CN107795982B - 一种生物质热解油和热解气混合燃烧工艺 - Google Patents

一种生物质热解油和热解气混合燃烧工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物质热解油和热解气混合燃烧工艺，所述工艺主要由以下工序组成：(1)生物质热解油在储油罐中被加热，经过滤除杂后，通过油泵输送至油气混合燃烧器；(2)热解气由储气罐经过滤除尘后进入油气混合燃烧器，空气由鼓风机输送到油气混合燃烧器；(3)生物质热解油经空气雾化后与热解气、空气混合燃烧产生高温烟气，燃烧室外采用循环冷却水换热，高温烟气的热量将循环冷却水转化为水蒸气；(4)根据烟气组成，调节混合燃烧所需空气流量，烟气经冷却、除尘、脱硝后排放。本发明可实现生物质热解油和热解气的连续稳定清洁燃烧，工艺简单，燃烧热量有效利用率高，烟气排放符合国家标准。

Description

一种生物质热解油和热解气混合燃烧工艺
技术领域
本发明涉及一种生物质热解油和热解气混合燃烧工艺，属于生物质热化学转化领域，该工艺可以通过油气混合燃烧技术，实现生物质热解油和热解气的连续稳定燃烧，为生物质热解油高效清洁转化提供解决方案。
背景技术
生物质热解是一种重要的生物质利用方式，对于提高农业综合效益，增加农民收入、减少环境污染等均有重要意义。生物质热解油是一种生物质热解炭化产物，生物质中5～15％的能量在热解过程中转化进入生物质热解油，生物质热解油的热值为20～30MJ/kg，含水量20～30％，热解油在高温下呈气态，部分组分在200℃以下凝结成黑褐色黏稠状的液体，热解油中含有对人体有害物质，处理不当会造成土壤和水体污染。因此，有必要采取有效措施转化和利用生物质热解油中能量，以实现生物质能的高效利用，环境和人体健康的保护。
热解油燃烧是一种利用生物质热解油的有效方式，热解油燃烧的稳定性、能量转化的高效性和烟气排放的清洁性，受到国内学者的广泛关注。专利CN 103712203 A采用一种生物油燃烧系统，根据烟气组成控制燃烧时的过量空气系数，燃烧室温度最高达1300℃，燃烧室壁外采用水冷换热，燃烧释放的热量超过80％转化进入水蒸气。专利CN 101539290B公开了一种生物油燃烧装置，利用空气将生物油雾化成小液滴，同时，采用液化天然气作为助燃燃气，使生物油更易于被点燃，点燃后的生物油可将燃烧室温度迅速提升至1000℃。与专利CN 101539290 B类似，专利CN 103672952 B提出一种工业炉窑高压内混式生物油雾化燃烧方法，采用柴油作为助燃剂，生物油经过滤、脱水、预热后进入燃烧器进行雾化燃烧。
综上所述，现有技术仅以生物质热解油作为燃料，但由于热解油中含水量相对较高，热解油单独作为燃料时，容易发生熄火，燃烧稳定性难以保证。
发明内容
本发明的目的是采用生物质热解油和热解气混合燃烧技术，实现生物质热解油的高效清洁稳定转化。
本发明为达到这一目的，采取一种生物质热解油和热解气混合燃烧工艺，所述工艺主要由热解油输送系统、气体输送系统、油气混合燃烧系统、烟气排放系统组成，其特征在于包括以下步骤：
(a)热解油输送系统：生物质热解油在储油罐中被加热，通过油泵将热解油由储油罐输送至油气混合燃烧器，在进入燃烧器前，利用过滤技术脱除热解油中杂质；
(b)气体输送系统：热解气由储气罐通过过滤装置后进入油气混合燃烧器，空气由鼓风机输送到混合燃烧器；
(c)油气混合燃烧系统：生物质热解油经空气雾化后与热解气、空气混合燃烧产生高温烟气，燃烧室外采用循环冷却水换热，高温烟气的热量将循环冷却水转化为水蒸气；
(d)烟气排放系统：测量分析经循环水冷却后的烟气组成，根据烟气中氧气含量，调节混合燃烧所需空气量，根据烟气中固体颗粒物、氮氧化物含量，采取适当的除尘、脱硝措施。
所述一种生物质热解油和热解气混合燃烧工艺，其特征在于其中的(a)热解油输送系统，通过加热储油罐对生物质热解油进行预热，生物质热解油流量10～20kg/h，热解油温度70～80℃，采用的热媒为(c)油气混合燃烧系统换热产生的水蒸气。
所述一种生物质热解油和热解气混合燃烧工艺，其特征在于其中的(b)气体输送系统，热解气流量40～70Nm3/h，空气流量为热解油和热解气混合燃烧所需空气流量的1.1～1.2倍。
所述一种生物质热解油和热解气混合燃烧工艺，其特征在于其中的(c)油气混合燃烧系统，热解油先经空气雾化后，再与热解气、空气混合燃烧，用于雾化的空气量占所通入空气总量的5～10％，燃烧室温度最高可达1400℃，热解油和热解气中80％以上的能量转化进入水蒸气。
