CN107013902A - 褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统，解决燃烧高水分褐煤时，低负荷情况下，送风机无调节手段，导致运行氧量较高，氮氧化物排放高的问题。该系统将锅炉10‑15％的褐煤燃料改用生物质秸秆燃料代替，生物质采用气化炉气化成可燃气体后送入锅炉炉膛与燃煤燃料一起燃烧，构成该褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统。同时将空气预热器加热后的一部分热二次风通入气化炉，作为气化剂，减少增加所需的风机投入，同时热空气可以提高气化炉热效率；另一部分热二次风作为褐煤燃烧所需的氧化剂通入锅炉炉膛进行燃烧，减少进入锅炉炉膛的空气，降低运行氧量，减少氮氧化物的生成。
Description
技术领域
本发明涉及一种褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统。
背景技术
我国的生物质资源，尤其是农作物秸秆，非常丰富，每年废弃的生物质资源相当于燃煤总产量的50％，生物质燃料的直接燃烧不仅造成资源浪费，还制造了许多环境问题，如大气雾霾、水土污染等。同时我国东北地区农业发达，生物质资源丰富，且燃煤电厂燃料多数为高水分褐煤，加之东北地区火电机组普遍负荷率低，低负荷运行时，在不影响机组安全的前提下，送风机挡板开度几乎全关情况下，运行氧量也较高，导致氮氧化物较高，送风机没有调整手段，只能通过加大喷氨量来降低氮氧化物排放，增加了生产成本的同时，对机组设备也会造成空预器堵塞等安全隐患。
燃烧高水分褐煤时，由于制粉系统的需要，一次风率较高，导致二次风率偏低，低负荷时，燃烧所需的二次风率更低，由于送风机特性的影响，在送风机挡板全关的情况下，二次风量仍较高，运行氧量高，导致炉膛出口氮氧化物较高，只能通过增加喷氨量来减少氮氧化物排放，喷氨量增加的同时，氨逃逸更高，空预器堵塞更严重，运行成本大幅上升的同时，设备安全性也存在较大的隐患。
有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够起到褐煤和生物质燃料耦合燃烧发电，同时解决燃烧高水分褐煤时送风机无法调节导致氧量偏高，氮氧化物偏高的问题两种功能的褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统。
为达到上述发明目的，本发明褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统，至少包括：生物质气化炉、生物质气化炉连通的旋风分离器，所述旋风分离器的出料口连通生物质气化炉，所述旋风分离器的出气口连通热燃风机，所述热燃风机的出气口连通燃气燃烧器，所述燃气燃烧器的出气口连通锅炉炉膛，还包括送风机、送风机的出气口连通空气预热器，所述空气预热器连通总热风道，所述总热风道分别连通第一分送风道、第二送风道，其中第一分送风道通过燃烧器连通锅炉炉膛，第二分送风道连通生物质气化炉；
锅炉正常带负荷运行时，将电站锅炉85％-90％的燃料煤通过锅炉炉膛燃烧，将其余10％-15％的替代燃料生物质秸秆燃料送入生物质气化炉，同时由送风机输送的锅炉燃烧所需的二次风经空气预热器加热后，在总热风道的后端分成两路，其中一部分热二次风通过经第二分热风道从生物质气化炉的底部通入，与进入生物质气化炉的生物质秸秆燃料进行不完全燃烧反应，生成的可燃气体先被旋风分离器分离出来的没有燃烧的秸秆返回到气化炉中继续进行燃烧反应，可燃气体通过热燃气风机加压后经燃气燃烧器喷入炉膛与燃料煤一起燃烧，形成燃煤与生物质燃料的耦合燃烧发电；
经总热风道分离的另一部分热二次风经第一分热风道从燃烧器喷入炉膛参与燃料煤的燃烧。
进一步地，还包括连通所述生物质气化炉秸秆的生物质料仓，生物质料仓内的秸秆通过料斗进入生物质气化炉。
进一步地，旋风分离器和热燃气风机之间设有对可燃气体进行除尘的旋风除尘器。
进一步地，所述第一分热风道上设有第一调节阀，所述第二分热风道上设有第二调节阀。
借由上述方案，本发明褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统至少具有以下优点：
本发明利用通过空预器加热的部分热二次风通入生物质气化炉，与进入气化炉的秸秆生物质燃料进行不完全燃烧反应生成含有CO，H2，CmHn等可燃气体，气化炉所需的气化剂来自于空气预热器加热后的热二次风，减少增加气化炉所需的风机投资，通过热燃气风机加压后通入锅炉炉膛实现与燃煤的耦合发电，同时减少燃烧秸秆生物质燃料带来的雾霾影响。该发明减少了生物质气化炉反应所需空气气化剂附带的风机投资，同时由于引入气化炉的气化剂是热二次风，可以提高气化炉的热效率。
本发明气化炉所需的气化剂来自于空气预热器加热后的热二次风，减少增加气化炉所需的风机投资，提高气化炉热效率。
本发明低负荷燃烧褐煤时，一部分二次风被用于气化炉做气化剂，减少喷入锅炉炉膛的二次风量，增加了送风机的调节裕量，降低运行氧量，降低氮氧化物排放。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统的示意图；
