CN109054873A - 一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，包括生物质炭制备单元和锅炉，以及依次连接在锅炉排烟口上的空气预热器，除尘器，系统引风机和脱硫排烟装置；生物质炭制备单元包括依次连接的原料仓、破碎机和造粒机，以及上部与造粒机出口相连的炭化炉；原料仓用于存储生物质原料；炭化炉上部排出的可燃烟气通过喉口上部的风口通入锅炉燃烧，炭化炉制备得到的生物质炭从底部排出经进料口供锅炉燃烧；除尘器后设置提质引风机引出低温烟气接入至烟气混合器，与从锅炉中引出接入烟气混合器的高温烟气混合；烟气混合器中得到200～450℃的混合烟气经出口接入炭化炉底部，用于提供生物质炭化过程的热量和低氧环境。

Description

一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统
技术领域
本发明涉及生物质炭制备领域，具体为一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统。
背景技术
我国农业废弃生物质数量巨大，生物质分布广泛，若不加以利用，不但浪费资源而且会对环境带来巨大的负荷。目前对生物质的高效资源化利用研究主要集中于生物质气化和液化，对于生物质炭化制备生物质炭燃料的研究较少，且现有炭化技术多采用间歇工艺在中温(450℃～700℃)和高温(大于700℃)下进行，工艺复杂，生产成本高，大多限于实验室研究。我国政府一直将生物质能源利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用新技术的研究和开发，使生物质能技术有了进一步提高。
但在实际使用过程，仍存在以下问题：
(1)原生态生物质含水量高、热值低，不易储存，不适合家庭及小村镇的区域供热；原生态生物质直接燃烧时不能完全燃烧，不只光浪费资源，更会产生大量的烟气。
(2)目前的生物质炭化技术多是将生物质在450℃以上炭化，炭化温度高，生产能耗大。
(3)生物质炭的制备设备较复杂且独立于锅炉系统，单独建设成本高，且燃煤锅炉如需掺烧生物质只能购买生物质成品燃料，成本高，不利于燃煤锅炉掺烧生物质的改造。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，以生物质炭供给锅炉燃烧，再利用锅炉产生的烟气实现生物质炭制备，实现了生物质和热能的自循环利用。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，生物质炭制备单元和锅炉，以及依次连接在锅炉排烟口上的空气预热器，除尘器，系统引风机和脱硫排烟装置；
所述的生物质炭制备单元包括依次连接的原料仓、破碎机和造粒机，以及上部与造粒机出口相连的炭化炉；原料仓用于存储生物质原料；炭化炉上部排出的可燃烟气通过喉口上部的风口通入锅炉燃烧，炭化炉制备得到的生物质炭从底部排出经进料口供锅炉燃烧；
除尘器后设置提质引风机引出低温烟气接入至烟气混合器，与从锅炉中引出接入烟气混合器的高温烟气混合；烟气混合器中得到200～450℃的混合烟气经出口接入炭化炉底部，用于提供生物质炭化过程的热量和低氧环境。
优选的，设置有多级并行级联的炭化炉，用于锅炉燃料的交替供给；炭化炉底部的生物质炭排出口分别连接有生物炭仓。
优选的，所述原料仓的一路输出口与锅炉的进料口连接。
优选的，生物质原料为稻壳、秸秆、花生壳、玉米秸秆和棉花秸秆中的至少一种。
优选的，破碎机用于将生物质原料破碎成粒径小于3mm的碎块。
优选的，造粒机用于将破碎的生物质原料挤压成粒径小于15mm的成型生物质颗粒。
优选的，所述提质引风机引出的150～200℃的低温烟气与从锅炉引射的 600℃以上的高温烟气，在烟气混合器混合后得到烟气温度为200～450℃的混合烟气。
优选的，所述系统引风机出口引出总烟气量的15～20％的150～200℃的低温烟气分为两路；
一路为75～80％的一次烟气，连接鼓风机与一次风混合，鼓风机出口的一次混合烟气经空气预热器预热后通入锅炉底部的一次风入口；
另一路为20～25％的二次烟气，连接锅炉炉膛进料口上部或炉拱喉口处第三引射器和第四引射器；
锅炉炉拱上方的第一引射器和第二引射器经连接的二次风机引入二次风，用于为燃烧提供所需的足量空气。
进一步，锅炉上部设置SNCR喷氨系统，SNCR喷氨系统将连接的氨水或尿素储槽中的氨水或尿素喷入炉膛上部，用于烟气的脱硝。