所述一种生物质热解油和热解气混合燃烧工艺，其特征在于其中的(d)烟气排放系统，烟气温度150～250℃，氧气含量2～3％，固体颗粒物含量不超过5mg/Nm3，氮氧化物含量不超过40mg/Nm3。
本发明具有以下优点或积极效果：
(1)工艺系统对热解油种类适用性强，由于热解气的燃烧性能好，在与热解油混合燃烧过程中，热解气可以作为助燃剂，可实现高含水量热解油的稳定高效燃烧。
(2)工艺系统的热利用率高，烟气中污染物含量低，燃烧兼具节能与环保的功能。
(3)生物质热解油经空气雾化转化成小液滴，空气雾化提高了生物质热解油的燃烧性能。
附图说明：
图1为一种生物质热解油和热解气混合燃烧工艺流程图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的实施例进行描述：生物质热解油在储油罐中被加热到70～80℃，加热热媒来自于油气混合燃烧系统换热产生的水蒸气，利用油泵将热解油由储油罐输送至油气混合燃烧器，生物质热解油流量10～20kg/h，在进入燃烧器前，通过过滤装置脱除热解油中杂质。
热解气由储气罐通过过滤装置后进入油气混合燃烧器，热解气流量40～70Nm3/h，空气由鼓风机输送到混合燃烧器，空气流量为热解油和热解气混合燃烧所需空气流量的1.1～1.2倍。
生物质热解油经空气雾化后与热解气、空气混合燃烧产生高温烟气，用于雾化的空气流量占空气总流量的5～10％，燃烧室温度最高可达1400℃，燃烧室外采用循环冷却水换热，高温烟气的热量将循环冷却水转化为水蒸气，热解油和热解气中80％以上的能量转化进入水蒸气。
经循环水冷却后的烟气温度150～250℃，测量分析烟气组分，调节混合燃烧所需空气量，使烟气中氧气含量维持在2～3％，采取适当的除尘、脱硝措施，使烟气中固体颗粒物含量不超过5mg/Nm3，氮氧化物含量不超过40mg/Nm3。
实施例1
以木屑热解油为原料，原料含水率20％，木屑热解油流量20kg/h，热解油温度80℃，热解气流量60Nm3/h，空气流量为热解油和热解气完全燃烧所需空气流量的1.1倍，燃烧室温度最高达1340℃，烟气中氧气含量2.2％，固体颗粒物含量3mg/Nm3，氮氧化物含量25mg/Nm3。
实施例2
以棉花杆热解油为原料，原料含水率25％，木屑热解油流量15kg/h，热解油温度80℃，热解气流量70Nm3/h，空气流量为热解油和热解气完全燃烧所需空气流量的1.2倍，燃烧室温度最高达1380℃，烟气中氧气含量2.8％，固体颗粒物含量3mg/Nm3，氮氧化物含量35mg/Nm3。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种生物质热解油和热解气混合燃烧方法，其特征在于由以下步骤组成：
(a)热解油输送系统：生物质热解油在储油罐中被加热，通过油泵将热解油由储油罐输送至油气混合燃烧器，在进入燃烧器前，利用过滤技术脱除热解油中杂质；
(b)气体输送系统：热解气由储气罐通过过滤装置后进入油气混合燃烧器，空气由鼓风机输送到混合燃烧器；热解气流量40～70Nm3/h，空气流量为热解油和热解气混合燃烧所需空气流量的1.1～1.2倍；
(c)油气混合燃烧系统：生物质热解油经空气雾化后与热解气、空气混合燃烧产生高温烟气，燃烧室外采用循环冷却水换热，高温烟气的热量将循环冷却水转化为水蒸气；
(d)烟气排放系统：测量分析经循环水冷却后的烟气组成，根据烟气中氧气含量，调节混合燃烧所需空气量，根据烟气中固体颗粒物、氮氧化物含量，采取适当的除尘、脱硝措施；
所述(a)热解油输送系统：通过加热储油罐对生物质热解油进行预热，生物质热解油流量10～20kg/h，热解油温度70～80℃，采用的热媒为(c)油气混合燃烧系统换热产生的水蒸气。
2.根据权利要求1所述一种生物质热解油和热解气混合燃烧方法，其特征在于其中的(c)油气混合燃烧系统，热解油先经空气雾化后，再与热解气、空气混合燃烧，用于雾化的空气量占所通入空气总量的5～10％，燃烧室温度最高可达1400℃，热解油和热解气中80％以上的能量转化进入水蒸气。
3.根据权利要求1所述一种生物质热解油和热解气混合燃烧方法，其特征在于其中的(d)烟气排放系统，烟气温度150～250℃，氧气含量2～3％，固体颗粒物含量不超过5mg/Nm3，氮氧化物含量不超过40mg/Nm3。
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