CN109210910A - 一种利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法。目前，燃煤生物质耦合发电时存在无法采用烟气干燥生物质燃料的问题。本发明采用的技术方案为：锅炉内的烟气进入空气预热器，冷二次风进入空气预热器与烟气换热被加热成热二次风；在空气预热器出口的热二次风道处设置热二次风旁路抽取部分热二次风，同时在进空气预热器前的冷二次风道处设置冷二次风旁路抽取部分冷二次风；热二次风和冷二次风混合后的二次风作为生物质干燥的混合干燥热风；把混合干燥热风通过混合干燥风道送入生物质干燥装置。本发明具有工艺简单、原料适应性广、干燥效果好、对现有管道改造工作量小，可显著提高生物质的热值和能量密度，提高生物质气化效率等特点。

Description

一种利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法

技术领域

本发明属于生物质干燥技术领域，涉及燃煤生物质气化耦合发电系统中对生物质燃料的干燥处理，具体地说是一种利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法。

背景技术

由于近年来PM2.5与温室效应的影响日益受到关注，生物质能源越来越受到世界各国的重视。生物质能源是太阳能以光化学作用形成化学能储存于生物质中的能量形式，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，是一种重要的可再生能源，具有二氧化碳排放中性的优点。目前，生物质发电主要有直接燃烧发电和燃煤生物质耦合发电两个方向。直接燃烧发电是目前国内生物质发电的主流技术，可以减少硫化物、氮化物和粉尘的排放，并在CO₂排放总量上实现了“零排放”。但是生物质直燃发电同时也存在以下缺点：燃烧不完全、飞灰含碳量较高，燃料综合利用率低，发电效率仅为25～28％；生物质灰熔点低，易粘附在受热面上出现结焦结渣并影响传热，同时会导致脱硝催化剂中毒、失效；燃烧后产生的碱金属、氯离子易对金属材料造成腐蚀；生物质供应存在季节性。

燃煤生物质耦合发电即把生物质与300MW或600MW等级的大型燃煤机组进行耦合发电，具有供电效率高，可利用燃煤电厂现有的汽轮机、发电机和污染物控制系统降低投资成本，占地面积小，机组运行不依赖于生物质供应等优势，该技术目前在欧洲已有广泛应用。随着国家政策对于燃煤生物质耦合发电的支持，该技术在国内也开始大范围的推广应用。

生物质气化发电是燃煤生物质耦合发电的主要技术路线之一，尤其适用于生物质燃料来源和种类较为复杂的情况。生物质气化发电是指生物质燃料在高温(一般为加热到600℃以上)及完全或部分缺氧条件下，借助于一定的气化介质(通常有空气、氧气、水蒸气或氢气)，使生物质中的挥发分和固定碳发生一系列热化学反应，产生以一氧化碳、氢气、甲烷为主要可燃成分的可燃气体的转化过程。产生的可燃气体经过净化后进入锅炉、内燃机、燃气轮机发电的燃烧室中燃烧来发电。

生物质气化发电对生物质燃料的含水率有较高的要求，原料中含水率越高，会导致气化炉效率降低，生物质消耗量越大。因此，生物质气化发电通常需要对生物质燃料进行干燥处理。

传统的生物质直燃发电通常利用锅炉烟气的余热进行生物质燃料的干燥。专利CN103254918A公布了一种利用锅炉烟气干燥与炭化生物质燃料的系统和方法，利用锅炉除尘器后烟气余热对生物质燃料进行干燥，避免了生物质燃料含水率对锅炉系统的影响。专利CN102954678A公开了一种利用生物质锅炉烟气干燥生物质燃料的方法，主要通过除尘后的生物质锅炉烟气与生物质燃料接触换热，从而对生物质燃料进行干燥。专利CNI01693248A公开了一种使用高温烟气对生物质燃料进行干燥的方法，使含水生物质燃料经高温烟气干燥后，再经过加热加压处理制成流体化浆体。以上专利都是利用生物质锅炉烟气的余热，通常生物质直燃发电锅炉的排烟温度高达180℃以上，因此有足够的热量对生物质燃料进行干燥。而燃煤生物质耦合发电技术利用的是大型燃煤机组的锅炉和污染物控制系统，其排烟温度比生物质直燃电厂低很多，尤其是近年来大型燃煤机组进行了超低排放改造，锅炉排出的烟气余热需要通过MGGH提高烟囱里的排烟温度，因此除尘后的烟气温度通常只有约90℃。该部分的烟气热量不够，且含水率很高，无法对生物质燃料进行有效的干燥。

