CN107760387B - 一种高氮生物质废弃物气化燃烧供热系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高氮生物质废弃物气化燃烧供热系统及工艺，包括分区的热解气化炉、烘焙气吸收装置、挥发分燃烧锅炉及半焦燃烧热利用装置，实现了高氮生物质废弃物燃料挥发分和半焦先分离，再分别单独气化燃烧的过程，有效减弱了半焦N和焦油N的相互作用，有利于降低燃料氮向NOx前驱物的转化，同时通过预处理的烘焙区去除燃料中的不稳定氮结构，从源头减少了燃料氮，从而有效降低了后续供热过程中产生的NOx。本发明在合理利用系统能量的前提下，通过不稳定燃料氮的预处理、半焦氮与挥发分氮的分离气化燃烧供热，以减弱或抑制高氮生物质废弃物气化燃烧供热过程中燃料氮向NOx的转化，实现高氮生物质废弃物能量的清洁高效利用。
Description
技术领域：
本发明属于生物质资源利用技术领域，具体涉及一种高氮生物质废弃物气化燃烧供热系统及工艺。
背景技术：
我国生物质资源中，生物质废弃物占绝大比例，年产量巨大，据统计数据，来源于农业、林业及工业生产的生物质废弃物每年数量分别超过9亿吨、2亿吨及4亿吨，生物质废弃物作为锅炉燃料燃烧，服务于热力和电力生产，是目前其最典型的资源化利用方式，可有效缓解因传统化石燃料过度消耗带来的能源短缺和环境污染双重压力。
生物质锅炉燃烧供热温度一般不会超过1000℃，传统燃烧方式类似于燃煤，包括层燃炉和流化床锅炉，颗粒物和NOx是主要污染物，分别由本身固体和燃料氮特性所致。随着国家环保标准的日益严格，生物质气化产生燃气燃烧发展成了一种比传统直燃更环保的技术。基于传统生物质燃料氮含量低的特点，目前多数关于生物质气化燃烧的清洁技术均是从去除颗粒物和提高能量效率的角度来考虑。例如：发明专利CN103411211B公开了一种适合生物质及危险固废的流化床气化燃烧锅炉，采用循环流化床气化与高温燃气再燃组合式结构，可在有效去除飞灰的基础上，达到80％以上的能量利用效率。申请公布号为CN105779006A的发明专利公布了一种适用于多种燃料的热解气化与燃烧装置，用以提供蒸汽和热水，该装置对燃料种类具有突出的实用性。发明专利CN104981658公开了一种用于加工废料的两级废料气化燃烧系统，该系统通过控制气化或燃烧速率，可有效地燃烧废料，同时能降低有害产物。
然而，对生物质废弃物而言，尤其是木质纤维类的工业生物质废弃物，如抗生素菌渣、中药渣、人造板、咖啡渣、茶渣等，一方面，因富含有机组分，均具有很好的能量品级，可单独作为燃料用于供热；而另一方面，因生物质生长过程的固氮和生物质利用过程的外部添加氮双重因素，其燃料氮含量比一般常规生物质均要高。由于生物质供热产生的NOx主要来自于燃料氮的转化，因此，关于这些高氮生物质废弃物的气化燃烧热利用过程，对NOx的排放控制显得尤为重要。
一般而言，气化燃烧过程，燃料氮的转化分为3个步骤：1)缺氧热解，燃料氮转化为半焦氮和焦油氮，同时会释放一定量气相NOx前驱物；2)欠氧气化，半焦氮和焦油氮继续向气相NOx前驱物转化；3)在充足空气条件下，所形成的NOx前驱物随燃气一起燃烧，转化为NOx。这个过程中，燃料氮的初次反应和半焦氮/焦油氮的二次反应是形成NOx前驱物的主要因素，进而是决定NOx排放的关键，因此，在气化燃烧中，如何控制这两部分的反应，从而抑制燃料氮→NOx前驱物→NOx的反应路径，是降低高氮生物质废弃物燃烧供热NOx排放的关键。然而，目前针对生物质废弃物的气化燃烧技术，关于高燃料氮到NOx的转化控制，并未涉及专门的手段或方法，从反应机理及路径层面，寻找控制燃料氮到NOx转化的技术或手段，实现高氮生物质废弃物清洁燃烧供热，非常必要。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高氮生物质废弃物气化燃烧供热系统及工艺，在合理利用系统能量的前提下，通过不稳定燃料氮的预处理、半焦氮与挥发分氮的分离气化燃烧供热，以减弱或抑制高氮生物质废弃物气化燃烧供热过程中燃料氮向NOx的转化，从而降低该过程中NOx的排放，实现高氮生物质废弃物能量的清洁高效利用。
