CN109028035A - 一种生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃煤锅炉与生物质气化炉耦合技术领域，具体为生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉，包括生物质气化炉本体，生物质气化炉本体通过燃气管道与旋风除尘器连接；旋风除尘器通过高温管路与气气换热器连接，气气换热器另一端通过燃气管道与燃煤锅炉连接；气气换热器的出风口通过送风道与燃煤锅炉的二次风道连通，气气换热器的进风口还通过引风道与燃煤锅炉的二次风道连通，引风道上设置有风机，燃煤锅炉的尾部设置有空气预热器，二次风道将空气预热器与燃煤锅炉炉膛连通；本发明提出一个更高效、简便的生物质降温输送的换热方案，用燃煤锅炉的二次风做高温生物质燃气的冷却介质，生物质燃气的冷却热量被二次风带入燃煤锅炉的炉膛。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉与生物质气化炉耦合技术领域，尤其涉及一种生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉。
背景技术
生物质的气化燃气的化学热能与显热被输入到燃煤锅炉炉膛，大型燃煤锅炉沿程各受热面提高生物质燃气的热量的吸收效率，生物质燃气的热量最终由大型火电机组高效转化为电能，生物质燃气燃烧后的烟气由大型燃煤锅炉尾部烟气净化系统完成净化。
现存的生物质耦合大型燃煤火电机组的技术方案，生物质燃气的降温输送过程中，需要应高温燃气→导热油→燃煤机组工质水的换热过程，系统布置较复杂，且导热油(易燃物)的存在增大了的设备危险点，需要设置相应的防火措施。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足，提供了一种生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉。本发明通过将生物质气化炉与大型火电燃煤机组的燃烧侧耦合，将生物质燃气的化学热能与显热输入到燃煤锅炉的燃烧侧；提出一个更高效、简便的生物质降温输送的换热方案，用燃煤锅炉的二次风做高温生物质燃气的冷却介质，生物质燃气的冷却热量被二次风带入燃煤锅炉的炉膛。
本发明的技术方案：
一种生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉，包括生物质气化炉本体，所述生物质气化炉本体通过燃气管道与旋风除尘器连接；所述旋风除尘器通过高温管路与气气换热器连接，所述气气换热器一端通过燃气管道与燃煤锅炉连接；所述气气换热器的出风口通过送风道与所述燃煤锅炉的二次风道连通，所述气气换热器的进风口还通过引风道与所述燃煤锅炉的二次风道连通，所述引风道上设置有风机，所述燃煤锅炉的尾部设置有空气预热器，所述二次风道将所述空气预热器与所述燃煤锅炉连通。
进一步的，所述所述气气换热器与燃煤锅炉之间的燃气管道上设置有阀门。
进一步的，所述引风道与送风道内部均设置烟气挡板。
进一步的，所述生物质气化炉本体旁侧分别设置有送风机和一组进料料斗。
进一步的，所述燃煤锅炉内部设置有燃气燃烧器，所述燃气燃烧器通过所述燃气管道与所述气气换热器连接。
进一步的，所述引风道内的二次风流量小于二次风道内的二次风流量20％。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明通过将生物质气化炉与大型火电燃煤机组的燃烧侧耦合，将生物质燃气的化学热能与显热全部输入到燃煤锅炉的燃烧侧；提出一个更高效、简便的生物质降温输送的换热方案，用燃煤锅炉的二次风直接用做高温生物质燃气的冷却介质，生物质燃气的冷却热量被二次风带入燃煤锅炉的炉膛；
本发明生物质的气化燃气的化学热能与显热全部被输入到燃煤锅炉炉膛，实现生物质气化燃气完全在燃烧侧与燃煤锅炉耦合。通过应用大型燃煤机组设备高效转化为电能，实现生物质的能源高效利用
本发明用燃煤锅炉的热二次风做高温生物质燃气的冷却介质的方案，将生物质降温输送，本方案技术可实现、设备较简便；
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中1-生物质气化炉本体；2-燃气管道；3-旋风除尘器；4-气气换热器；5-燃煤锅炉；6-送风道；7-引风道；8-二次风道；9-空气预热器；10-燃气燃烧器。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
结合图1所示，本实施例公开的一种生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉，包括生物质气化炉本体1，所述生物质气化炉本体1通过燃气管道2与旋风除尘器3连接；生物质气化炉本体1为常规的生物质气化炉本体，生物质原料与空气分别由料斗与送风机被输送进入生物质气化炉本体，在生物质气化炉本体内部完成生物质的热解气化过程，生物质气化炉本体出口的热解的生物质燃气温度较高，约750℃～800℃，并且带有一定量的飞灰颗粒；高温生物质燃气经由燃气管道被引入到旋风除尘器，旋风除尘器可以脱除高温生物质燃气所携带的飞灰颗粒；所述旋风除尘器3通过高温管路与气气换热器4连接，所述气气换热器4一端通过燃气管道2与燃煤锅炉5连接，所述气气换热器4的出风口通过送风道6与所述燃煤锅炉5的二次风道8连通，所述气气换热器4的进风口还通过引风道7与一所述燃煤锅炉5的二次风道8连通，所述引风道7上设置有风机，所述燃煤锅炉5的出气端设置有空气预热器9，所述二次风道8穿过所述空气预热器9与所述燃煤锅炉5连通。