发明内容

本发明的目的是解决目前燃煤生物质耦合发电时无法采用烟气干燥生物质燃料的问题，提供一种利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其用于燃煤生物质耦合发电的生物质燃料干燥，可显著提高生物质的热值和能量密度，以提高生物质气化效率。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其包括步骤：

1)锅炉内的烟气进入空气预热器，冷二次风进入空气预热器与烟气换热被加热成280-330℃的热二次风；

2)在空气预热器出口的热二次风道处设置热二次风旁路抽取部分热二次风，同时在进空气预热器前的冷二次风道处设置冷二次风旁路抽取部分冷二次风；热二次风和冷二次风混合后的二次风作为生物质干燥的混合干燥热风；

3)把混合干燥热风通过混合干燥风道送入生物质干燥装置，对生物质燃料进行干燥；

4)在生物质干燥装置顶部设有含湿干燥风出口，含湿干燥风直接排空或送至电厂除尘装置前的烟道。

作为上述技术方案的补充，步骤2)中，混合干燥热风的温度范围为150-180℃。

作为上述技术方案的补充，步骤4)中，含湿干燥风的排出温度为50-60℃。

作为上述技术方案的补充，步骤3)中，生物质燃料的初始含水率为35-50％。

作为上述技术方案的补充，步骤3)中，在混合干燥风道上根据等截面网格法装有流量测点和温度测点，所需干燥热风的流量、温度依据生物质的类型、含水率和质量来确定。

作为上述技术方案的补充，步骤2)中，分别在热二次风旁路和冷二次风旁路设置流量调节挡板，流量调节挡板调整冷、热二次风的流量，从而控制混合后干燥热风的流量和温度。

作为上述技术方案的补充，步骤2)中，分别在热二次风旁路和冷二次风旁路设置关断门，在不需要干燥热风的时候通过关断门隔断旁路。

作为上述技术方案的补充，所述的生物质干燥装置上设有生物质进料口和生物质出料口。

作为上述技术方案的补充，所述的生物质干燥装置为平行流带式生物质干燥装置，生物质燃料用皮带输送，热风从生物质燃料的上方吹过对生物质燃料进行干燥，通过调节干燥热风流量、温度和皮带输送速度改变干燥条件。

作为上述技术方案的补充，所述的生物质干燥装置根据生物质燃料的初始含水率和对干燥含水率的要求，上下分布多层输送皮带，生物质燃料依次经过多层输送皮带，能够有较好的干燥效果。

本发明适用于大型燃煤机组与生物质耦合发电。

与已有技术相比，本发明具有的有益效果体现在：

1.本发明的干燥热源为二次风，解决了燃煤生物质耦合机组中无法采用烟气作为热源干燥生物质燃料的问题。

2.本发明的干燥热风温度可调节范围大，可根据不同生物质燃料的含水率调节干燥风的温度，原料适应性广、干燥效果好，能有效提高生物质气化效率。

3.燃煤生物质耦合电站中生物质发电部分的占比一般小于10％，本发明的干燥热源抽取自热二次风，一般大型锅炉二次风机余量较大，可满足生物质干燥所需的风量。

附图说明

图1为本发明利用燃煤电厂二次风干燥生物质的系统流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

如图1所示的利用燃煤电厂二次风干燥生物质的系统，其主要包括：锅炉1、空气预热器2、空气预热器烟气进口3、空气预热器烟气出口4、二次风机5、冷二次风道6、冷二次风旁路7、热二次风旁路8、热二次风道14、混合干燥风道9、生物质干燥装置10、含湿干燥风出口11、生物质进料口12和生物质出料口13。生物质进料口12和生物质出料口13设在生物质干燥装置10上。所述的生物质干燥装置10为平行流带式生物质干燥装置。