本发明的目的是提供一种实现高氮生物质废弃物气化燃烧供热工艺的系统，包括热解气化炉、烘焙气吸收装置、高温引风机、挥发分燃烧锅炉和半焦燃烧热利用装置；所述热解气化炉由上而下依次分为料仓、烘焙区、热解区、半焦气化燃烧区、风室及灰室，所述风室的两侧设置有灰室，灰室包裹所述风室；所述烘焙气吸收装置包括相连通的吸收水池和焦油收集池，所述烘焙区顶部设有烘焙气出口，烘焙气出口通过管道与小旋风除尘器连通，烘焙气出口经小旋风除尘器连接所述吸收水池，所述焦油收集池经焦油输送泵连接挥发分燃烧锅炉的焦油喷淋器，所述热解区外侧设有热解烟道，顶部设有挥发分出口，挥发分出口通过管道与大旋风除尘器连通，挥发分出口依次经大旋风除尘器和高温引风机连接挥发分燃烧锅炉的燃烧器；所述热解烟道顶部连通烘焙过渡烟道，经烘焙烟气入口连接所述烘焙区，所述热解区底部设有热解烟气入口，所述半焦气化燃烧区中上部设有气化烟气入口，底部连接风室和灰室，所述挥发分燃烧锅炉设有烟气通道和烟气出口，所述烟气通道内设有热利用装置，所述烟气出口经烟气引风机分三路烟管，分别连接气化烟气入口、热解烟气入口和烘焙过渡烟道，气化烟气、热解烟气和烘焙过渡烟道的烟气均设有阀门控制流量，空气鼓风机提供助燃空气分两路，一路连接所述燃烧器，一路连接所述风室；所述半焦燃烧热利用装置包括循环水夹套、给水装置、软水换热器及循环水装置，所述循环水夹套嵌套在所述灰室与所述半焦气化燃烧区连接处，循环水夹套的入口经循环水给水装置连接所述循环水装置，出口经软水换热器连接所述循环水装置，给水装置一路连接循环水装置进行补水，一路经软水换热器后连接所述挥发分燃烧锅炉的热利用装置。
该系统通过设置分区(热解区、气化区、燃烧区)的热解气化装置和匹配的燃烧装置，实现了高氮生物质废弃物燃料挥发分和半焦先分离，再分别单独气化燃烧，这样有效减弱半焦N和焦油N的相互作用对两者二次反应的影响，有利于降低燃料氮向气相氮(特别是NOx前驱物)的转化，从而可有效降低后续供热过程中产生的NOx。
优选地，所述热解气化炉的料仓与烘焙区直接相连通，所述烘焙区依次经密封下料器和落料管与所述热解区相连通，所述热解区和半焦气化燃烧区间设有控料炉排。控料炉排主要将热解区和半焦气化燃烧区的料层分隔，并可将热解区反应后的半焦排向半焦气化燃烧区。
优选地，所述挥发分燃烧锅炉的焦油喷淋器位于燃烧器出口正上方，所述热利用装置包括汽包、蒸发受热面、省煤器、空气预热器、连接所述汽包和所述蒸发受热面的下降管和上升管、连接所述汽包和省煤器的给水管，所述汽包上方设置有蒸汽管，所述蒸发受热面、省煤器和空气预热器在所述烟气通道内按烟气流向顺序排列，所述省煤器入口连接所述软水换热器，所述空气预热器连接所述空气鼓风机。在本发明中，蒸发受热面由炉膛水冷壁受热面和沸腾管束组成，用于将炉水加热为饱和水蒸气。
优选地，所述循环水装置包括回水池、位于所述回水池上方的冷却塔及底端一侧的排污口，所述回水池一端经循环水给水装置连接所述循环水夹套入口，另一端连接所述给水装置进行补水，所述冷却塔经软水换热器连接所述循环水夹套出口，软水换热器为板式换热器。
