CN106016338A - 一种生物质燃油二次雾化全氧燃烧的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种生物质燃油二次雾化全氧燃烧的方法，属于资源与环境领域。本发明所述方法对生物质燃油进行加热加压、调整生物质燃油出口粘度低于10mm2/s，出口压力在0.1~1.5MPa，在氧浓度为90~100%的氧化剂一次和二次雾化喷吹下在炉窑内实现全氧燃烧；产生的高温烟气经二次燃烧及余热锅炉降温至180~150℃后，进入烟气后处理系统；余热锅炉产出蒸汽一部分用于加热生物质燃油，另一部分直接发电或热利用；本发明所述方法有效克服生物质燃油燃点高，不易着火的缺点；提高燃油燃烧效率、降低炉窑热损失，改善因生物质燃油粘度高、流动性差、含脂类组分等因素导致燃料燃烧性能差等缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质燃油二次雾化全氧燃烧的方法，属于资源与环境领域。
背景技术
我国是目前世界上第一大能源消费国，能源需求以前所未有的速率急剧增加，能源生产不能满足GDP快速增长的需求，在相当程度上要依赖国际市场的能源供给，“能源供给危机”已成为制约我国经济发展的焦点问题。工业过程的金属冶炼是能源消耗的大户，而工业炉窑在使用过程中存在能耗高和对环境排放的污染物危害大且量集中，占比高、能源利用效率不高、对环境污染大是目前制约我国工业发展的技术瓶颈。生物质燃油是一种可再生能源，硫含量低和可再生性是其最鲜明的特点。采用生物质燃油替代石化燃油在金属冶炼、玻璃炉窑、建筑材料等高能耗行业中的应用，是有效解决我国能源短缺和经济可持续发展的互补性途径，生物质燃油的冶金过程应用可以很大程度上缓解一次能源的消耗。
生物质燃油主要来源于利用农林固体废物为原料生产的液体燃料、压榨油料或生物乙醇。与化石燃料相比，生物质燃油的使用很少产生SOx、HCl 等大气污染物；由于生物质CO2的吸收和排放在自然界形成碳循环，其能源利用导致的CO2 排放远低于常规能源。未来生物质燃油最大的来源是热解后的热解液体。热解液体的特点是高含碳量和高含氧量，必须对其精制才能更好地利用，精制工艺包括催化加氢、热加氢、催化裂解及两段精制处理等。而当前生物质燃油的应用主要是利用来源于生物质转化后的液体燃料进行进一步化工精制转化成生物柴油，因加工工艺及技术的成熟度问题，导致生物柴油的生产成本居高，与石化柴油在价格上的优势不明显。而对于冶金冶炼过程，因熔炼熔池的蓄热作用，导致高温稳定的温度场易于实现，对于燃料的着火及燃尽率不如内燃机的条件苛刻。如何有效地将生物质燃油替代常规石化燃料应用于工业炉窑，实现工业过程的低碳化是当前生物质燃油开发应用的重点方向。开发新型生物质燃油燃烧方法能更好地适应生物质燃油的高粘度、高含碳量、高含氧量、热值略低的特性，是解决生物质燃油直接应用于工业炉窑的核心技术之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：生物质燃油因粘度高、流动性差、含脂类组分等因素导致燃料燃烧性能差，生物质燃油燃点高，不易着火。
本发明的目的在于：利用炉窑稳定的高于1000℃温度的炉内温度场可有效克服生物质燃油燃点高，不易着火的缺点；将全氧燃烧技术与一、二次雾化操作相结合提高燃油燃烧效率、降低炉窑热损失，还可以改善因生物质燃油粘度高、流动性差、含脂类组分等因素导致燃料燃烧性能差等缺陷。
本发明通过以下技术方案实现：
（1）生物质燃油经加热、过滤使生物质燃油出口粘度低于10mm2/s，然后对生物质燃油进行加压使喷嘴入口压力为0.1~1.5MPa；
