CN103104304A - 一种成型生物质燃料发电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及农村废弃物的资源化综合利用方法,尤其用于适合于火力发电厂和热电企业规模化综合利用秸秆发电的方法。一种成型生物质燃料发电方法:步骤一,采用输送机将打捆秸秆输送至粉碎机进行粉碎,在粉碎后的秸秆中加入助燃剂和粘合剂,然后通过喂料机将混合后的秸秆送入挤压成型机中挤压成型;步骤二,使得成型生物质燃料进入生物质直燃锅炉中;步骤三,采用生物质直燃锅炉式对成型的生物质进行燃烧,锅炉产生的蒸汽主要通过汽轮机和发电机发电,所产生的电被输入电网。对各步骤中的设计的工艺参数或结构进行了改进,从而达到了高效、节能、节约成本的目的。

Description

一种成型生物质燃料发电方法
技术领域
[0001] 本发明涉及农村废弃物的资源化综合利用方法,尤其用于适合于火力发电厂和热电企业规模化综合利用秸杆发电的方法。
背景技术
[0002] 生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能,是一种典型的可再生能源。利用生物质能源替代石油、煤炭和天然气等燃料生产电力,可减少对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,减轻能源消费给环境造成的污染。
[0003] 我国SO2排放空间有限,全国每年燃煤超过7亿吨,SO2的排放量就已达到上限。由于SO2的污染,酸雨已危害30%的国土面积。2003年仅酸雨危害这一项使农、林作物损失高达220亿元,SO2的污染更危及人民身体健康。由于生物质中硫的含量仅是煤的1/10左右,故利用农林废弃物(秸杆)发电可以大大减少SO2的排放。农林废弃物(秸杆)发电产生的CO2,在农作物生长过程中通过光合作用又被农作物吸收,循环使用。因此,利用农林废弃物(秸杆)发电CO2排放量可视为零,可以大量地减少温室气体CO2对环境的影响。
[0004]目前我国大多生物质能源以直接燃烧的利用方式为主,总的利用效率低于10%,造成了巨大的资源浪费。随着农民生活水平的提高和新农村建设的推进,农民逐步使用液化气,作为燃料的秸杆被大量替代,形成大量剩余,被残留在田间直接焚烧,焚烧产生大量烟雾影响交通安全,既浪费了宝贵的资源,又严重地污染了环境,同时还会引起火灾和人身烧伤事故。
[0005] 通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源,生产各种清洁燃料,替代煤炭、石油和天然气等燃料产生电力,从而减少对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,减轻能源消费给环境造成的污染。生物质发电工程是实现农林废弃物,特别是秸杆的工业化方式综合利用的有效途径,可实现生物质肥料的高品质应用,同时农民将生物质废料出售给生物质发电厂,还可增加收入,而生物质燃料的运输、加工成品也能增加当地就业机会。
[0006] 清洁、高效地利用废弃生物质发电、供热,可以保护环境,减少污染,节约能源,增加农民收入和生活水平,改善当地的投资环境都具有重要意义,是一项利国利民的措施,也是符合国家产业政策的。
[0007] 然而,农林废弃物具有重量轻、体积大、分布面积广,收获具有季节性等特点。尽管我国相继建设了一批生物发电项目,但由于农林废弃物(秸杆)存在着收集难、储存难、运输难、防火难四大难题,使得这些生物质发电厂运行不理想。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种安全、高效、经济的农林废弃物(秸杆)资源化综合利用的成型生物质燃料发电方法。这种成型生物质燃料发电方法主要包括如下步骤:
[0009] 步骤一、生物质燃料的成型:
[0010] 采用输送机将打捆秸杆输送至粉碎机进行粉碎,在粉碎后的秸杆中加入助燃剂和粘合剂,然后通过喂料机将混合后的秸杆送入挤压成型机中挤压成型;
[0011] 步骤二、成型生物质燃料的运输:
[0012] 通过传送装置,将成型生物质燃料送入锅炉给料器入口,从而使得成型生物质燃料进入生物质直燃锅炉中;
[0013] 步骤三、燃烧发电:
[0014] 采用生物质直燃锅炉,用层燃和悬浮燃烧相结合的方式对成型的生物质进行燃烧,燃烧产生的烟气以及在燃烧过程中产生的渣和灰经处理后作为钾肥原料利用;锅炉产生的部分蒸汽通过汽轮机和发电机发电,所产生的电被输入电网,
[0015]其中,
[0016] 步骤一中,打捆秸杆通过将各分散的秸杆在田间晒干并且打捆而得到,所述输送机为板链输送机,所述粉碎机为双滚筒飞刀粉碎机,并且双滚筒飞刀粉碎机上安装有袋式吸尘器,所述挤压成型机采用多孔拆卸式模头,所述拆卸式模头具有模头本体和嵌入式挤压头,制备好的成型生物质燃料被存储在储库中,在步骤一中,确保秸杆干燥后的含水率(10%,粉碎粒度< 10毫米,挤压成型机的压力设定为40-110兆帕,使得成型后的生物质燃料的体积为原体积的1/9-1/10,并且所加入的助燃剂的重量百分比占混合后的秸杆重量的3 %,所加入的粘合剂的重量百分比占混合后的秸杆重量的4%,助燃剂的具体成分为16wt%氯化钠,llwt%氢氧化钙,41wt%水泥,还包括硫酸钠和硫酸亚铁,硫酸钠和硫酸亚铁的总量占32wt%,硫酸铁和硫酸亚铁可以任意比例混合,粘合剂为硅酸钠;
[0017] 步骤二中,所述的传送装置包括小车、和依次连接的第一皮带输送器、斗链式提升机、第二皮带输送机、炉前料仓以及刮板输送机,成型生物质燃料通过小车、第一皮带输送机、斗链式提升机和第二皮带输送机被送入炉前料仓内,炉前料仓内的成型生物质燃料通过刮板输送机被送入星形溜管给料器的入料口,从而进入到生物质直燃锅炉中。
[0018] 步骤三中,所述生物质直燃锅炉为高温高压燃烧锅炉,其采用M型多烟道炉型结构,炉膛部分为三个炉室,第一炉室为燃烧室,在炉膛出口处设置了屏式过热器,第二室为冷却室,在冷却室布置了高温过热器,第三室为中、低温过热器室,布置了中温过热器和低温过热器,屏式过热器和高温过热器的结构管束呈W型布置;炉膛下部的前墙的给料机上部和对应的后墙设置了前拱和后拱,所述前拱的垂直高度比后拱高0.2-0.Sm,前拱的上半段与水平方向夹角为30-70°,前拱的下半段与水平方向的夹角为20-60°,后拱的上半段与水平方向的夹角为15-60°,后拱的下半段与水平方向的夹角为35-75°,前拱和后拱均由膜式壁组成,并且在前拱和后拱以及给料器下设置了四层二次风,直燃锅炉的尾部采用光管式省煤器和管式空气预热器,炉膛底部设置水冷振动炉排,水冷振动炉排与水平呈25度的夹角,水冷炉排面上开有小孔,水冷振动炉排按照生物质在炉膛深度方向的走向分成三个区:干燥初始燃烧区、主燃区和燃尽区,整个炉排平均开孔率为a=2.5-3%,三个区的平均开孔率分别为(0.8-1) a、(1.2-1.6) a、(0.5-0.6) a ;炉排在物料移动方向上的长度为L,干燥初始燃烧区、主燃区和燃尽区在物料移动方向上的长度为(l/5-2/5)L、(2/5-3/5)L,(1/5-2/5) L,炉排下方为一次风室和出渣斗,成型生物质燃料燃烧生成的渣从炉排后排渣口进入碎渣机,经碎渣机破碎后进入冷渣机,经冷却被送至包装车间与灰一起包装利用,在直燃炉燃烧过程中,燃烧温度控制在870-1200°C。
[0019] 烟气从炉膛带走的部分灰经过冷却室至过热器室的180°转弯分离后,落入底部出灰口,落入出灰口的这部分灰通过灰斗和连接管也被接入冷渣机,烟气携带的灰由吸风机引入旋风分离器和布袋除尘器进行二级除尘,此后烟气通过烟®排入大气,收集的灰经仓泵输入灰库,渣和灰由加湿搅拌包装机处理后作为钾肥燃料使用。