优选地，所述烘焙区、热解区、半焦气化燃烧区均设有监测温度的测温装置。烘焙区的温度为250℃～300℃，热解区的温度为400℃～550℃，半焦气化燃烧区上部的温度为600℃～800℃，半焦气化燃烧区底部的温度为800℃～950℃，烘焙区、热解区、半焦气化燃烧区的温度可通过烟气及底部助燃空气流量进行调控。
本发明的另一个目的是提供了一种高氮生物质废弃物气化燃烧供热工艺，利用上述系统，包括如下步骤：
(1)将高氮生物质废弃物经料仓进入热解气化炉，热解气化炉包括上下依次连通的烘焙区、热解区和半焦气化燃烧区，高氮生物质废弃物先在烘焙区与烘焙区内的烘焙烟气逆流换热，烘焙区的温度是250℃～300℃，实现高氮生物质废弃物的预处理，高氮生物质废弃物析出轻质挥发分，高氮生物质废弃物中含有的不稳定燃料氮分解成气相氮，气相氮与烘焙区内的烘焙烟气一起汇集成烘焙气，经过烘焙区处理后的高氮生物质废弃物依次经密封下料器和落料管进入热解区，热解区的温度是400℃～550℃，在热解区内的热解烟气的间接供热和热解区的底部热量传递双重作用下，高氮生物质废弃物热解成挥发分和半焦，半焦经控料炉排进入半焦气化燃烧区，半焦气化燃烧区上部的温度是600℃～800℃，半焦在半焦气化燃烧区内的气化烟气和半焦气化燃烧区的底部热量传递作用下，先气化产生可燃气，气化后的半焦再由风室提供的助燃空气作用下，在半焦气化燃烧区底部充分燃烧，半焦气化燃烧区底部的温度是800℃～950℃，气化后的半焦充分燃烧后的剩余颗粒物进入灰室，经出灰口排出，气化后的半焦在半焦气化燃烧区底部充分燃烧产生的热量一部分由半焦燃烧热利用装置中的循环水夹套吸收，另一部分为上述热解区的热解反应和半焦气化燃烧区的气化反应提供能量；
(2)在步骤(1)中热解区产生的挥发分和半焦气化燃烧区产生的可燃气一起上升，从热解区的顶部挥发分出口排出，在高温引风机作用下，经大旋风除尘器除尘后输送至挥发分燃烧锅炉中的燃烧器，在助燃空气作用下，挥发分和可燃气在燃烧器中充分燃烧；
(3)在步骤(1)中烘焙区产生的烘焙气从烘焙区顶部烘焙气出口排出，经小旋风除尘器除尘后进入烘焙气吸收装置的吸收水池，烘焙气中的轻质焦油及气相氮均被吸收水池吸收，烘焙气中的剩余冷烟气排空，吸收水池上层的轻质焦油经连通管道排至焦油收集池，在焦油输送泵作用下，输送至挥发分燃烧锅炉的焦油喷淋器，在助燃空气作用下，轻质焦油在燃烧器出口参与火焰燃烧。
优选地，步骤(2)和步骤(3)中在挥发分燃烧锅炉中的燃烧器及其出口燃烧产生的高温烟气沿烟气通道流动，首先加热蒸发受热面中来自汽包的软水产生蒸汽，蒸汽经上升管进入汽包，经蒸汽管排出；进一步加热省煤器中的预热软水，加热后的预热软水经给水管进入汽包；最后预热空气预热器中来自空气鼓风机的助燃空气，预热后的助燃空气分成两路，分别通入燃烧器和风室，为步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)的燃烧提供介质；经烟气通道流动换热后的高温烟气从烟气出口排出，在烟气引风机的作用下分成三路，即气化烟气、热解烟气和烘焙烟气，为步骤(1)提供热量或介质。
优选地，在半焦燃烧热利用装置中，在给水装置作用下，软水分成两路，一路给循环水装置进行补水，一路经软水换热器与来自循环水夹套的热循环水预热后，输送至省煤器，换热后的循环水经循环水装置冷却后，由循环水给水装置输送至循环水夹套。
优选地，所述高氮生物质废弃物选自抗生素菌渣、中药渣、人造板、咖啡渣和茶渣中的一种以上。
与现有的技术相比，本发明具有以下优点：