优选的，锅炉排烟口和空气预热器之间设置有三级对流受热面；所述的脱硫排烟装置包括依次连接的脱硫塔和烟囱。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过设置的生物质炭制备单元，能够通过对原有燃煤锅炉系统进行简单改造，利用锅炉烟气为生物质炭化提供热量，生产的生物质炭以及可燃烟气就能够用于锅炉燃烧，实现了自循环，充分利用锅炉余热，实现生物质掺烧在200～450℃内完成生物质的低温炭化，生产能耗低，易于实现。并且本发明制备的生物质炭相对于生物质原料含水率低，热值高，且在炭化过程中实现了半纤维素链断裂，吸水率低，易于储存；在不影响原有工艺流程的同时，利用余热提高了燃料品质，从而能够更好的提高锅炉的燃烧效率，直接降低了能耗和污染的产生。
进一步的，能够通过调节炭化仓数量、炭化仓连续炭化、交替供给满足不同功率锅炉的需求，适应范围广。
进一步的，在提供生物质炭制备需求的同时，通过多级引射器的布置和一二次风及烟气的配合，为锅炉燃烧过程提供低氧环境，实现低氮燃烧，安全环保，稳定可靠。
附图说明
图1是本发明实例中所述自带生物质提质功能的生物质锅炉系统的结构示意图。
图中：1、原料仓；2、破碎机；3、造粒机；4、第一炭化炉；5、第二炭化炉；6、锅炉；7、SNCR喷氨系统；81、第一引射器；82、第二引射器； 91、第三引射器；92、第四引射器；10、三级对流受热面；11、空气预热器； 12、除尘器；13、系统引风机；14、脱硫塔；15、烟囱；16、提质引风机； 17、烟气混合器；18、鼓风机；19、二次风机；20、生物炭仓；21、氨水或尿素储槽。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，包括原料仓1，与原料仓1相连的破碎机2，与破碎机2相连的造粒机3，上部与造粒机3相连的第一炭化炉4和第二炭化炉5。此处的炭化炉至少设置有一级，还能够多级并行级联，本实施例以两级为例进行说明。第一炭化炉4 和第二炭化炉5上部排出的可燃烟气通过喉口上部的风口通入锅炉6燃烧，第一炭化炉4和第二炭化炉5制备的生物质炭从底部排出经进料口供锅炉6 燃烧，多余的生物质炭输送至生物炭仓20储存。第一炭化炉4和第二炭化炉5连续炭化生物质，能够交替为锅炉6供给生物质炭。锅炉6排出的烟气依此经过三级对流受热面10，空气预热器11，除尘器12，系统引风机13，脱硫塔14，最后经烟囱15排出。除尘器12后通过提质引风机16引适量低温烟气至烟气混合器17与从锅炉6中引出的适量高温烟气混合，混合烟气从第一炭化炉4和第二炭化炉5底部通入，为生物质炭化过程提供热量和低氧环境。除尘器12后通过系统引风机13出口自行引出适量一次烟气与一次风混合，然后在鼓风机18的作用下经空气预热器11预热后通入锅炉6底部的一次风入口；除尘器12后通过系统引风机13出口自行引出适量二次烟气至锅炉6的第三引射器91和第四引射器92。二者共同为锅炉燃烧过程提供低氧环境，实现低氮燃烧。通过二次风机19引二次风通过第一引射器81和第二引射器82通入锅炉6，为燃烧提供足量空气，同时和一次风与一次烟气的混合烟气共同实现空气分级燃烧，保证燃料充分燃烧。锅炉6上部布置 SNCR喷氨系统7将氨水或尿素储槽21中的氨水或尿素喷入炉膛上部，实现烟气的进一步脱硝。原料仓1还与锅炉6相连，原料仓1中的生物质原料可供锅炉点火初期第一炭化炉4和第二炭化炉5未产生生物质炭时的锅炉燃烧。同时，在第一炭化炉4和第二炭化炉5交替供给生物质炭的间隙，由原料仓1为锅炉6供给生物质燃料。
其中，原料仓1中的生物质原料可以是稻壳、秸秆、花生壳、玉米秸秆、棉花秸秆等生物质。破碎机2将生物质原料破碎成粒径小于3mm的碎块。造粒机3将破碎的生物质原料挤压成粒径小于15mm的成型生物质颗粒。
第一炭化炉4和第二炭化炉5结构完全相同，控制炭化炉4和第二炭化炉5底部温度为200～450℃，成型生物质颗粒在第一炭化炉4和第二炭化炉 5内的停留时间为2～6h，炭化炉4和炭化炉5内为低氧环境。本优选实例中底部温度控制在300℃，停留4h。
第一炭化炉4和第二炭化炉5均为生物质炭制备设备，实际应用中可根据锅炉功率配置不同数量的炭化炉，各个炭化炉连续炭化，交替供给，以满足较长的生物质炭制备过程中锅炉不间断的燃料需求；所述锅炉6可为炉排炉，流化床锅炉。
锅炉烟气脱硝通过布置于6的炉膛中的SNCR喷氨系统7和低氮燃烧配合实现；所述除尘器12为布袋除尘器、静电除尘器等；所述脱硫塔14为湿法脱硫、干法脱硫、半干法脱硫等。