[0020] 进一步的,水冷振动炉排用的冷却水为常温低压的除盐水。
[0021] 进一步的,所述干燥初始燃烧区在炉膛宽度方向上根据生物质给料量的多少分成三个区,I区、II区和III区,最靠近给料口(141)的I区的开孔率为(1-1.2) a,最远离给料口(141)的III区开孔率为(0.3-0.4) a, II区开孔率为(0.5-1.1) a。
[0022] 进一步的,所述水冷振动炉排的由推杆提供动力,水冷振动炉排每间隔2分钟振动20秒。
[0023] 进一步的,锅炉配有用于查看秸杆堆积、着火和燃烧情况的火检孔,锅炉配有熄火灭火保护,并且配有炉膛工业电视检查全炉膛火焰。
[0024] 进一步的,锅炉配有水位工业电视,检测锅筒水位。
[0025] 进一步的,通过汽轮机做功后的部分低品位的蒸汽被抽出用于供热,其余部分低品位的蒸汽继续由汽轮机做功后通过冷凝器冷凝成凝结水后回锅炉使用;锅炉出渣方式为干式或湿式。
[0026] 进一步的,炉膛出口烟温为900°C以下。
[0027] 进一步的,高温过热器采用高铬高镍耐腐蚀的合金钢材料制成,型号为SA213-TP347H,中温过热器的材质选用为12CrlMoVG。
[0028] 进一步的,锅炉采用两副振动炉排,各配以独立的驱动装置。
[0029] 由于目前秸杆挤压成型前道工艺均采用切割粉碎的方法,刀片寿命短,效率低,能耗高,自动化程度低,加工成本高;挤压成型机电耗高,挤压机模头磨损严重,寿命短,更换成本高。针对上述缺点,本工艺将采用双滚筒飞刀粉碎机,配有板链式喂料机将秸杆自动送入粉碎机,挤压成型机采用多孔拆卸式模头,拆卸式模头采用模头本体与嵌入式挤压头二部分,这样提高了自动化程度,增加了粉碎能力,粉碎机的刀片运行寿命在7000小时以上,降低了维护成本,同时在粉碎机上部装有袋式除尘器,收集秸杆粉碎时产生的扬尘,改善环境质量;而对于挤压成型机,则运行一段时间后只需更换挤压头,更换成本低,维护方便,可提高秸杆挤压成型的效率,降低加工成本。
[0030] 确保秸杆干燥后的含水率< 10%,是因为含水率太高不利于充分燃烧,确保粉碎粒度< 10毫米,是因为大于10毫米的粒度需要进行进一步粉碎才能有效压制,因此控制在10毫米以下为佳;所设定的助燃剂和粘合剂的总量百分比有利于生物质燃料的成型和充分燃烧,特别是所限定的助燃剂的组成及其各组分的重量百分比能提高燃烧效率。
[0031 ] 生物质直燃锅炉的选择,是确保成型生物质发电高效、经济的关键,生物质燃料如稻壳、木屑、甘蔗渣等比较适合选用流化床锅炉,因为燃烧完全,虽然电耗高,总体经济性还比较合适。但是生物质燃料如农业秸杆、林业废弃物等灰中K、Na和Cl含量较高时,采用流化床燃烧最大的难题就是床料选择和给料问题,许多农业废物在流化床燃烧过程中,可能发生烧结现象。例如稻草、麦草的软化温度在800°C左右,玉米杆的软化温度在1050°C左右。砂子虽是最廉价的床料,但砂子主要成分是Si02,在床温800°C以上时会与K、Na反应生成低熔点的玻璃,很容易造成床料粘结,流化床一旦结渣,则床内温度梯度和床压波动开始形成,随着给料的继续和结渣程度的加剧,最终将导致整个床层流化失败。给料问题是最麻烦的问题,因为循环流化床为正压燃烧,给料点通常为微正压,很容易出现回火现象,造成火灾安全隐患。此外,循环流化床还存在的另一个问题是出力较低,主要是因为结焦风险使得运行温度较低。同时需经常补充调换床料,影响热效率。还有就是磨损问题和分离器内出现结焦再燃现象也比较普遍。而由于秸杆挥发份很高,燃料中的灰份相对较少,燃烧后对炉排没有保护,加上很多秸杆的易结焦性,对秸杆进行燃烧时也不宜采用链条炉排式锅炉。为了克服流化床和链条床的这些缺点,本发明使用水冷振动炉排锅炉结构,水冷振动炉排锅炉形式,燃料适应性强,秸杆只需简单预处理即可入炉,而且磨损几乎没有(除非人为掺杂泥土杂质,也可通过采取相应的防磨措施解决)。