(1)该系统通过设置分区(热解区、气化区、燃烧区)的热解气化装置和匹配的燃烧装置，实现了高氮生物质废弃物燃料挥发分和半焦先分离，再分别单独气化燃烧，这样有效减弱半焦N和焦油N的相互作用对两者二次反应的影响，有利于降低燃料氮向气相氮(特别是NOx前驱物)的转化，从而可有效降低后续供热过程中产生的NOx；
(2)该系统针对高氮生物质废弃物设置了预处理的烘焙区，可有效去除其中的不稳定燃料氮结构，从源头上减少了燃料氮，有助于降低气化燃烧供热过程产生的NOx；
(3)该系统通过合理设置，分阶段有效利用半焦和挥发分燃烧的能量来供热生成蒸汽，同时，采用半焦和挥发分燃烧烟气未被利用的热量为各区反应供能，在自供热条件下实现了能量的高效利用；
(4)高氮生物质废弃物经过烘焙预处理，抗生素菌渣中不稳定燃料N可得到去除，固相燃料N可减少20％～40％，然后经抗生素菌渣挥发分和半焦分离后的单独气化燃烧，有效减弱了半焦N和焦油N的相互作用，可进一步降低(30％～40％)燃料氮向气相氮的转化，相比现有的直接燃烧或气化燃烧技术，可从源头上综合减少抗生素菌渣燃烧过程44％～65％的燃料型NOx的排放，采用半焦和挥发分燃烧烟气未被利用的热量为各区反应供能，系统能量利用率在90％以上，实现了能量的清洁高效利用。
附图说明：
图1为本发明高氮生物质废弃物气化燃烧供热系统结构示意图。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“顶”“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等数字仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
实施例1：
如图1所示，一种高氮生物质废弃物气化燃烧供热系统，包括热解气化炉1、烘焙气吸收装置3、高温引风机4、挥发分燃烧锅炉5及半焦燃烧热利用装置6；热解气化炉1由上而下依次分为料仓11、烘焙区14、热解区110、半焦气化燃烧区113、风室116和灰室118；烘焙气吸收装置3包括相连通的吸收水池31和焦油收集池32；挥发分燃烧锅炉5包括燃烧器51、焦油喷淋器53、烟气通道55、烟气出口58及设在烟气通道55内的热利用装置；半焦燃烧热利用装置6包括循环水夹套66、给水装置61、软水换热器62及循环水装置；烘焙区14顶部设有烘焙气出口12，经小旋风除尘器2连接吸收水池31，焦油收集池32经焦油输送泵33连接焦油喷淋器53，热解区110外侧设有热解烟道19，顶部设有挥发分出口120，经大旋风除尘器7、高温引风机4连接燃烧器51，热解烟道19顶部连通烘焙过渡烟道16，经烘焙烟气入口15连接烘焙区14，底部设有热解烟气入口112，半焦气化燃烧区113中上部设有气化烟气入口119，底部连接风室116和灰室118，灰室118位于两侧，包裹风室116；烟气出口58经烟气引风机514分三路烟管，分别连接气化烟气入口119、热解烟气入口112和烘焙过渡烟道16，每路烟气均设有第一阀门117控制流量，空气鼓风机515提供助燃空气，经热利用装置后分两路风管，一路经第二阀门52连接燃烧器51，一路经第一阀门117连接风室116；循环水夹套66嵌套在灰室118与半焦气化燃烧区113连接处，入口经循环水给水装置67连接循环水装置，出口经软水换热器62连接循环水装置，给水装置61一路连接循环水装置进行补水，一路经软水换热器62后连接挥发分燃烧锅炉5的热利用装置；烘焙区14、热解区110、半焦气化燃烧区113上部和半焦气化燃烧区113下部均设有测温装置13，监测上述各区温度。软水换热器62采用板式换热器。在本实施例中，系统中各管路设置的阀门，根据实际情况选择阀门的规格和型号，第二阀门52和第一阀门117可以为相同的阀门，也可以为不同的阀门。
