CN108548174A - 同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉 - Google Patents

同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉 Download PDF

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Abstract

同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化‑燃烧锅炉,涉及一种双燃料同时燃烧、气化的内部循环流化床锅炉,主要进行的是生物质气化反应,降低了硫磷氧化物、二氧化碳等环境污染物的排放。本发明解决了现有循环流化床锅炉燃料燃烧后余热利用不足、环境污染物排放量较大的问题。所述内部循环流化床锅炉分为同轴叠套的两个圆柱形区域,可实现生物质型煤的燃烧、生物质颗粒的气化同时分床进行。生物质型煤的主要成分是质量分数在50%以上的木屑、秸秆、谷壳等农林废弃物,煤粉颗粒采用挥发分较高的烟煤或褐煤。半球形封闭炉顶的弧度对烟气起到一定导流作用,形成了一个较为完整的炉内物质与能量的循环系统,使各阶反应获得的热量得到充分的利用。

Description

同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉
技术领域
[0001] 本发明涉及生物质型煤的燃烧与生物质燃料的气化技术领域,具体涉及一种同轴 循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉。
背景技术
[0002] 生物质型煤颗粒是一种新型的固体燃料,具有热值高、燃烧产物中污染物含量少 等优点,而生物质燃料具有二氧化碳零排放、不含硫磷成分等特点。充分利用生物质能源不 仅可有效减轻化石能源的使用危机,还可减轻对环境的污染与破坏,但有关生物质能源的 实际利用程度不高。循环流化床锅炉与其他类型的锅炉相比,具有效率高、氮氧化合物产量 低、脱硫效果好等优势,发展前景明朗。但循环流化床锅炉发展多年依然存在着所用燃料单 一、燃料燃烧后的余热利用不充分等问题,且排放的环境污染物含量仍不容忽视。
发明内容
[0003] 为了最大程度地减少氮氧化物、二氧化碳、二氧化硫等环境污染物的排放,提高燃 料的利用率,提供了一种燃料内部循环的同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧的技术。
[0004] 本发明的技术方案是:此种循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉 采用两个同轴的圆柱体炉体构成,形成两个叠套的炉膛结构,即室1与室2。其中室1为燃烧 室(8),进行生物质型煤颗粒的燃烧;室2为气化室(3),进行生物质颗粒燃料的气化。两室分 别设置了独立的流化系统,室1中生物质型煤颗粒经布风板用鼓风机从床层底部送入炉膛; 气化室(3)中生物质颗粒在墙2 (4)下部进料管(5)送入。墙2 (4)上部设有气化产物水煤气的 气化气收集管(9)。气化室(3)床层底部均匀铺设有石英砂用来稳定床层,改善颗粒流动性。 两室底部都设有排渣管(6)。炉体顶部由一半球形顶盖封闭,构成半球形炉顶(10),球形炉 顶(10)上设有燃烧室排烟管(1),管口设有旋风分离器。墙1 (7)与墙2⑷之间在上部由一个 环形挡板(2)连结,环形挡板(2)位于半球形炉顶(10)与柱体炉身连接处。挡板上均匀布置 一定数量的颗粒滤过孔(I 1),用来滤过燃烧室(8)所产生烟气中的高温颗粒,使高温颗粒沉 积到气化室(3)中充当生物质气化的部分热源。生物质型煤在燃烧室(8)内燃烧释放的大量 热量被烟气携带出炉膛,烟气中的高温颗粒被旋风分离器分离送入气化室(3),分离后的烟 气流经炉膛外部的蒸气发生器。蒸气发生器产生的高温水蒸气经由节流阀的调节高速地射 入气化室(3)炉膛,对床体起到流化作用,同时也作为生物质的气化介质。燃烧室(8)中燃烧 后的灰渣通过底部排渣孔排除,气化室(3)中为完全气化的焦炭颗粒也由排渣孔排出,与生 物质型煤颗粒混合后重新送入燃烧室(8)内燃烧。生物质型煤颗粒进料方向(12)、生物质颗 粒进料方向(13)与灰渣排放方向(14)如图3显示。
[0005] 本发明与现有设计技术相较下有以下有以效果:本发明采用双锅筒叠套方式,将 燃烧室(8)和气化室(3)进行结合,节省空间的同时实现了生物质型煤颗粒的燃烧、残碳的 燃烧、生物质气化的过程同时分床进行;半球形炉顶(10)具有一定的烟气导向的作用,流化 状态下的固体颗粒在旋风分离器的作用下留在了炉膛,经过环形挡板上的颗粒滤过孔(11) 进入气化室(3),气化后的主要成分为残碳的混合物被重新收集,送入燃烧室(8)内进一步 燃烧,从而实现双床的物质及能量间的定向循环,构成了一个内部循环系统;本发明所涉及 的燃烧过程及气化过程所利用的燃料中生物质的占比较大,利用率生物质燃料二氧化碳零 排放、无硫磷成分等特性,大大减少氮氧化物、二氧化碳、二氧化硫、焦油等污染物及废弃物 的排放,充分体现了本设计节能减排的设计初衷。
附图说明
[0006] 图1是同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉的主视图; 图2是环形挡板的俯视图; 图3是物料进入方向与灰渣排放方向; 图中标号:1-排烟管;2-环形挡板;3-气化室2; 4-墙2; 5-进料管;6-排渣管;7-墙1; 8-燃 烧室1; 9-气化气收集管;10-半球形炉顶;11-颗粒滤过孔;12-生物质型煤颗粒进料方向; 13-生物质颗粒进料方向;14-灰渣排放方向。
具体实施方式
[0007] 同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉的工作原理如下: 1、燃烧室(8): 生物质型煤颗粒的组成部分主要是少量煤粉颗粒与生物质颗粒,实验所用生物质颗粒 的组成采用木肩与秸杆粉末。燃料经一次分的携带通过布风板均匀从床层底部送入,与空 气充分接触后发生燃烧反应,释放大量热量,发生的主要化学反应有:
Figure CN108548174AD00041
此外,从气化室(3)的床层底部收集的灰渣混合物主要成分是生物质气化后的残碳,被 重新送回燃烧室(8)中燃烧,其化学反应方程式主要为:
Figure CN108548174AD00042
上述各化学反应均为放热反应,燃烧室(8)床层温度约为800-950°C。燃烧后产生的烟 气携带大部分热量离开燃烧室(8),其中的高温颗粒又携带部分热量进入气化室(3),作为 气化室(3)中的生物质气化的高温热源。
[0008] 经旋风分离器分离后的烟气通过外部蒸汽发生器,利用烟气余热生产水蒸汽,高 温水蒸气被送入气化室(3)的流化系统,充当生物质的气化反应的气化介质。
[0009] 燃烧反应所产生的残渣通过燃烧室(8)床层底部的排渣孔排出。
[0010] 2、气化室⑶: 作为生物质燃料气化介质的高温水蒸气从蒸气发生器放出后送入连接管,从气化室 (3)床层底部均勾喷射进炉内,其流速与流量可通过节流阀调节,同时起到了一定的流化作 用。
[0011] 从燃烧室(8)沉积到气化室(3)的高温固体颗粒所携带的热量被用作生物质气化 的部分稳定热源,从墙2 (4)下部的进料管(5)送入一定量的生物质燃料颗粒,高温水蒸气从 底部送入,两者在高温环境中将发生气化反应,得到预期的气化产物水煤气。
[0012] 生物质气化反应体系中主要的反应包括:生物质材料的热分解反应、甲烷化反应、 水蒸气-碳的还原反应、水蒸气与CO的变换反应等。当环境温度在150Γ以上时,生物质即会 发生不可逆的热分解反应。生物质成分中碳水化合物的化学键被打破,挥发分将析出。挥发 分中主要包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、焦油,剩余的碳将进行进一步的反应。具体 的化学反应方程式为:
Figure CN108548174AD00051
燃烧室(8)中生物质气化后的残碳混合物颗粒经排由排渣管(6)排除,再由管道收集并 连接到燃烧室(8)的送料管道,重新送回燃烧室(8)内参与燃烧反应,从而形成了一个较为 完整的炉内物质与能量的循环系统。