秸秆生物质料仓1、料斗2、生物质气化炉3、旋风分离器4、旋风除尘器5、热燃气风机6、燃气燃烧器7，锅炉炉膛8、送风机9、空气预热器10、燃烧器 11、第一分热风道12、第一调节阀13、第二分热风道14、第二调节阀15、总热风道16。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明通过空预器的热二次风参与生物质热解产生热解气与褐煤耦合燃烧的锅炉燃烧系统，解决了燃烧高水分褐煤锅炉送风机没有可调裕量的燃烧，能够实现褐煤和生物质燃料耦合燃烧发电，同时解决燃烧高水分褐煤时送风机无法调节导致氧量偏高，氮氧化物偏高的问题。
参见图1，本发明一较佳实施例所述的褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统，包括：存储秸秆的生物质料仓1，生物质料仓内的秸秆通过料斗2进入生物质气化炉，生物质气化炉3连通的旋风分离器4，所述旋风分离器的出料口连通生物质气化炉，所述旋风分离器的出气口连通对可燃气体进行除尘的旋风除尘器5，所述除尘分离器连通热燃风机6，所述热燃风机的出气口连通燃气燃烧器7，所述燃气燃烧器的出气口连通锅炉炉膛8，还包括送风机9、送风机的出气口连通空气预热器10，所述空气预热器连通总热风道16，所述总热风道分别连通第一分送风道12、第二送风道14，其中第一分送风道通过燃烧器连通锅炉炉膛，第二分送风道连通生物质气化炉，所述第一分热风道上设有第一调节阀13，所述第二分热风道上设有第二调节阀15。
锅炉正常带负荷运行时，将电站锅炉85％-90％的主燃料煤通过锅炉炉膛燃烧，将其余10％-15％的替代燃料生物质秸秆燃料从秸秆生物质料仓1通过料斗2 送入生物质气化炉3，同时由送风机9输送的锅炉燃烧所需的二次风经空气预热器10加热后，在总热风道16的后端通过调节阀13和调节阀15分成两路，其中一部分热二次风通过第二调节阀调节后经第二分热风道14从生物质气化炉3 的底部通入，与进入生物质气化炉3的生物质秸秆燃料进行不完全燃烧反应，生成的可燃气体先由旋风分离器4分离后进入旋风除尘器5，被旋风分离器4分离出来的没有燃烧的秸秆返回到气化炉3中继续进行燃烧反应，可燃气体经过旋风除尘器5后，形成含尘较低的可燃气体通过热燃气风机加压后经燃气燃烧器7喷入炉膛8与燃料煤一起燃烧，形成燃煤与生物质燃料的耦合燃烧发电。
同时经总热风道16分离的另一部分热二次风通过第一调节阀13调节后经第一分热风道12从燃烧器11喷入炉膛8参与燃料煤的燃烧。
本实施例利用通过空预器加热的部分热二次风通入生物质气化炉，与进入气化炉的秸秆生物质燃料进行不完全燃烧反应生成含有CO，H2，CmHn等可燃气体，通过热燃气风机加压后通入锅炉炉膛实现与燃煤的耦合发电，同时减少燃烧秸秆生物质燃料带来的雾霾影响。该发明减少了生物质气化炉反应所需空气气化剂附带的风机投资，同时由于引入气化炉的气化剂是热二次风，可以提高气化炉的热效率。
本实施例通过将空气预热器加热后的热二次风中的一部分引入生物质气化炉作为气化剂，同时在耦合燃烧生物质燃料的同时，由于燃煤量降低，一次风也随之降低，运行氧量随之降低，在不影响锅炉安全运行的同时，可以降低氮氧化物的排放。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统，其特征在于，至少包括：生物质气化炉、生物质气化炉连通的旋风分离器，所述旋风分离器的出料口连通生物质气化炉，所述旋风分离器的出气口连通热燃风机，所述热燃风机的出气口连通燃气燃烧器，所述燃气燃烧器的出气口连通锅炉炉膛，还包括送风机、送风机的出气口连通空气预热器，所述空气预热器连通总热风道，所述总热风道分别连通第一分送风道、第二送风道，其中第一分送风道通过燃烧器连通锅炉炉膛，第二分送风道连通生物质气化炉；
锅炉正常带负荷运行时，将电站锅炉85％-90％的燃料煤通过锅炉炉膛燃烧，将其余10％-15％的替代燃料生物质秸秆燃料送入生物质气化炉，同时由送风机输送的锅炉燃烧所需的二次风经空气预热器加热后，在总热风道的后端分成两路，其中一部分热二次风通过经第二分热风道从生物质气化炉的底部通入，与进入生物质气化炉的生物质秸秆燃料进行不完全燃烧反应，生成的可燃气体先被旋风分离器分离出来的没有燃烧的秸秆返回到气化炉中继续进行燃烧反应，可燃气体通过热燃气风机加压后经燃气燃烧器喷入炉膛与燃料煤一起燃烧，形成燃煤与生物质燃料的耦合燃烧发电；
经总热风道分离的另一部分热二次风经第一分热风道从燃烧器喷入炉膛参与燃料煤的燃烧。
2.根据权利要求1所述的褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统，其特征在于，还包括连通所述生物质气化炉秸秆的生物质料仓，生物质料仓内的秸秆通过料斗进入生物质气化炉。
3.根据权利要求1所述的褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统，其特征在于，旋风分离器和热燃气风机之间设有对可燃气体进行除尘的旋风除尘器。
4.根据权利要求1所述的褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统，其特征在于，所述第一分热风道上设有第一调节阀，所述第二分热风道上设有第二调节阀。
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