热解燃烧炉1的料仓11与烘焙区14直接相连，烘焙区14经密封下料器17、落料管18与热解区110相连，热解区110和半焦气化燃烧区113间设有控料炉排111，灰室118设有出灰口114，连接装灰车115。控料炉排111主要将热解区110和半焦气化燃烧区113的料层分隔，并可将热解区110反应后的半焦排向半焦气化燃烧区113。
挥发分燃烧锅炉5的焦油喷淋器53位于燃烧器51出口正上方，热利用装置包括汽包59、蒸发受热面54、省煤器56、空气预热器57、连接所述汽包59和蒸发受热面54的下降管510和上升管511、连接汽包59和省煤器56出口的给水管512及位于汽包59上方的蒸汽管513，蒸发受热面54、省煤器56、空气预热器57在烟气通道55内按烟气流向顺序排列，省煤器56入口连接软水换热器62，空气预热器57连接空气鼓风机515。
半焦燃烧热利用装置6的循环水装置包括回水池64、位于回水池64上方的冷却塔63及底端一侧的排污口65，回水池64一端经循环水给水装置67连接循环水夹套66入口，另一端连接给水装置61进行补水，当不需要补水时，给水装置61与回水池64之间的阀门是关闭的，冷却塔63经软水换热器62连接循环水夹套66出口。
本实施例中的一种高氮生物质废弃物气化燃烧供热工艺，通过以下步骤来实现：
(1)抗生素菌渣经料仓11进入热解气化炉1，先在烘焙区14与烘焙烟气逆流换热，烘焙区14温度控制在250℃～300℃，抗生素菌渣析出轻质挥发分，抗生素菌渣中的不稳定燃料氮分解成气相氮，气相氮与烘焙烟气一起汇集成烘焙气，烘焙后的抗生素菌渣经密封下料器17和落料管18进入热解区110，在热解烟气间接供热和底部热量传递双重作用下，热解区110温度控制在400℃～500℃，烘焙后的抗生素菌渣热解成挥发分和半焦，半焦经控料炉排111进入半焦气化燃烧区113，在气化烟气和底部热量传递作用下，半焦气化燃烧区113温度控制在600℃～700℃，半焦先气化产生可燃气，气化后的半焦在由风室116提供的助燃空气作用下，在半焦气化燃烧区113底部充分燃烧供热，半焦气化燃烧区113底部温度控制在800℃～900℃，气化后的半焦燃烧后剩余颗粒物进入灰室118，可经出灰口114排出，由装灰车115拉走，气化后的半焦燃烧产生的热量一部分由循环水夹套66吸收，另一部分为热解区110的热解反应和半焦气化燃烧区113的气化反应提供能量，烘焙区14、热解区110和半焦气化燃烧区113均设有监测温度的测温装置，上述各温度控制均通过各区(烘焙区14、热解区110、半焦气化燃烧区113)烟气及底部助燃空气流量进行调控。
(2)步骤(1)产生的挥发分和可燃气一起上升，从热解区110顶部挥发分出口120排出，在高温引风机4作用下，经大旋风除尘器7除尘后输送至挥发分燃烧锅炉5的燃烧器51，在助燃空气作用下，充分燃烧；
(3)步骤(1)产生的烘焙气从烘焙区14顶部烘焙气出口12排出，经小旋风除尘器2除尘后进入烘焙气吸收装置3的吸收水池31，烘焙气中的轻质焦油及气相氮均被吸收，烘焙气中的剩余冷烟气排空，吸收水池31上层的轻质焦油经连通管道排至焦油收集池32，在焦油输送泵33作用下，输送至挥发分燃烧锅炉5的焦油喷淋器53，焦油喷淋器53设置在燃烧器51的出口正上方，促使轻质焦油在燃烧器出口参与火焰燃烧；