（2）步骤（1）得到的生物质燃油首先经过一次氧气雾化，一次氧雾化过程中氧气过剩系数为0.1~0.75，压力为0.3~1.5Mpa；再经过二次氧气雾化后喷入炉窑内燃烧，二次氧气过剩系数为0.55~1.2；压力为0.3~1.6Mpa；
（3）燃烧后的烟气与工业炉窑工艺过程中产生的烟气混合后经二次燃烧及余热锅炉后进入烟气后处理系统；余热锅炉产出蒸汽一部分用于步骤（1）中的生物质燃油加热，另一部分直接发电或热利用。
所述生物质燃油包括生物柴油、粗制地沟油、餐饮废油（脂）、生物质热解液体、植物种子（籽）油，如橡胶籽油、小桐子油等；
过滤过程中过滤网孔径Ø为300~350微米，将颗粒物或部分不易流动的油脂分离出来，过滤网要求分离出生物质燃油中的粒径大于过滤网孔径的颗粒物，或加热到工艺设定温度和压力下还不易流动，粘度大的油脂。
步骤（2）所述氧气的纯度为90~100%；总空气过剩系数为1.05~1.3。
本发明的有益效果：
（1）本发明综合考虑到生物质燃油因来源、品质的不同导致燃油的粘度、热值存在较大的差异，采用全氧燃烧技术提高生物质燃油在炉窑内的燃烧效率和能源利用率；充分利用炉窑稳定生产过程形成的稳定高温温度场的自有功能，克服生物质燃油燃烧稳定性差、雾化效果差的缺点；利用加热、加压减缓流动性差的缺点，与一次、二次雾化燃烧工艺和全氧燃烧技术相结合，可以兼顾生物质燃油特性和全氧燃烧特性实现生物质燃油有效替代石化燃料的低碳工业化应用目标。
（2）本发明所述方法实现了工业炉窑耗能由高碳向低碳转变的新突破；对生物质燃油的适用性好，本发明所述方法可以应用于植物油脂的直接燃烧，也可以应用生物质油料制品的高效燃烧；本发明所述方法提高了燃烧效率和能源利用率，炉窑节能达到18~35%；可降低炉窑投资成本，简化炉窑结构，减少助燃风机能耗和脱销装置的压力，炉窑的处理能力可提升10~20%。
（3）本发明所述方法为生物质燃油应用于炉窑中燃烧提供工序需能，为炉窑采用低碳的生物质燃料提供了一种有效的途径；为生物质燃油在工业中推广应用提供了技术手段，拓展了可再生能源替代常规化石能源的应用途径。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
将粗制地沟油（油料物化特性如表1所示）供入间壁式换热器中，通过与余热锅炉出来的水蒸气进行换热将地沟油升温至90℃，地沟油的粘度下降为9.3 mm2/s；加热后的地沟油经过320微米熔铜滤油网过滤后经过加压泵将管路中的地沟油升压至0.8MPa供入喷嘴中；在喷嘴中地沟油首先与经过空气制氧分离加压后（压力为0.9MPa）的氧气一次预混合雾化，一次空气过剩系数为0.5；经过一次雾化后的地沟油在喷嘴出口与二次氧（压力为1.3 MPa，二次空气过剩系数为0.7）雾化混合喷入铜冶炼反射炉内燃烧；燃烧效率为99.9%，降低炉窑热损失25%，NOx的排放浓度350mg/Nm3。
表1 地沟油的物化性能指标
。
实施例2
将小桐子油（油料物化特性如表2所示）供入间壁式换热器中，通过与余热锅炉出来的水蒸气进行换热将地沟油升温至85℃，地沟油的粘度下降为8.9mm2/s；加热后的小桐子油经过300微米熔铜滤油网过滤后经过加压泵将管路中的地沟油升压至0.5MPa供入喷嘴中；在喷嘴中小桐子油首先与经过空气制氧分离加压后（压力为0.7MPa）的氧气一次预混合雾化，一次空气过剩系数为0.4；经过一次雾化后的小桐子油在喷嘴出口与二次氧（压力为1.1MPa，二次空气过剩系数为0.9）雾化混合喷入铜冶炼艾萨炉内燃烧；燃烧效率为99.9%，降低炉窑热损失22%，NOx的排放浓度300mg/Nm3。
表2 小桐子油的物化性能指标
。
实施例3