[0032] 高温高压生物质直燃锅炉为了确保较高的发电效率,对炉排锅炉本体炉膛部分布言,随着锅炉参数(温度、压力)的提高,受热面的膨胀量会相应增加,炉膛与炉排间密封更难处理,对锅炉的运行影响很大,所以宜采用支撑式结构锅炉,以解决锅炉密封问题。
[0033] 锅炉采用M型多烟道炉型结构,以布置足够的受热面,并将二、三烟道中积灰返回炉膛,防止尾部受热面积灰。
[0034] 采用较小的炉膛断面热负荷和炉膛容积热负荷,有利于秸杆的燃尽和防止水冷壁结焦。
[0035] 水冷振动炉排与水平呈25°的夹角,水冷炉排面上开有小孔,小孔的分区控制小孔开孔率的方式,能够保证炉膛长度和宽度方向上燃烧均匀充分,其中宽度方向上的I区、II区和III区的划分可由技术人员根据物料在宽度方向给料的具体情况而灵活掌握,并无特定的限制。
[0036] 水冷振动炉排的振动频率既保证炉排上不容易结焦,又能使燃烧后的渣很容易的进入碎渣机。
[0037] 在炉排上部的燃烧室上方采用前后拱结构,加强热烟气的扰动,有助于低负荷的稳燃,同时有效地阻止飞灰上扬,减轻尾部受热面的积灰;前后拱的组合结合角度的设置,可以促进前拱和后拱之间的气体流动,使得气流能够充分混合,同时增加了燃料释放的挥发份在炉膛内的停留时间,使得挥发份能够在炉膛下方及时燃烧,提高了炉膛的温度,也有利于炉排上方燃料的燃烧。
[0038] 选取较低的炉膛出口烟温,控制在900°C以下,可防止炉膛出口结焦。
[0039] 在直燃炉燃烧过程中,燃烧温度控制在870_1200°C,在该温度范围燃烧效率高,可提闻热利用率。
[0040] 高温过热器采用宽节距布置,防止高温过热器积灰。过热系统分三级布置,汽温可灵活调节。由低温段过热器一经一级喷水减温一中温段过热器一经二级喷水减温一高温段过热器,屏式过热器和高温过热器的结构管束呈W形布置,这样既可以增加受热面又可以有效减轻在受热面上的结渣。
[0041] 高温过热器采用高铬高镍耐腐蚀的进口合金钢材料SA213-TP347H,中温过热器材质选用 12 Cr IMoVG。
[0042] 为了防止低温腐蚀的产生,在空气预热器冷段采用了搪瓷管,并且卧式布置便于吹灰。
[0043] 在炉膛和各级对流受热面处布置足够的吹灰设备,保证受热面不积灰;
[0044] 锅炉宜采用两副振动炉排,配以独立的驱动装置,当任何一侧炉排发生故障时,可以不停炉使负荷在60%以上稳定运行。
[0045] 可采用干式或湿式出渣方式。
[0046] 锅炉燃烧设备由炉前星形溜管给料机、水冷振动炉排、一、二次风管等主要设备组成。成型生物质燃料应采用星形溜管给料设备,因为其密封性更好。
[0047] 锅炉选择合适的一、二次风配比及风压,根据不同的燃料选择炉排的振动频率和振动时间,合理组织锅炉燃烧。
[0048] 由于成型生物质燃料主要以秸杆为原料压缩加工而成,含硫量为0.12%左右,含氮量为0.5%左右,燃烧产生的烟气中的SO2和NOx浓度相对较低,不需处理能满足《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003第III时段标准的要求,因此暂不考虑建设脱硫、脱硝装置,烟气只需设置高效的除尘装置处理后即可通过烟囱排入大气。又由于生物质燃烧后产生的灰尘具有高比电阻,采用电除尘器收尘比较困难,应采用布袋除尘装置,同时考虑到燃烧生物质燃料排烟温度较高,为确保布袋除尘器使用安全和寿命,应在布袋除尘器之前增设旋风分离器。