(4)挥发分燃烧锅炉5燃烧产生的高温烟气沿烟气通道55流动，先加热蒸发受热面54中来自汽包59的软水，产生蒸汽，蒸汽经上升管511进入汽包59，经蒸汽管513排出；接着进一步加热省煤器56中来自半焦燃烧热利用装置6的预热软水，加热后的预热软水经给水管512进入汽包59；最后加热空气预热器57来自空气鼓风机515的助燃空气，预热后的助燃空气分两路，分别通入燃烧器51和风室116，为上述步骤(1)、(2)及(3)的燃烧提供介质；经烟气通道55换热后的高温烟气从烟气出口58排出，在烟气引风机514的作用下分成三路，即气化烟气、热解烟气和烘焙烟气，为步骤(1)提供热量或介质；
(5)在半焦燃烧热利用装置6中，在给水装置61作用下，软水分成两路，一路给循环水装置进行补水，一路经软水换热器62与来自循环水夹套66的热循环水预热后，输送至步骤(4)中的省煤器56，换热后的循环水经循环水装置冷却后，由循环水给水装置67输送至循环水夹套66，形成循环。
抗生素菌渣首先经过本实施例的烘焙预处理，抗生素菌渣中不稳定燃料N可得到去除，固相燃料N可减少25％～40％，然后经抗生素菌渣挥发分和半焦分离后的单独气化燃烧，有效减弱了半焦N和焦油N的相互作用，可进一步降低(30％～40％)燃料氮向气相氮的转化。相比现有的直接燃烧或气化燃烧技术，可从源头上综合减少抗生素菌渣燃烧过程50％～65％的燃料型NOx的排放，采用半焦和挥发分燃烧烟气未被利用的热量为各区反应供能，系统能量利用率在90％以上，实现了能量的清洁高效利用。
实施例1的气化燃烧供热系统也适用于中药渣、人造板等高氮生物质废弃物的处理，其达到的效果与实施例1得到的效果基本相同。
实施例2：
与实施例1相同，不同之处在于：高氮生物质废弃物为咖啡渣和茶渣的混合物，其中咖啡渣和茶渣的质量比为1:1，烘焙区14温度控制为250℃～300℃，热解区110温度控制在500℃～550℃，半焦气化燃烧区113温度控制在700℃～800℃，半焦气化燃烧区113底部温度控制在900℃～950℃。
咖啡渣/茶渣混合物首先经过本实施例的烘焙预处理，咖啡渣/茶渣混合物中不稳定燃料N可得到去除，固相燃料N可减少20％～30％，然后经咖啡渣/茶渣混合物挥发分和半焦分离后的单独气化燃烧，有效减弱了半焦N和焦油N的相互作用，可进一步降低(30％～40％)燃料氮向气相氮的转化。相比现有的直接燃烧或气化燃烧技术，可从源头上综合减少咖啡渣/茶渣混合物燃烧过程44％～60％的燃料型NOx的排放，采用半焦和挥发分燃烧烟气未被利用的热量为各区反应供能，系统能量利用率在90％以上，实现了能量的清洁高效利用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化等均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高氮生物质废弃物气化燃烧供热工艺，其特征在于，利用高氮生物质废弃物气化燃烧供热系统，所述的系统包括热解气化炉(1)、烘焙气吸收装置(3)、高温引风机(4)、挥发分燃烧锅炉(5)和半焦燃烧热利用装置(6)；所述热解气化炉(1)由上而下依次分为料仓(11)、烘焙区(14)、热解区(110)、半焦气化燃烧区(113)、风室(116)及灰室(118)，所述风室(116)的两侧设置有灰室(118)，灰室(118)包裹所述风室(116)；所述烘焙气吸收装置(3)包括相连通的吸收水池(31)和焦油收集池(32)，所述烘焙区(14)顶部设有烘焙气出口(12)，烘焙气出口(12)通过管道与小旋风除尘器(2)连通，烘焙气出口(12)经小旋风除尘器(2)连接所述吸收水池(31)，所述焦油收集池(32)经焦油输送泵(33)连接挥发分燃烧锅炉(5)的焦油喷淋器(53)，所述热解区(110)外侧设有热解烟道(19)，顶部设有挥发分出口(120)，挥发分出口(120)通过