CN109022078B - 一种稳态燃烧生物质燃料的掺配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种稳态燃烧生物质燃料的掺配方法，其应用于联合炉排锅炉生物质锅炉，该方法包括将农业秸秆、废弃板材和纯树皮按比例进行掺配，其中，农业秸秆的掺配量为25‑40wt％，废弃板材的掺配量为20‑35wt％，以及纯树皮的掺配量为40wt％。该方法不仅能够提升燃烧性能，显著降低污染物的排放量，还能够使生物质燃料实现稳态燃烧。

Description

一种稳态燃烧生物质燃料的掺配方法
技术领域
本发明涉及生物质固体燃料，具体涉及一种稳态燃烧生物质燃料的掺配方法。
背景技术
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量是取之不尽、用之不竭的可再生碳源。并且，生物质能还具有能源替代、减排环保和促进农村经济等多重功能，因此，从能源安全和环境保护出发，对生物质能的开发利用已成为当前发展可再生能源的战略重点。
但是，生物质燃料的种类繁多，其特性也相对不同，相较于传统的煤、油、汽等化石燃料有着更复杂的化学成分，生物质燃料在大型工业锅炉中的燃烧特性也与煤炭等化石燃料有很大的不同。如何能使生物质燃料在燃烧性能、污染物排放以及稳定燃烧三方面都实现良好的效果仍然需要进一步研究和探索。
发明内容
联合炉排锅炉因为使用两种不同的炉排组成，导致其前端与后端的燃烧工况需求有所差别，造成其炉膛前后温度也有所差异，而且其床温较低，往复炉排段温度约在650度左右，链条炉排段约在795度左右，现有的生物质燃料往往无法同时满足燃烧性能优异、排放达标且稳定燃烧，因此，本发明的目的是提供一种适用于联合炉排锅炉生物质锅炉的稳态燃烧生物质燃料及其掺配方法，本发明的减排型生物质燃料无需复杂的加工处理也无需额外添加成型相关的化学物质，经本发明的合理控制和掺配不仅能够将本发明的生物质燃料在直燃联合炉排锅炉中充分利用，在燃烧性能优异且排放达标的前提下更能实现生物质燃料的稳定燃烧，特别适用于以生物质作为燃料的生物质发电企业。
本发明是通过以下技术方案实现的：
首先，本发明提供了一种稳态燃烧生物质燃料的掺配方法，其应用于联合炉排锅炉生物质锅炉(比如130T/H)，所述方法包括将农业秸秆、废弃板材和纯树皮按比例进行掺配，其中，农业秸秆的掺配量为25-40wt％，废弃板材的掺配量为20-35wt％，以及纯树皮的掺配量为40wt％。
进一步地，所述掺配方法中，农业秸秆的掺配量为30-40wt％，废弃板材的掺配量为20-35wt％，以及纯树皮的掺配量为40wt％。
进一步地，所述掺配方法中，农业秸秆的掺配量为25-40wt％，废弃板材的掺配量为20-30wt％，以及纯树皮的掺配量为40wt％。
进一步地，所述掺配方法中，农业秸秆的掺配量为35-40wt％，废弃板材的掺配量为20-25wt％，以及纯树皮的掺配量为40wt％。
进一步地，所述农业秸秆由玉米芯、麦秆、高粱秆和豆秆组成，其中，玉米芯、麦秆、高粱秆和豆杆的质量比为0.5-2：0.5-2：0.5-2：1，进一步为1-2：1-2：1-2：1，更进一步为2：2：2：1。
进一步地，述废弃板材的选自旧家具和旧建筑模板。
进一步地，所述纯树皮为杨树树皮。
进一步地，所述掺配方法中，玉米芯的掺配量为10wt％，麦秆的掺配量为10wt％高粱秆的掺配量为10wt％，豆秆的掺配量为5-10wt％，废弃板材的掺配量为20-25wt％，以及纯树皮的掺配量为40wt％。
进一步地，所述掺配方法包括：将农业秸秆粉碎为个体长度小于5CM的散质燃料，将废弃板材粉碎为长度小于7CM的散质燃料以及将纯树皮粉碎为长度小于10CM散质燃料，然后在料场配料区按照各原料掺配量进行分层布料，并进行多次混合搅拌，优选进行3次以上混合搅拌，混料至均匀。
此外，本发明还保护上述掺配方法掺配得到的生物质燃料。