具体的，所述所述气气换热器4与燃煤锅炉5之间的燃气管道2上设置有阀门。
具体的，所述引风道7与送风道6内部均设置烟气挡板。
具体的，所述生物质气化炉本体1旁侧分别设置有送风机和一组进料料斗。
具体的，所述燃煤锅炉5内部设置有燃气燃烧器10，所述燃气燃烧器10通过所述燃气管道2与所述气气换热器4连接。
具体的，所述引风道7内的二次风流量小于二次风道8内的二次风流量20％。
本发明的工作过程：
生物质气化炉本体1为常规的生物质气化炉本体，生物质原料与空气分别由料斗与送风机被输送进入生物质气化炉本体，在生物质气化炉本体内部完成生物质的热解气化过程，生物质气化炉本体出口的热解的生物质燃气温度较高，约750℃～800℃，并且带有一定量的飞灰颗粒。高温生物质燃气经由燃气管道被引入到旋风除尘器，旋风除尘器可以脱除高温生物质燃气所携带的飞灰颗粒。
经过旋风除尘器后，高温生物质燃气被引入到气气换热器，在气气换热器设备内，高温生物质燃气被冷却降温，由于生物质燃气中所含的部分长链生物质气化焦油的析出温度低于350℃，为了防止生物质焦油在受热面的凝析与堵塞，最终要控制降温后的生物质燃气温度>400℃。
气气换热器的另一种介质是燃煤锅炉的热二次风，用以换热并带走生物质燃气的降温显热。燃煤锅炉空气预热器出口的热二次风经过二次风道被引入到燃煤锅炉的炉膛做助燃剂参与燃料的燃烧，二次热风的温度一般为320℃～360℃。二次风道与气气换热器之间设置有二次风的输送设备，引风道将二次风道内的部风热二次风引入到气气换热器，经过换热升温后由送风道将热二次风重新加入到热二次风道内，在引风道布置有风机，用以提供压头克服二次风相应流程内的沿程阻力。
引风道内的二次风流量小于二次风道内的二次风流量20％，由于通过气气换热器的二次风流量远大于高温生物质燃气的流量，可以控制气气换热器内二次风的温升小于40℃，最终混合后折算二次风道内的二次风温升小于10℃。
气气换热器后，生物质燃气通过燃气管道引入到燃煤锅炉的燃气燃烧器，作为燃煤锅炉的输入燃料在炉膛内燃烧放出化学热能。
燃气管道布置阀门，引风道与送风道设置烟气挡板，在生物质气化炉本体停运后，可以实现耦合系统与燃煤锅炉的隔离。
本技术方案可以实现将生物质的气化燃气的化学热能与显热全部被输入到燃煤锅炉炉膛，实现生物质气化燃气完全在燃烧侧与燃煤锅炉耦合。在燃煤锅炉的炉膛内的燃烧侧，燃煤锅炉本体布置的受热面吸收高温烟气热量转化为高温高压的主、再热蒸汽，经过汽轮发电机组高效转化为电能，可以实现气化燃气的化学热能与显热全部耦合达到燃煤机组的循环热效率，目前，主流的大型燃煤机组循环热效率一般>43％。
与本技术方案做对比的现有技术方案，高温生物质燃气的冷却介质为导热油，并经过循环水系统将高温生物质燃气的显热(>400℃的显热)输送到低压加热系统，用于加热<140℃的锅炉低压给水，替代部分汽轮机抽汽(第四级或第五级抽汽)，被替代的汽轮机抽汽继续在汽轮机内做功，但由于该抽汽的能级(压力、温度)较低，仅计算该被替代抽汽的循环热效率<20％，即生物质燃气显热的热利用效率仅<20％。
以上方案的比较，本技术方案可以实现生物质气化燃气的化学热能与显热全部实现燃煤机组的循环热效率。而做对比的现有技术方案，高温生物质燃气的显热(>400℃的显热)能量的利用率较低。高温生物质燃气的显热(>400℃的显热)通常可以达到气化燃气的化学热能与显热总量的>10％的份额。
以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (6)
1.一种生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉，其特征在于：包括生物质气化炉本体(1)，所述生物质气化炉本体(1)通过燃气管道(2)与旋风除尘器(3)连接；所述旋风除尘器(3)通过高温管路与气气换热器(4)连接，所述气气换热器(4)另一端通过燃气管道(2)与燃煤锅炉(5)连接；所述气气换热器(4)的出风口通过送风道(6)与所述燃煤锅炉(5)的二次风道(8)连通，所述气气换热器(4)的进风口还通过引风道(7)与一所述燃煤锅炉(5)的二次风道(8)连通，所述引风道(7)上设置有风机，所述燃煤锅炉(5)的尾部设置有空气预热器(9)，所述二次风道(8)将所述空气预热器(9)与所述燃煤锅炉(5)连通。
2.根据权利要求1所述的一种生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉，其特征在于，所述所述气气换热器(4)与燃煤锅炉(5)之间的燃气管道(2)上设置有阀门。
3.根据权利要求1所述的一种生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉，其特征在于，所述引风道(7)与送风道(6)内部均设置烟气挡板。
4.根据权利要求1所述的一种生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉，其特征在于，所述生物质气化炉本体(1)旁侧分别设置有送风机和一组进料料斗。
5.根据权利要求1所述的一种生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉，其特征在于，所述燃煤锅炉(5)内部设置有燃气燃烧器(10)，所述燃气燃烧器(10)通过所述燃气管道(2)与所述气气换热器(4)连接。
6.根据权利要求1所述的一种生物质气化—燃烧侧耦合燃煤锅炉，其特征在于，所述引风道(7)内的二次风流量小于二次风道(8)内的二次风流量20％。
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