管道与大旋风除尘器(7)连通，挥发分出口(120)依次经大旋风除尘器(7)和高温引风机(4)连接挥发分燃烧锅炉(5)的燃烧器(51)；所述热解烟道(19)顶部连通烘焙过渡烟道(16)，经烘焙烟气入口(15)连接所述烘焙区(14)，所述热解区(110)底部设有热解烟气入口(112)，所述半焦气化燃烧区(113)中上部设有气化烟气入口(119)，底部连接风室(116)和灰室(118)，所述挥发分燃烧锅炉(5)设有烟气通道(55)和烟气出口(58)，所述烟气通道(55)内设有热利用装置，所述烟气出口(58)经烟气引风机(514)分三路烟管，分别连接气化烟气入口(119)、热解烟气入口(112)和烘焙过渡烟道(16)，空气鼓风机(515)提供助燃空气分两路，一路连接所述燃烧器(51)，一路连接所述风室(116)；所述半焦燃烧热利用装置(6)包括循环水夹套(66)、给水装置(61)、软水换热器(62)及循环水装置，所述循环水夹套(66)嵌套在所述灰室(118)与所述半焦气化燃烧区(113)连接处，循环水夹套(66)的入口经循环水给水装置(67)连接所述循环水装置，出口经软水换热器(62)连接所述循环水装置，给水装置(61)一路连接循环水装置进行补水，一路经软水换热器(62)后连接所述挥发分燃烧锅炉(5)的热利用装置，所述热解气化炉(1)的料仓(11)与烘焙区(14)直接相连通，所述烘焙区(14)依次经密封下料器(17)和落料管(18)与所述热解区(110)相连通，所述热解区(110)和半焦气化燃烧区(113)间设有控料炉排(111)，所述挥发分燃烧锅炉(5)的焦油喷淋器(53)位于燃烧器(51)出口正上方，所述热利用装置包括汽包(59)、蒸发受热面(54)、省煤器(56)、空气预热器(57)、连接所述汽包(59)和所述蒸发受热面(54)的下降管(510)和上升管(511)、连接所述汽包(59)和省煤器(56)的给水管(512)，所述汽包(59)上方设置有蒸汽管(513)，所述蒸发受热面(54)、省煤器(56)和空气预热器(57)在所述烟气通道(55)内按烟气流向顺序排列，所述省煤器(56)入口连接所述软水换热器(62)，所述空气预热器(57)连接所述空气鼓风机(515)；
所述的工艺，包括如下步骤：
(1)将高氮生物质废弃物经料仓(11)进入热解气化炉(1)，热解气化炉(1)包括上下依次连通的烘焙区(14)、热解区(110)和半焦气化燃烧区(113)，高氮生物质废弃物先在烘焙区(14)与烘焙区(14)内的烘焙烟气逆流换热，烘焙区(14)的温度是250℃～300℃，实现高氮生物质废弃物的预处理，高氮生物质废弃物析出轻质挥发分，高氮生物质废弃物中含有的不稳定燃料氮分解成气相氮，气相氮与烘焙区(14)内的烘焙烟气一起汇集成烘焙气，经过烘焙区(14)处理后的高氮生物质废弃物依次经密封下料器(17)和落料管(18)进入热解区(110)，热解区(110)的温度是400℃～550℃，在热解区(110)内的热解烟气的间接供热和热解区(110)的底部热量传递双重作用下，高氮生物质废弃物热解成挥发分和半焦，半焦经控料炉排(111)进入半焦气化燃烧区(113)，半焦气化燃烧区(113)上部的温度是600℃～800℃，半焦在半焦气化燃烧区(113)内的气化烟气和半焦气化燃烧区(113)的底部热量传递作用下，先气化产生可燃气，气化后的半焦再由风室(116)提供的助燃空气作用下，在半焦气化燃烧区(113)底部充分燃烧，半焦气化燃烧区(113)底部的温度是800℃～950℃，气化后的半焦充分燃烧后的剩余颗粒物进入灰室(118)，经出灰口(114)排出，气化后的半焦在半焦气化燃烧区(113)底部充分燃烧产生的热量一部分由半焦燃烧热利用装置(6)中的循环水夹套(66)吸收，另一部分为上述热解区(110)的热解反应和半焦气化燃烧区(113)的气化反应提供能量；