[0049] 现有生物质直燃锅炉均采用秸杆粉碎料直接作燃料,大多采用直喷悬浮燃烧方式,往往造成秸杆屑燃烧不充分,部分未燃尽的秸杆屑来不及燃烧就以原料和木碳的形式经烟道排出,浪费了燃料资源,影响了燃烧效率,也使烟气灰浓度增加,造成省煤器堵灰,排烟温度高等问题;本工艺采用层燃与悬浮燃烧相结合,以成型生物质燃料在炉排面上层燃为主,成型生物质经过炉排面上三次翻动,燃烧更为充分,同时细小秸杆颗粒悬浮在炉膛中,在二次风的挠动下充分燃烧,降低了排烟温度,提高了热效率,同时成型生物质作燃料,有效改善卫生条件。
[0050] 现有采用水冷式振动炉排的生物质直燃发电锅炉,其冷却水是采用锅炉本体水系统的水作冷却(往往是与省煤器相连),随着大型生物质直燃锅炉参数的提高(往往采用高温高压),这样炉排冷却水往往是150°C以上高压水,这样对炉运行安全和稳定构成严重危险。所以,本工艺水冷振动炉排采用常温低压的除盐水作冷却水,冷却后的水补入除氧器,确保运行安全,降低锅炉造价。
[0051] 本发明的方法通过设备和工艺参数的选择的综合优化达到了使得秸杆安全高效地被制成成型生物质燃料,确保直燃发电的经济安全的技术效果,解决了锅炉防腐、防焦、防积灰和防炉排烧损等问题,确保了系统的高效运行。
附图说明
[0052] 本发明现在附图中进行更详细地描绘,其中:
[0053] 图1为成型生物质燃料发电流程示意图。
[0054] 图2为成型生物质燃料发电工艺原理图。
[0055] 图2-A是图2的左半部分(粉碎挤压成型部分)。
[0056] 图2-B是图2的右半部分(燃烧发电及燃烧废料处理部分)。
[0057] 图3为冷渣机的放大结构示意图。
[0058] 图4为水冷振动炉排的干燥初始燃烧区处剖面示意图。
[0059] 对附图标记作以下说明:1板链输送机 2双滚筒飞刀粉碎机 3袋式吸尘器4喂料机5挤压成型机6储库7小车8第一皮带输送机 9斗链式提升机 10第二皮带输送机 11炉前料仓12刮板输送机 13星形溜管给料器14
生物质直燃锅炉 15碎渣机16冷渣机17旋风分离器 18布袋除尘器 19
仓泵20吸风器21烟® 22灰库23搅拌加湿包装机 24汽轮机 25冷凝器26发电机131入料口 141给料口
[0060] A屏式过热器B高温过热器C中温过热器D低温过热器E前拱F后拱G 二次风H光管式节煤器I空气预热器J水冷振动炉排 K 一次风室 L出渣斗M推杆N驱动系统P出灰口 Jk小孔
具体实施方式
[0061] 实施例1
[0062] 结合附图1-4,一种秸杆成型生物质燃料发电的方法:
[0063] 步骤一、生物质燃料的成型:
[0064] 通过将各分散的秸杆在田间晒干得到打捆秸杆,秸杆干燥后的含水率为10%,采用板链输送机I将打捆秸杆输送至双滚筒飞刀粉碎机2进行粉碎,双滚筒飞刀粉碎机上安装有袋式吸尘器3,粉碎粒度为10毫米,在粉碎后的秸杆中加入助燃剂和粘合剂,然后通过喂料机4将混合后的秸杆送入挤压成型机5中挤压成型,挤压成型机采用多孔拆卸式模头,所述拆卸式模头具有模头本体和嵌入式挤压头,挤压成型机5的压力设定为40-110兆帕,优先为80兆帕;成型后的生物质燃料的体积控制为原体积的1/9-1/10,其中,所加入的助燃剂的重量百分比占混合后的秸杆重量的3 %,所加入的粘合剂的重量百分比占混合后的秸杆重量的4%,助燃剂的具体成分为16wt%氯化钠,I lwt%氢氧化I丐,41wt%水泥,还包括硫酸钠和硫酸亚铁,硫酸钠和硫酸亚 铁的总量占32wt%,硫酸铁和硫酸亚铁可以任意比例混合,粘合剂为硅酸钠,制备好的成型生物质燃料被存储在储库6中;
[0065] 步骤二、成型生物质燃料的运输:
[0066] 成型生物质燃料通过小车7、第一皮带输送机8、斗链式提升机9、第二皮带输送机10被送入炉前料仓11内,炉前料仓11内的成型生物质燃料通过刮板输送机12被送入星形溜管给料器13的入口,从而进入到生物质直燃锅炉14中;
[0067] 步骤三、燃烧发电:
[0068] 采用生物质直燃锅炉,采用层燃和悬浮燃烧相结合的方式对成型的生物质进行燃烧,所述生物质直燃锅炉14为高温高压燃烧锅炉,其采用M型多烟道炉型结构,膛部分为三个炉室,其中第一炉室为燃烧室,在炉膛出口处设置了屏式过热器(A),第二室为冷却室,在冷却室布置了高温过热器B,第三室为中、低温过热器室,布置了中温过热器C和低温过热器D,屏式过热器A和高温过热器B的结构管束呈W形布置;炉膛下部的前墙的给料器13上部和对应的后墙设置了前拱E和后拱F。所述前拱E的垂直高度比后拱F高0.2-0.8m,优选高出0.5m;前拱E的上半段与水平方向夹角为30-70°,优选为60° ;前拱E的下半段与水平方向的夹角为20-60°,优选为50° ;后拱F的上半段与水平方向的夹角为15-60°,优选为50° ;后拱F的下半段与水平方向的夹角为35-75°,优选为60°,前拱E和后拱F均由膜式壁组成,并且在前拱E和后拱F以及给料器13下设置了四层二次风G,直燃锅炉的尾部采用光管式省煤器(H)和管式空气预热器I,炉膛底部设置水冷振动炉排J,水冷振动炉排J与水平呈25度的夹角,水冷炉排面上开有小孔Jk,水冷振动炉排J按照生物质燃料在炉膛深度方向的走向分成三个区:干燥初始燃烧区、主燃区和燃尽区,整个炉排平均开孔率为a=2.5-3%,三个区的平均开孔率分别为(0.8-1) a、(1.2-1.6) a、(0.5-0.6) a ;炉排在物料移动方向上的长度为L,干燥初始燃烧区、主燃区和燃尽区在物料移动方向上的长度为(l/5-2/5)L、(2/5-3/5)L、(1/5-2/5)L ;同时干燥初始燃烧区在炉膛宽度方向上根据生物质给料量的多少分成三个区,I区、II区和III区,最靠近给料口 141的I区的开孔率为(1-1.2) a,最远离给料口 141的III区开孔率为(0.3-0.4) a,II区开孔率为(0.5_1.l)a,炉排下方为一次风室K和出渣斗L,炉排的振动由推杆M提供动力,并且水冷振动炉排设有独立的驱动系统N,并配有就地控制箱,与DCS之间通过硬接线连接,纳入DCS系统进行监视和控制,炉排的优选振动频率为100次/分钟。成型生物质燃料燃烧生成的渣从炉排后的排渣口进入碎渣机15,经碎渣机15破碎后进入冷渣机16,经冷却被送至包装车间与灰一起包装利用;锅炉除渣方式可为干式,也可选择为湿式,在直燃炉燃烧过程中,燃烧温度控制在870-1200°C,锅炉用冷却水为常温除盐水,并且冷却后的水补入除氧器。
[0069] 锅炉配有火检孔查看秸杆堆积、着火和燃烧情况;配有熄火灭火保护,并且配有炉膛工业电视检查全炉膛火焰;还配备了水位工业电视,用于检测锅筒水位。
[0070] 烟气从炉膛带走的部分灰经过冷却室至过热器室180°转弯分离后,落入底部出灰口 P,落入出灰口 P的这部分灰通过灰斗和连接管也被接入冷渣机16,烟气携带的灰由吸风机20引入旋风分离器17和布袋除尘器18进行二级除尘,此后烟气通过烟® 21排入大气,收集的灰经仓泵19输入灰库22,渣和灰由加湿搅拌包装机23处理后作为钾肥燃料使用。
[0071] 锅炉产生的蒸汽通主要过汽轮机24带动发电机26发电,所产生的电被输入电网;没有被转化为电能的蒸汽中,通过汽轮机24做功后的部分低品位的蒸汽被抽出用于供热,其余部分低品位蒸汽则继续由汽轮机24做功后通过冷凝器25冷凝成凝结水后回锅炉使用。
[0072] 本实施例中,锅炉中的生物质燃料可以充分燃烧,冷渣机16中的渣几乎不含残存的生物质燃料和木碳等未未完全燃烧的产物。
[0073] 对比例I
[0074] 对比例I与实施例1的区别在于:对比实验没有添加实施例1中的的助燃剂,相同重量的秸杆产生的电比实施例1减少20%,冷渣机里的灰渣里明显带有未燃烧的生物质燃料(部分以木碳的形式存在)。而且燃烧时间也比实施例1要长。
