CN108611110B - 耦合燃煤锅炉的生物质炭生产系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耦合燃煤锅炉的生物质炭生产系统，包括生物质干燥装置、生物质炭化装置、废气预处理装置和物料输送装置。本发明利用燃煤锅炉产生的高温烟气分别为生物质干燥装置、生物质炭化装置提供热量，生物质炭化后产生的生物质炭通过物料输送装置运送至指定位置进行存储；生物质干燥装置、生物质炭化装置产生的可燃气体进入燃煤锅炉中充分燃烧、分解。本发明工艺流程短，系统连续运行可靠性高，原料适应性强，可依托现役煤电高效发电系统和污染物集中治理设施，破解秸秆田间直焚、污泥垃圾围城等社会治理难题，同时促进了燃煤锅炉的低碳清洁发展。

Description

耦合燃煤锅炉的生物质炭生产系统
技术领域
本发明属于能源与环境保护技术领域，特别是涉及到一种耦合燃煤锅炉的生物质炭生产系统。
背景技术
我国生物质资源丰富，资源化利用潜力巨大。但是，当前我国生物质综合利用水平相对滞后，秸秆田间直焚、污泥垃圾围城等已成为社会治理难题，现有生物质资源化技术存在污染物排放水平偏高等问题。生物质资源主要包括：农作物秸秆及农产品加工剩余物、林业剩余物和能源作物、生活垃圾与有机废弃物等。
燃煤生物质耦合发电是一种大型的生物质能源发电技术，通过现役煤电机组的高效发电系统和环保集中治理平台，消纳田间露天直燃秸秆，或规模化协同处理污泥，是降低二氧化碳和其他污染物排放的有效途径，是当前我国煤电转型升级的新路径。现有燃煤生物质耦合发电技术主要分为生物质直接掺烧耦合发电技术和生物质气化耦合技术。目前，生物质直接掺烧耦合发电技术具有较大的局限性，如：物理密度和能量密度低；水分和氢元素含量高，排烟水蒸气引起的热损失大；碱金属含量高，掺烧生物质比例过高会造成锅炉主燃烧区结渣，受热面腐蚀，对锅炉环保设施的稳定运行也有较大影响。生物质气化耦合技术也存在很多弊端，如能源转化效率低、体量小、燃料适应性差，燃料含水率超20％就无法气化。
生物质炭的生产是在隔绝空气或供给少量空气的条件下，通过热化学转换，将生物质转变成为生物质炭、其他气态低分子物质的过程。生物质热解所需的热源的主要来源是小型燃煤或生物质锅炉，这类锅炉热效率低，污染设施不齐全，环保改造投入高、产出小，不具备经济可行性。
发明内容
本发明主要解决两个方面的问题，一个是利用现有燃煤锅炉消纳生物质的问题，另一个是解决生物质炭生产过程的环境污染的问题。
本发明提供的耦合燃煤锅炉的生物质炭生产系统，包括生物质干燥装置、生物质炭化装置、废气预处理装置和物料输送装置；其中，生物质干燥装置包括移动床干燥机和中温烟气管道，中温烟气管道环绕布置于移动床干燥机的内壁上，且与原料运动方向逆向排列，中温烟气管道的出口与燃煤锅炉的烟道中温段相连通，燃煤锅炉的烟道中温段还通过管道与第一引风机的进风口相连通，第一引风机的出风口与中温烟气管道的入口相连通；生物质炭化装置包括移动床炭化炉和高温烟气管道，高温烟气管道环绕布置于移动床炭化炉的内壁上，且与原料运动方向逆向排列，高温烟气管道的出口与燃煤锅炉的烟道高温段相连通，燃煤锅炉的烟道高温段还通过管道与第二引风机的进风口相连通，第二引风机的出风口与高温烟气管道的入口相连通；废气预处理装置包括废气冷凝装置、气液分离器和增压风机，废气冷凝装置的出口通过管道与气液分离器的入口连通，气液分离器的出口通过管道与增压风机的进风口连通，增压风机的出风口通过管道与燃煤锅炉的燃烧系统连通；以及，移动床干燥机与移动床炭化炉密封连通，密封连通处通过管道与废气冷凝装置的入口连接；物料输送装置包括进料仓、出料仓、挡渣板、电动机和链条式炉排，进料仓布置于移动床干燥机的入口处，出料仓布置于移动床炭化炉的出口处，链条式炉排布置于移动床干燥机的出口与移动床炭化炉的入口之间，链条式炉排包括主动链轮和从动链轮，在主动链轮与从动链轮上啮合有炉链，在主动链轮的轴孔内套装有与电动机带轮传动的轴承，挡渣板固定于炉链尾端的正上方。