所述系统引风机13出口自行引出总烟气量的15～20％的150～200℃的低温烟气，分别将约75～80％的一次烟气送入鼓风机18与一次风混合；将20～25％的二次烟气送入锅炉炉膛进料口上部或炉拱喉口处第三引射器91 和第四引射器92，通过二次风机19引二次风通过炉拱上方的第一引射器 81和第二引射器82通入锅炉6，为燃烧提供足量空气；从而和一次风与一次烟气的混合烟气共同实现空气分级燃烧，进行烟气再循环分级的低氮燃烧。
所述提质引风机16在除尘器12后强制引出的150～200℃的低温烟气与从锅炉6引射的600℃以上烟气混合后通过引至第一炭化炉4和第二炭化炉 5的烟气温度为200～450℃。
所述生物炭仓20储存的生物质炭也可作为成品生物质燃料出售应用于家庭或小区域供热。

Claims (10)

1.一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，其特征在于，包括生物质炭制备单元和锅炉(6)，以及依次连接在锅炉(6)排烟口上的空气预热器(11)，除尘器(12)，系统引风机(13)和脱硫排烟装置；
所述的生物质炭制备单元包括依次连接的原料仓(1)、破碎机(2)和造粒机(3)，以及上部与造粒机(3)出口相连的炭化炉；原料仓(1)用于存储生物质原料；炭化炉上部排出的可燃烟气通过喉口上部的风口通入锅炉(6)燃烧，炭化炉制备得到的生物质炭从底部排出经进料口供锅炉(6)燃烧；
除尘器(12)后设置提质引风机(16)引出低温烟气接入至烟气混合器(17)，与从锅炉(6)中引出接入烟气混合器(17)的高温烟气混合；烟气混合器(17)中得到200～450℃的混合烟气经出口接入炭化炉底部，用于提供生物质炭化过程的热量和低氧环境。
2.根据权利要求1所述的一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，其特征在于，设置有多级并行级联的炭化炉，用于锅炉(6)燃料的交替供给；炭化炉底部的生物质炭排出口分别连接有生物炭仓(20)。
3.根据权利要求1所述的一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，其特征在于，所述原料仓(1)的一路输出口与锅炉(6)的进料口连接。
4.根据权利要求1所述的一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，其特征在于，生物质原料为稻壳、秸秆、花生壳、玉米秸秆和棉花秸秆中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，其特征在于，破碎机(2)用于将生物质原料破碎成粒径小于3mm的碎块。
6.根据权利要求1所述的一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，其特征在于，造粒机(3)用于将破碎的生物质原料挤压成粒径小于15mm的成型生物质颗粒。
7.根据权利要求1所述的一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，其特征在于，所述提质引风机(16)引出的150～200℃的低温烟气与从锅炉(6)引射的600℃以上的高温烟气，在烟气混合器(17)混合后得到烟气温度为200～450℃的混合烟气。
8.根据权利要求1所述的一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，其特征在于，所述系统引风机(13)出口引出总烟气量的15～20％的150～200℃的低温烟气分为两路；
一路为75～80％的一次烟气，连接鼓风机(18)与一次风混合，鼓风机(18)出口的一次混合烟气经空气预热器(11)预热后通入锅炉(6)底部的一次风入口；
另一路为20～25％的二次烟气，连接锅炉炉膛进料口上部或炉拱喉口处第三引射器(91)和第四引射器(92)；
锅炉(6)炉拱上方的第一引射器(81)和第二引射器(82)经连接的二次风机(19)引入二次风，用于为燃烧提供所需的足量空气。
9.根据权利要求8所述的一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，其特征在于，锅炉(6)上部设置SNCR喷氨系统(7)，SNCR喷氨系统(7)将连接的氨水或尿素储槽(21)中的氨水或尿素喷入炉膛上部，用于烟气的脱硝。
10.根据权利要求1所述的一种自带生物质提质功能的生物质锅炉系统，其特征在于，锅炉(6)排烟口和空气预热器(11)之间设置有三级对流受热面(10)；所述的脱硫排烟装置包括依次连接的脱硫塔(14)和烟囱(15)。
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