[0075] 对比例2
[0076] 对比例2与实施例1的区别在于:对比例2中加入的助燃剂的重量百分比占混合后的秸杆总重量的3.5 %,所加入的粘合剂的重量百分比占混合后的秸杆总重量的4%,相同重量的秸杆产生的电比实施例1减少6.7%,经检测冷渣机里的灰渣的木碳的含量为10%,而实施例1中为3%,说明燃烧明显没有实施例1充分。
[0077] 对比例3
[0078] 对比例3与实施例1的区别在于:对比例3中的粘合剂为淀粉、聚丙烯和氢氧化钠的混合物,由于淀粉粘性较大,比较难混合均匀,挤压成型后的生物质燃料在运输中有的容易碎开,有的又粘结比较牢,很难燃烧充分。
[0079] 对比例4[0080] 对比例4与实施例1的区别在于:对比例4中水冷振动炉排(J)与水平呈22度的夹角,加入相同量的成型生物质燃料,在水冷振动炉排(J)振动频率相同的情况下,燃烧结束时,水冷振动炉排(J)上会积存薄薄一层的成型生物质燃料燃烧生成的渣,而实施例1中几乎没有渣积存。
[0081] 对比例5
[0082] 对比例5与实施例1的区别在于:对比例5中整个整个炉排平均开孔率为a=l_l.5%,三个区的平均开孔率分别为(0.8_l)a、(l.2-1.6)a、(0.5-0.6)a ;相同重量的生物质燃料的产生的电比实施例1减少3.1%,经检测冷渣机里的灰渣中木碳的含量为6%,而实施例1中为0.1%。

Claims (10)

1.一种成型生物质燃料发电方法,该方法包括如下步骤: 步骤一、生物质燃料的成型: 采用输送机将打捆秸杆输送至粉碎机进行粉碎,在粉碎后的秸杆中加入助燃剂和粘合齐IJ,然后通过喂料机将混合后的秸杆送入挤压成型机中挤压成型; 步骤二、成型生物质燃料的运输: 通过传送装置,将成型生物质燃料送入锅炉(14)给料器入口,从而使得成型生物质燃料进入生物质直燃锅炉(14)中; 步骤三、燃烧发电: 采用生物质直燃锅炉(14),用层燃和悬浮燃烧相结合的方式对成型的生物质进行燃烧,燃烧产生的烟气以及在燃烧过程中产生的渣和灰经处理后作为钾肥原料利用;锅炉(14)产生的部分蒸汽通过汽轮机(24)和发电机(26)发电,所产生的电被输入电网, 其特征在于: 步骤一中,打捆秸杆通过将各分散的秸杆在田间晒干并且打捆而得到,所述输送机为板链输送机(I),所述粉碎机为双滚筒飞刀粉碎机(2),并且双滚筒飞刀粉碎机(2)上安装有袋式吸尘器(3 ),所述挤压成型机(5 )采用多孔拆卸式模头,所述拆卸式模头具有模头本体和嵌入式挤压头,制备好的成型生物质燃料被存储在储库(6)中,在步骤一中,确保秸杆干燥后的含水率< 10%,粉碎粒度< 10毫米,挤压成型机的压力设定为40-110兆帕,使得成型后的生物质燃料的体积为原体积的1/9-1/10,并且所加入的助燃剂的重量百分比占混合后的秸杆重量的3 %,所加入的粘合剂的重量百分比占混合后的秸杆重量的4%,助燃剂的具体成分为16wt%氯化钠,Ilwt%氢`氧化韩,41wt%水泥,还包括硫酸钠和硫酸亚铁,硫酸钠和硫酸亚铁的总量占32wt%,硫酸铁和硫酸亚铁可以任意比例混合,粘合剂为硅酸钠; 步骤二中,所述的传送装置包括小车(7)、和依次连接的第一皮带输送器(8)、斗链式提升机(9)、第二皮带输送机(10)、炉前料仓(11)以及刮板输送机(12),成型生物质燃料通过小车(7)、第一皮带输送机(8)、斗链式提升机(9)和第二皮带输送机(10)被送入炉前料仓(11)内,炉前料仓(11)内的成型生物质燃料通过刮板输送机(12)被送入星形溜管给料器(13)的入料口(131),从而进入到生物质直燃锅炉(14)中; 