利用上述系统进行燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其内容如下：

以600MW燃煤机组耦合30MW生物质气化炉的规模为例，生物质燃料含水率假定为45％，干燥后的生物质目标含水率为35％，所需生物质消耗量约为36-40t/h。煤和生物质燃料在锅炉1中燃烧生成高温烟气，从空气预热器烟气进口3进入空气预热器2与二次风机5送入的二次风换热，把二次风加热成280-330℃的热二次风。在热二次风道14处连接热二次风旁路8，同时在进空预器前的冷二次风道6处连接冷二次风旁路7，冷二次风旁路7出来的冷二次风和热二次风旁路8出来的热二次风混合后温度为150-180℃，作为生物质干燥的热风送入生物质干燥装置10对生物质进行干燥，生物质干燥装置10顶部设有含湿干燥风出口11，含湿干燥风的排出温度为50-60℃，含湿干燥风可直接排空或送至电厂除尘装置前的烟道(空气预热器烟气出口4)。热二次风旁路8和冷二次风旁路7上设置关断门和流量调节挡板，用于调整冷、热二次风的流量，控制混合后干燥热风的流量和温度。干燥后的生物质从生物质出料口13送出，可直接送入生物质气化炉进行气化。

以干燥后的生物质含水率35％作为目标，共需干燥热风约90-100t/h，其中热二次风约40-45t/h，冷二次风约50-55t/h。600MW机组的二次风量通常在1600t/h以上，且二次风机余量较大，通常可满足生物质干燥所需的风量。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)锅炉内的烟气进入空气预热器，冷二次风进入空气预热器与烟气换热被加热成280-330℃的热二次风；

2)在空气预热器出口的热二次风道处设置热二次风旁路抽取部分热二次风，同时在进空气预热器前的冷二次风道处设置冷二次风旁路抽取部分冷二次风；热二次风和冷二次风混合后的二次风作为生物质干燥的混合干燥热风；

3)把混合干燥热风通过混合干燥风道送入生物质干燥装置，对生物质燃料进行干燥；

4)在生物质干燥装置顶部设有含湿干燥风出口，含湿干燥风直接排空或送至电厂除尘装置前的烟道。

2.如权利要求1所述的利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其特征在于，步骤2)中，混合干燥热风的温度范围为150-180℃。

3.如权利要求1所述的利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其特征在于，步骤4)中，含湿干燥风的排出温度为50-60℃。

4.如权利要求1所述的利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其特征在于，步骤3)中，生物质燃料的初始含水率为35-50％。

5.如权利要求1所述的利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其特征在于，步骤3)中，在混合干燥风道上根据等截面网格法装有流量测点和温度测点。

6.如权利要求1所述的利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其特征在于，步骤2)中，分别在热二次风旁路和冷二次风旁路设置流量调节挡板，流量调节挡板调整冷、热二次风的流量，从而控制混合后干燥热风的流量和温度。

7.如权利要求1所述的利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其特征在于，步骤2)中，分别在热二次风旁路和冷二次风旁路设置关断门，在不需要干燥热风的时候通过关断门隔断旁路。

8.如权利要求1-7任一项所述的利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其特征在于，所述的生物质干燥装置上设有生物质进料口和生物质出料口。

9.如权利要求1-7任一项所述的利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其特征在于，所述的生物质干燥装置为平行流带式生物质干燥装置，生物质燃料用皮带输送，热风从生物质燃料的上方吹过对生物质燃料进行干燥，通过调节干燥热风流量、温度和皮带输送速度改变干燥条件。

10.如权利要求1-7任一项所述的利用燃煤电厂二次风干燥生物质的方法，其特征在于，所述的生物质干燥装置根据生物质燃料的初始含水率和对干燥含水率的要求，上下分布多层输送皮带，生物质燃料依次经过多层输送皮带。