因地沟油生物柴油的粘度为6.7mm2/s，直接将地沟油生物柴油（油料物化特性如表3所示）经过310微米熔铜滤油网过滤后经过加压泵将管路中的地沟油升压至0.1MPa供入喷嘴中；在喷嘴中小桐子油首先与经过空气制氧分离加压后（压力为0.3MPa）的氧气一次预混合雾化，一次空气过剩系数为0.1；经过一次雾化后的小桐子油在喷嘴出口与二次氧（压力为0.6 MPa，二次空气过剩系数为9.05）雾化混合喷入加热炉内燃烧；燃烧效率为99.9%，降低炉窑热损失35%，NOx的排放浓度290mg/Nm3。
表3 地沟油生物柴油的物化性能指标
。
实施例4
将生物质热解液体（油料物化特性如表2所示）供入间壁式换热器中，通过与余热锅炉出来的水蒸气进行换热将地沟油升温至75℃，地沟油的粘度下降为7.7mm2/s；加热后的小桐子油经过300微米熔铜滤油网过滤后经过加压泵将管路中的地沟油升压至1.1MPa供入喷嘴中；在喷嘴中小桐子油首先与经过空气制氧分离加压后（压力为1.6MPa）的氧气一次预混合雾化，一次空气过剩系数为0.75；经过一次雾化后的小桐子油在喷嘴出口与二次氧（压力为1.1 MPa，二次空气过剩系数为0.5）雾化混合喷入回转熔炼炉内燃烧；燃烧效率为99.8%，降低炉窑热损失18%，NOx的排放浓度280mg/Nm3。
表4 小桐子油的物化性能指标
。
Claims (4)
1.一种生物质燃油二次雾化全氧燃烧的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）生物质燃油经加热、过滤使生物质燃油出口粘度低于10mm2/s，然后对生物质燃油进行加压使喷嘴入口压力为0.1~1.5MPa；
（2）步骤（1）得到的生物质燃油首先经过一次氧气雾化，一次氧雾化过程中氧气过剩系数为0.1~0.75，压力为0.3~1.5MPa；再经过二次氧气雾化后喷入炉窑内燃烧，二次氧气过剩系数为0.55~1.2；压力为0.3~1.6MPa；
（3）燃烧后的烟气与炉窑工艺过程中产生的烟气混合后经二次燃烧及余热锅炉降温至180~150℃后，进入烟气后处理系统；余热锅炉产出蒸汽一部分用于步骤（1）中的生物质燃油加热，另一部分直接发电或热利用。
2.根据权利要求1所述生物质燃油二次雾化全氧燃烧的方法，其特征在于：所述生物质燃油包括生物柴油、粗制地沟油、餐饮废油、生物质热解液体、植物种子油。
3.根据权利要求1所述生物质燃油二次雾化全氧燃烧的方法，其特征在于：过滤过程中过滤网孔径Ø为300~350微米。
4.根据权利要求1所述生物质燃油二次雾化全氧燃烧的方法，其特征在于：步骤（2）所述氧气的纯度为90~100%；总空气过剩系数为1.05~1.3。
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| CN106916963A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-07-04 | 昆明理工大学 | 一种基于生物质燃油富氧浸没式燃烧的铜熔池熔炼方法 |
| CN113280333A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-08-20 | 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 | 一种生物质溶气热解油的雾化燃烧方法 |
| CN113280333B (zh) * | 2021-06-01 | 2022-11-18 | 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 | 一种生物质溶气热解油的雾化燃烧方法 |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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