为了更好地控制和实现本发明，本发明对进行掺配的原料进行了筛选，该筛选根据固体生物质燃料工业分析方法(GB/T 28731-2012)进行，主要对本发明的多种生物质样(农业秸秆、废弃板材、纯树皮)进行了层层分析，分析结果发现，当生物质样(农业秸秆、废弃板材、纯树皮)的水分、灰分、挥发分以及固定碳为以下含量情况下，使用本发明的方法掺配，可以在用于联合炉排锅炉时实现稳态燃烧：
Figure BDA0001775452930000031
Figure BDA0001775452930000032
并且在以下含量范围是，可以更好地实现本发明：
Figure BDA0001775452930000033
Figure BDA0001775452930000034
Figure BDA0001775452930000041
并且在本发明的某一具体实例中，含量为以下情况时，能最好的实现本发明：
Figure BDA0001775452930000042
Figure BDA0001775452930000043
农业秸秆以本发明的方法进行掺配的优势：农业秸秆借助其体较大密度小的特性，在往复炉排布料时起到支撑作用，使料层具有空隙有利于由料层底部进入风通过料层，保证氧气供应。并且农业秸秆易燃、易风干，在往复炉排布料过程中，其自身的水分易挥发，更助于其燃烧。此外，农业秸秆相对于废弃板材，挥发分占比较高，因此作为联合炉排锅炉前段挥发分燃烧阶段主力燃料，并能够对废弃板材及纯树皮进行预烘干及挥发分阶段的预引燃。
废弃板材：多为进行过工业深加工的木材，其水分及灰分含量较低，且固定碳含量较高，相较于农业秸秆不易引燃，本申请选择掺配废弃板材主要作为中段往复与链条炉排过渡区域的燃烧主力，并且其还可以对水分含量较高的纯树皮类燃料起到预烘干及引燃的作用。
纯树皮：纯树皮及树枝桠，由于其水分含量较高，即使经过自然晾晒风干，其结构水分含量依旧较高，且其固定碳含量较高，掺配40％纯树皮时可作为链条炉排中末端燃烧主力。
本发明的生物质燃料掺配方法，可以保证生物质联合炉排锅炉的稳态燃烧，保证燃烧稳定性，减少调整频率，减少操作人员工作量，保证生物质燃料燃烧充分，有效减少灰渣可燃物，保证锅炉运行安全。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例1生物质燃料的掺配
配方如表1所示，其中，农业秸秆和杨树皮重量比为0.875：1，玉米芯、麦秆、高粱秆和豆秆的重量比为2：2：2：1，废弃板材加入量25wt％(农业秸秆与废弃板材的质量比为1.4：1)。
表1实施例1的掺配配方
Figure BDA0001775452930000051
Figure BDA0001775452930000061
掺配方式：
将农业秸秆粉碎为个体长度小于5CM的散质燃料，将废弃板材粉碎为长度小于7CM的散质燃料以及将纯树皮粉碎为长度小于10CM散质燃料，然后在料场配料区进行分层布料，并进行3次以上混合搅拌，保证混料均匀。
实施例2
配方如表1所示，其中，农业秸秆和杨树皮重量比为1：1，玉米芯、麦秆、高粱秆和豆秆的重量比为1：1：1：1，废弃板材加入量25wt％(农业秸秆与废弃板材的质量比为2：1)。
表1实施例1的掺配配方
Figure BDA0001775452930000062
掺配方式：
将农业秸秆粉碎为个体长度小于5CM的散质燃料，将废弃板材粉碎为长度小于7CM的散质燃料以及将纯树皮粉碎为长度小于10CM散质燃料，然后在料场配料区进行分层布料，并进行3次以上混合搅拌，保证混料均匀。
实施例3-10
以表2的掺配配方按照实施例1的方式进行掺配，得到实施例3-10的生物质燃料。
其中农业秸秆、纯树皮、废弃板材采用与实施例1相同的原料，其区别仅在于各原料的掺入量不同。
表2实施例3-10的掺配配方
Figure BDA0001775452930000071
实施例11
以实施例1的掺配配方，按照以下方式掺配：
将所有原料粉碎为个体长度小于5CM的散质燃料，然后在料场配料区进行分层布料，并进行3次以上混合搅拌，保证混料均匀。
实施例12
