生物质气喷口截面积为0.89m2～2.67m2，喷入速度为20m/s～60m/s。
5.根据权利要求1所述的生物质气与煤粉混燃工艺，其特征在于，所述生物质气化气与煤粉采用四角切圆方式或对冲方式进入煤粉炉(3)，掺烧热量比为12％～15％时，生物质气喷口截面积为1.11m2～3.34m2，喷入速度为20m/s～60m/s。
6.根据权利要求1所述的生物质气与煤粉混燃工艺，其特征在于，所述生物质气化气从煤粉炉(3)的最底层喷入，以达到最高的NO脱除率。
7.根据权利要求1所述的生物质气与煤粉混燃工艺，其特征在于，所述生物质气化气与煤粉的混燃热量比不超过50％，以保证锅炉效率。
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