步骤三中,所述生物质直燃锅炉(14)为高温高压燃烧锅炉(14),其采用M型多烟道炉型结构,炉膛部分为三个炉室,第一炉室为燃烧室,在炉膛出口处设置了屏式过热器(A),第二室为冷却室,在冷却室布置了高温过热器(B),第三室为中、低温过热器室,布置了中温过热器(C)和低温过热器(D),屏式过热器(A)和高温过热器(B)的结构管束呈W型布置;炉膛下部的前墙的给料机上部和对应的后墙设置了前拱(E)和后拱(F),所述前拱的垂直高度比后拱高0.2-0.8m,前拱的上半段与水平方向夹角为30-70°,前拱的下半段与水平方向的夹角为20-60°,后拱的上半段与水平方向的夹角为15-60°,后拱的下半段与水平方向的夹角为35-75°,前拱和后拱均由膜式壁组成,并且在前拱(E)和后拱(F)以及给料器下设置了四层二次风(G),直燃锅炉(14)的尾部采用光管式省煤器(H)和管式空气预热器(I),炉膛底部设置水冷振动炉排(J),水冷振动炉排(J)与水平呈25度的夹角,水冷炉排面上开有小孔(JK),水冷振动炉排(J)按照生物质在炉膛深度方向的走向分成三个区:干燥初始燃烧区、主燃区和燃尽区,整个炉排平均开孔率为a=2.5-3%,三个区的平均开孔率分别为(0.8-l)a、(l.2-1.6)a、(0.5-0.6)a ;炉排在物料移动方向上的长度为L,干燥初始燃烧区、主燃区和燃尽区在物料移动方向上的长度为(l/5-2/5)L、(2/5-3/5) L、(1/5-2/5) L,炉排下方为一次风室(K)和出渣斗(L),成型生物质燃料燃烧生成的渣从炉排后排渣口进入碎渣机,经碎渣机破碎后进入冷渣机,经冷却被送至包装车间与灰一起包装利用,在直燃炉燃烧过程中,燃烧温度控制在870-1200°C ; 烟气从炉膛带走的部分灰经过冷却室至过热器室的180°转弯分离后,落入底部出灰口(P),落入出灰口(P)的这部分灰通过灰斗和连接管也被接入冷渣机(16),烟气携带的灰由吸风机(20)引入旋风分离器(17)和布袋除尘器(18)进行二级除尘,此后烟气通过烟囱(21)排入大气,收集的灰经仓泵(19 )输入灰库(22 ),渣和灰由加湿搅拌包装机(23 )处理后作为钾肥燃料使用。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:水冷振动炉排(J)用的冷却水为常温低压的除盐水。
3.如权利要求1-2任一所述的综合利用秸杆成型生物质燃料的方法,其特征在于,所述干燥初始燃烧区在炉膛宽度方向上根据生物质给料量的多少分成三个区,I区、II区和III区,最靠近给料口(141)的I区的开孔率为(1-1.2)a,最远离给料口(141)的III区开孔率为(0.3-0.4) a, II区开孔率为(0.5-1.1) a。
4.如权利要求1-2所述的任一方法,其特征在于:所述水冷振动炉排(J)的由推杆(M)提供动力,水冷振动炉排(J)每间隔2分钟振动20秒。
5.如权利要求1-3所述的任一方法,其特征在于:锅炉(14)配有用于查看秸杆堆积、着火和燃烧情况的火检孔,锅炉(14)配有熄火灭火保护,并且配有炉膛工业电视检查全炉膛火焰。
6.如权利要求1-4所述的任一方法,其特征在于:锅炉(14)配有水位工业电视,检测锅筒水位。
7.如权利要求1-5所述的任一方法,其特征在于:通过汽轮机(24)做功后的部分低品位的蒸汽被抽出用于供热,其余部分低品位的蒸汽继续由汽轮机(24)做功后通过冷凝器冷凝成凝结水后回锅炉(14)使用;锅炉(14)出渣方式为干式或湿式。
8.如权利要求1-6所述的任一方法,其特征在于:炉膛出口烟温为900°C以下。
9.如权利要求1-7所述的方法,其特征在于:高温过热器(B)采用高铬高镍耐腐蚀的合金钢材料制成,型号为SA213-TP347H,中温过热器(C)的材质选用为12CrlMoVG。
10.如权利要求1-8所述的方法,其特征在于:锅炉(14)采用两副振动炉排,各配以独立的驱动装置。
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