分别称取实施例1-11中掺配得到的生物质燃料，每个配比2kg，利用生物质烘烤机(KM-9，云南名泽烟草机械有限公司)，对各个实施例的生物质燃料的燃烧性能进行测试，观察并记录，结果详见表3。
表3燃烧性能
Figure BDA0001775452930000072
Figure BDA0001775452930000081
实施例13
联合炉排锅炉型号：130T/H
根据《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》，排放达标标准：氮氧化物小于100mg/m3,二氧化硫小于50mg/m3，灰分小于20mg/m3。
采用130T/H联合炉排锅炉进行生产，采用料场掺配、皮带输送、炉前料仓均匀给料的方式进行给料，每小时给料量在32吨，往复炉排段燃烧温度控制在650度，底部风门全开，链条炉排段温度控制在795度，启用炉膛内高温段及烟道低温段SNCR脱硝设备，采用干法脱硫，布袋除尘，根据《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》测试，环保排放指标可控制在NOx浓度65mg/m3，SO2浓度40mg/m3，灰分浓度8mg/m3。
表4污染物排放情况
Figure BDA0001775452930000082
Figure BDA0001775452930000091
实施例14
稳态燃烧效果测试：本实施例将实施例1和2的燃料与其他燃料根据实施例13的方式以相同进料量进炉燃烧(联合炉排锅炉型号：130T/H)并监控燃烧效果，效果如表5所示。
其中，其他燃料按专利CN104726158A中所述方法制备。
表5稳态燃烧效果比较
Figure BDA0001775452930000092

Claims (10)

1.一种稳态燃烧生物质燃料的掺配方法，其应用于联合炉排锅炉生物质锅炉，所述方法包括将农业秸秆、废弃板材和纯树皮按比例进行掺配，其中，农业秸秆的掺配量为25-40wt％，废弃板材的掺配量为20-35wt％，以及纯树皮的掺配量为40wt％；
所述掺配方法还包括将农业秸秆粉碎为个体长度小于5cm的散质燃料，将废弃板材粉碎为长度小于7cm的散质燃料以及将纯树皮粉碎为长度小于10cm散质燃料，然后在料场配料区按照各原料掺配量进行分层布料，并进行多次混合搅拌，进行3次以上混合搅拌，混料至均匀；
所述农业秸秆由玉米芯、麦秆、高粱秆和豆秆组成，其中，玉米芯、麦秆、高粱秆和豆杆的质量比为0.5-2：0.5-2：0.5-2：1。
2.根据权利要求1所述的掺配方法，其特征在于，所述掺配方法中，农业秸秆的掺配量为30-40wt％，废弃板材的掺配量为20-35wt％，以及纯树皮的掺配量为40wt％。
3.根据权利要求1所述的掺配方法，其特征在于，所述掺配方法中，农业秸秆的掺配量为25-40wt％，废弃板材的掺配量为20-30wt％，以及纯树皮的掺配量为40wt％。
4.根据权利要求1所述的掺配方法，其特征在于，所述掺配方法中，农业秸秆的掺配量为35-40wt％，废弃板材的掺配量为20-25wt％，以及纯树皮的掺配量为40wt％。
5.根据权利要求1所述的掺配方法，其特征在于，玉米芯、麦秆、高粱秆和豆杆的质量比为1-2：1-2：1-2：1。
6.根据权利要求1所述的掺配方法，其特征在于，玉米芯、麦秆、高粱秆和豆杆的质量比为2：2：2：1。
7.根据权利要求1所述的掺配方法，其特征在于，所述废弃板材的选自旧家具和旧建筑模板。
8.根据权利要求1所述的掺配方法，其特征在于，所述纯树皮为杨树树皮。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺配方法中，玉米芯的掺配量为10wt％，麦秆的掺配量为10wt％高粱秆的掺配量为10wt％，豆秆的掺配量为5-10wt％，废弃板材的掺配量为20-25wt％，以及纯树皮的掺配量为40wt％。
10.权利要求1至9中任一项所述的掺配方法掺配得到的生物质燃料。
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