利用上述本发明的耦合燃煤锅炉的生物质炭生产系统，能够取得以下技术效果：
(1)本发明产生的生物质炭，是优质的土壤改良剂，可用于炭基肥料还田，还是良好的吸附剂，可用于治理修复土壤、水体，用途广泛；
(2)本发明产生的生物质炭是将植物光合作用固定的大气中的二氧化碳进一步矿化处理的产物，是稳定的碳汇形式，随着我国碳交易市场逐步建立，其在固定大气中二氧化碳、减缓温室效应方面的效益日益凸显，具有巨大应用前景；
(3)本发明工艺流程短，系统连续运行可靠性高，可实现连续稳定生产。原料适应性强，可消纳农林废弃残余物、生活垃圾以及污水处理厂、水体污泥等生物质资源；
(4)与传统的生物质能源化利用工艺相比，本工艺利用的是生物质的原料属性，而非燃料属性，产品的经济、环境等综合效益更好；
(5)与传统的燃煤锅炉耦合生物质工艺相比，本发明不需对机组原有燃煤煤质和制粉系统进行改造，焦油、无机盐等组分不进入炉膛，降低了炉膛磨损、脱硝催化剂中毒等不利影响；
(6)与传统的生物质炭化工艺相比，本发明通过与燃煤锅炉的耦合，可依托现役煤电高效发电系统和污染物集中治理设施，处理量大幅提高，二次污染物的排放大大降低。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明提供的耦合燃煤锅炉的生物质炭生产系统的结构示意图；
图2为本发明提供的物料输送装置的结构示意图。
图中：1-生物质干燥装置、2-生物质炭化装置、3-废气预处理装置、4-物料输送装置、5-燃煤锅炉、11-移动床干燥机、12-中温烟气管道、13-第一引风机、21-移动床炭化炉、22-高温烟气管道、23-第二引风机、31-废气冷凝装置、32-气液分离器、33-增压风机、41-进料仓、42-出料仓、43-挡渣板、44-电动机、45-主动链轮、46-从动链轮、47-炉链。
具体实施方式
本发明的整体思路为：通过与燃煤锅炉的耦合，以燃煤锅炉高温烟气为热解反应的热源，将生物质作为原料，生产生物质炭，克服了传统燃煤耦合生物质利用方式的弊端；并且，生物质炭具有更高的环境效益和应用前景。
图1示出了本发明提供的耦合燃煤锅炉的生物质炭生产系统的结构。
如图1所示，本发明提供的耦合燃煤锅炉的生物质炭生产系统，包括生物质干燥装置1、生物质炭化装置2、废气预处理装置3和物料输送装置；其中，物料输送装置用于向生物质干燥装置1输送生物质，并收集存储生物质炭化装置2生成的生物质炭；生物质干燥装置1用于利用燃煤锅炉的中温烟气对生物质进行干燥；生物质炭化装置2用于利用燃煤锅炉的高温烟气对干燥后的生物质进行炭化；废气预处理装置3用于回收生物质干燥、炭化过程中产生的高温含湿废气中的废热。
生物质干燥装置1包括移动床干燥机11、中温烟气管道12、第一引风机13，中温烟气管道12环绕布置于移动床干燥机11的内壁上，且与原料运动方向逆向排列，该原料是指生物质，中温烟气管道12的出口与燃煤锅炉5的烟道中温段相连通，燃煤锅炉5的烟道中温段还通过管道与第一引风机13的进风口相连通，第一引风机13的出风口与中温烟气管道12的入口相连通；其中，燃煤锅炉5的中温烟气经第一引风机13进入移动床干燥机1换热后再返回燃煤锅炉5的烟道中。
生物质炭化装置2包括移动床炭化炉21、高温烟气管道22和第二引风机23，移动床炭化炉21与移动床干燥机11密封连通，高温烟气管道22环绕布置于移动床炭化炉21的内壁上，且与原料运动方向逆向排列，高温烟气管道22的出口与燃煤锅炉5的烟道高温段相连通，燃煤锅炉5的烟道高温段还通过管道与第二引风机23的进风口相连通，第二引风机23的出风口与高温烟气管道22的入口相连通；其中，燃煤锅炉5的高温烟气经第二引风机23进入移动床炭化炉21换热后再返回燃煤锅炉5的烟道中。