(2)在步骤(1)中热解区(110)产生的挥发分和半焦气化燃烧区(113)产生的可燃气一起上升，从热解区(110)的顶部挥发分出口(120)排出，在高温引风机(4)作用下，经大旋风除尘器(7)除尘后输送至挥发分燃烧锅炉(5)中的燃烧器(51)，在助燃空气作用下，挥发分和可燃气在燃烧器(51)中充分燃烧；
(3)在步骤(1)中烘焙区(14)产生的烘焙气从烘焙区(14)顶部烘焙气出口(12)排出，经小旋风除尘器(2)除尘后进入烘焙气吸收装置(3)的吸收水池(31)，烘焙气中的轻质焦油及气相氮均被吸收水池吸收，烘焙气中的剩余冷烟气排空，吸收水池(31)上层的轻质焦油经连通管道排至焦油收集池(32)，在焦油输送泵(33)作用下，输送至挥发分燃烧锅炉(5)的焦油喷淋器(53)，在助燃空气作用下，轻质焦油在燃烧器(51)出口参与火焰燃烧。
2.根据权利要求1所述的高氮生物质废弃物气化燃烧供热工艺，其特征在于，所述循环水装置包括回水池(64)、位于所述回水池(64)上方的冷却塔(63)及所述回水池(64)底端一侧的排污口(65)，所述回水池(64)一端经循环水给水装置(67)连接所述循环水夹套(66)入口，另一端连接所述给水装置(61)进行补水，所述冷却塔(63)经软水换热器(62)连接所述循环水夹套(66)出口。
3.根据权利要求1所述的高氮生物质废弃物气化燃烧供热工艺，其特征在于，所述烘焙区(14)、热解区(110)和半焦气化燃烧区(113)均设有监测温度的测温装置(13)。
4.根据权利要求1所述的高氮生物质废弃物气化燃烧供热工艺，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中在挥发分燃烧锅炉(5)中的燃烧器(51)及其出口燃烧产生的高温烟气沿烟气通道(55)流动，首先加热蒸发受热面(54)中来自汽包(59)的软水产生蒸汽，蒸汽经上升管(511)进入汽包(59)，经蒸汽管(513)排出；进一步加热省煤器(56)中的预热软水，加热后的预热软水经给水管(512)进入汽包(59)；最后预热空气预热器(57)中来自空气鼓风机(515)的助燃空气，预热后的助燃空气分成两路，分别通入燃烧器(51)和风室(116)，为步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)的燃烧提供介质；经烟气通道流动换热后的高温烟气从烟气出口(58)排出，在烟气引风机(514)的作用下分成三路，即气化烟气、热解烟气和烘焙烟气，为步骤(1)提供热量或介质。
5.根据权利要求1或4所述的高氮生物质废弃物气化燃烧供热工艺，其特征在于，在半焦燃烧热利用装置(6)中，在给水装置(61)作用下，软水分成两路，一路给循环水装置进行补水，一路经软水换热器(62)与来自循环水夹套(66)的热循环水预热后，输送至省煤器(56)，换热后的循环水经循环水装置冷却后，由循环水给水装置(67)输送至循环水夹套(66)。
6.根据权利要求1所述的高氮生物质废弃物气化燃烧供热工艺，其特征在于，所述高氮生物质废弃物选自抗生素菌渣、中药渣、人造板、咖啡渣和茶渣中的一种以上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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