Claims (5)

1. 同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉,其特征在于,循环流化床 内部结构分为两个区域,炉膛由两个同轴圆柱体叠套构成,分别进行的是生物质的气化与 生物质型煤的燃烧反应。
2. 根据权利要求1所述的同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉,其 特征在于,炉顶用半球形钢板封闭,其弧度对烟气起到一定导流作用;连结两室的环形挡板 起到过滤烟气中高温固体颗粒的作用,同时在一定程度上阻止烟气与生物质的气化产物水 煤气间的混合。
3. 根据权利要求1所述的同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉,其 特征在于,燃烧室中燃烧过程以生物质型煤颗粒作为燃料,生物质型煤的主要成分是质量 分数在50%以上的木肩、秸杆、谷壳等农林废弃物,煤粉颗粒采用挥发分较高的烟煤或褐 煤。
4. 根据权利要求1所述的同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉,其 特征在于,两室分别采用独立的送风系统,有利于分别调整床层物料高度、控制残碳的回收 与再利用。
5. 根据权利要求1所述的同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉,其 特征在于,燃烧室产生的高温烟气携带大量热量,利用其大部分热量所产生的高温水蒸气 通入气化室中,作为生物质气化的介质,气化速度可通过节流阀控制。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102786990A (zh) * 2012-08-15 2012-11-21 太原理工大学 一种生物质与煤流化床共气化的方法
CN105018154A (zh) * 2014-04-16 2015-11-04 代建军 生物质双流化床间接气化系统及其控制方法
CN107338075A (zh) * 2017-08-16 2017-11-10 华中科技大学 一种生物质气化联产氢气和多孔碳材料的系统
CN206940810U (zh) * 2017-07-14 2018-01-30 光大环境科技(中国)有限公司 一种自热式低焦油生物质气化炉

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102786990A (zh) * 2012-08-15 2012-11-21 太原理工大学 一种生物质与煤流化床共气化的方法
CN105018154A (zh) * 2014-04-16 2015-11-04 代建军 生物质双流化床间接气化系统及其控制方法
CN206940810U (zh) * 2017-07-14 2018-01-30 光大环境科技(中国)有限公司 一种自热式低焦油生物质气化炉
CN107338075A (zh) * 2017-08-16 2017-11-10 华中科技大学 一种生物质气化联产氢气和多孔碳材料的系统

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