废气预处理装置3包括废气冷凝装置31、气液分离器32和增压风机33，废气冷凝装置的入口通过管道与移动床炭化炉21、移动床干燥机11的密封连通处连接，废气冷凝装置31的出口通过管道与气液分离器32的入口连通，气液分离器32的出口通过管道与增压风机33的进风口连通，增压风机33的出风口通过管道与燃煤锅炉5的燃烧系统连通；其中，在生物质干燥、炭化过程中产生的高温含湿废气进入废气冷凝装置31回收废热后，经气液分离器32排出冷凝水，冷却后的气体由增压风机33输送至燃煤锅炉5的燃烧系统，最终进入炉膛高温分解。
物料输送装置包括进料仓41、出料仓42、挡渣板43、电动机44和链条式炉排；其中，进料仓41布置于移动床干燥机11的入口处，用于向移动床干燥机11输送生物质；出料仓42布置于移动床炭化炉21的出口处，用于收集存储生物质炭；链条式炉排布置于移动床干燥机11与移动床炭化炉21的密封连通处内，用于将干燥后的生物质送入移动床炭化炉21内进行炭化，以便生成生物质炭；链条式炉排具体包括主动链轮45、从动链轮46和炉链47，炉链47分别与主动链轮45、从动链轮46啮合，在主动链轮45的轴孔内套装有轴承，该轴承与电动机44带轮传动，炉链47用于将移动床干燥机11干燥后的生物质传输至移动床炭化炉21内；挡渣板43固定于炉链47尾端的正上方，用于防止生物质的渣滓飞溅。

Claims (1)

1.一种耦合燃煤锅炉的生物质炭生产系统，其特征在于，包括：生物质干燥装置(1)、生物质炭化装置(2)、废气预处理装置(3)和物料输送装置；其中，
所述生物质干燥装置(1)包括移动床干燥机(11)和中温烟气管道(12)，所述中温烟气管道(12)环绕布置于所述移动床干燥机(11)的内壁上，且与原料运动方向逆向排列，所述中温烟气管道(12)的出口与燃煤锅炉(5)的烟道中温段相连通，所述燃煤锅炉(5)的烟道中温段还通过管道与第一引风机(13)的进风口相连通，所述第一引风机(13)的出风口与所述中温烟气管道(12)的入口相连通；
所述生物质炭化装置(2)包括移动床炭化炉(21)和高温烟气管道(22)，所述高温烟气管道(22)环绕布置于移动床炭化炉(21)的内壁上，且与原料运动方向逆向排列，所述高温烟气管道(22)的出口与所述燃煤锅炉(5)的烟道高温段相连通，所述燃煤锅炉(5)的烟道高温段还通过管道与第二引风机(23)的进风口相连通，所述第二引风机(23)的出风口与所述高温烟气管道(22)的入口相连通；
所述废气预处理装置(3)包括废气冷凝装置(31)、气液分离器(32)和增压风机(33)，所述废气冷凝装置(31)的出口通过管道与所述气液分离器(32)的入口连通，所述气液分离器(32)的出口通过管道与所述增压风机(33)的进风口连通，所述增压风机(33)的出风口通过管道与所述燃煤锅炉(5)的燃烧系统连通；以及，所述移动床干燥机(11)与所述移动床炭化炉(21)密封连通，密封连通处通过管道与所述废气冷凝装置(31)的入口连接；
所述物料输送装置包括进料仓(41)、出料仓(42)、挡渣板(43)、电动机(44)和链条式炉排，所述进料仓(41)布置于所述移动床干燥机(5)的入口处，所述出料仓(42)布置于所述移动床炭化炉(8)的出口处，所述链条式炉排布置于所述移动床干燥机(11)与所述移动床炭化炉(21)之间的密封连通处内，所述链条式炉排包括主动链轮(45)和从动链轮(46)，在所述主动链轮(45)与所述从动链轮(46)上啮合有炉链(47)，在所述主动链轮(45)的轴孔内套装有与所述电动机(44)带轮传动的轴承，所述挡渣板(43)固定于所述炉链(47)尾端的正上方。
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