CN110064280A - 一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统及方法。本发明采取碳酸洗脱碱的方法，利用锅炉烟气的CO2溶于水生成弱酸碳酸，无毒、无害、成本较低且能提高生物质中碱金属的脱除率，即作为一级干燥热源的烟气经一级干燥冷却后进入酸洗室，形成弱酸环境以脱除生物质中的碱金属，通过控制酸洗室的排气速率调节酸洗室内压力，进而改变CO2的溶解度，从而实现高效脱碱。固液分离和反渗透装置不仅可以获得酸洗后的生物质，还可得到循环水和高离子浓度溶液。同时，将加热的尾部烟气和省煤器前的部分高温烟气作为热源，对酸洗后的生物质燃料进行两级干燥，满足生物质燃料的水分要求，高温烟气经二级干燥降温后返回锅炉前烟箱，从而通过控制炉温，降低NOx的生成。
Description
技术领域
本发明涉及一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统及方法。
背景技术
近年来，CO2排放引起的温室效应引起全球广泛关注，而生物质可以通过光合作用将CO2固定，在生物利用和再生的碳循环中，生物质燃烧释放的二氧化碳与其吸收固定的二氧化碳相当，所以可再生的生物质几乎可以实现“CO2零排放”，能很好地替代化石能源，同时人们也极大地重视生物质能的利用和发展，生物质燃烧技术发展迅速，工业应用也逐渐成熟。但由于生物质的碱金属含量较高，特别是K元素，在高温燃烧条件时，碱金属会蒸发进入气相遇冷凝结在换热面上，或与其他无机元素发生反应，生成强粘结性的无机盐类恶化换热面的积灰玷污问题，同时这些碱金属会促进低温共熔体的形成，降低灰的熔点，导致出现大量的熔渣，不仅会降低锅炉的热效率，还会严重腐蚀锅炉的换热面，造成爆管等现象。
如今水洗被认为可以有效地脱除生物质中的碱金属，缓解锅炉的积灰结渣问题。而锅炉烟气中的二氧化碳溶于水形成弱酸的洗涤液，可以进一步提高碱金属的脱除率，同时联合锅炉烟气进行干燥酸洗后的生物质，能够提高生物燃料品质并实现能源的高效利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统及方法，其通过锅炉烟气酸洗和干燥生物质燃料，以降低生物质燃料中碱金属和水分，从而缓解由碱金属导致的锅炉积灰结渣问题。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统，包括破碎机、酸洗室、固液分离装置、反渗透装置、一级回转滚筒式干燥机、二级回转滚筒式干燥机、炉膛、一次风机、除尘器和脱硫装置；其中，
破碎机的出口连接至酸洗室的入口，酸洗室的出口连接至固液分离装置的入口，固液分离装置的滤液出口连接至反渗透装置的入口，固液分离装置的生物质出口连接至一级回转滚筒式干燥机的入料口，一级回转滚筒式干燥机的出料口连接至二级回转滚筒式干燥机的入料口，二级回转滚筒式干燥机的出料口连接至锅炉的炉膛入口，锅炉尾部烟道依次设置省煤器、空气预热器以及烟气换热器，
工作时，生物质经破碎机破碎后进入酸洗室，并由固液分离装置得到滤液和生物质燃料，滤液通过反渗透装置得到循环水和高离子浓度溶液；生物质燃料经过一级回转滚筒式干燥机和二级回转滚筒式干燥机干燥后进入锅炉的炉膛燃烧；烟气依次经过省煤器、空气预热器、烟气换热器、除尘器、脱硫装置送至一级回转滚筒式干燥机介质入口，之后进入酸洗室，省煤器前的部分高温烟气送至二级回转滚筒式干燥机介质入口，之后返回锅炉的前烟箱；一次风机将空气送往空气预热器进行加热后通过锅炉链条炉排送入炉膛；反渗透装置和一级回转滚筒式干燥机及二级回转滚筒式干燥机排水的循环水返回至酸洗室。
本发明进一步的改进在于，酸洗室的顶部设置有泄气阀，用于调节酸洗室内的压力和排气速率。
本发明进一步的改进在于，还包括引风机二和高温引风机三，由烟气换热器加热的脱硫烟气通过引风机二送入一级回转滚筒式干燥机的介质入口，省煤器前的部分高温烟气由高温引风机三送至二级回转滚筒式干燥机的介质入口。
本发明进一步的改进在于，还包括第一输送皮带至第三输送皮带，经固液分离装置过滤后的生物质经第一输送皮带送至一级回转滚筒式干燥机入料口，经一级回转滚筒式干燥机干燥后由第二输送皮带送至二级回转滚筒式干燥机的入料口，经二级回转滚筒式干燥机干燥后的生物质燃料再由第三输送皮带送至炉膛进行燃烧。
本发明进一步的改进在于，二级回转滚筒式干燥机排出的介质烟气经前烟箱的循环烟气进气口返回炉膛。
本发明进一步的改进在于，给烟管道深入酸洗室的底部，保证锅炉烟气中更多的CO2溶于洗涤液中。
一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的方法，该方法基于上述一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统，包括：
生物质燃料在酸洗室内进行酸洗脱碱，然后通过固液分离和反渗透装置获得酸洗后的生物质燃料、循环水及高离子浓度的溶液；
干燥时，采用两级回转滚筒式干燥机，一级干燥采用加热到90℃左右的脱硫烟气作为干燥介质，之后通入酸洗室，二级干燥采用省煤器前350-400℃的高温烟气作为干燥介质，之后返回锅炉的前烟箱作为循环烟气并可控制生物质锅炉的烟气温度，从而降低燃烧过程NOx的排放。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统，生物质经破碎后进入酸洗室，尾部烟气经一级回转滚筒式干燥机冷却后进入酸洗室，烟气中的CO2溶于洗涤液形成弱酸环境，提高生物质中碱金属的脱除效率，通过固液分离装置得到滤液和固体生物质，滤液通过反渗透装置得到循环水和高离子浓度溶液；生物质依次经过一级回转滚筒式干燥机和二级回转滚筒式干燥机进行干燥，最后进入锅炉燃烧；烟气依次经过省煤器、空气预热器、烟气换热器、除尘器和脱硫装置，送至一级回转滚筒式干燥机介质入口，之后进入酸洗室，省煤器前的部分高温烟气送至二级回转滚筒式干燥机介质入口，之后返回锅炉前烟箱。
进一步，给烟管道深入酸洗室的底部，保证锅炉烟气中更多的CO2溶于洗涤液中，同时酸洗室的顶部设置泄气阀，用于排放过多的烟气，同时可以通过调节酸洗室内的压力来控制CO2的溶解度，从而提高碱金属脱除效率。通过固液分离和反渗透装置，可以回收清水进行循环利用，而经反渗透得到的高浓度离子溶液可以根据实际情况加工制成肥料。
进一步，采用回转滚筒式干燥机进行两级间接干燥，内烟管道延滚筒中心轴环形均匀分布，介质烟气分配进入各个烟道，并从出口烟道排出，生物质燃料通过干燥机给料口进入内烟管道和外筒体组成的空腔内，内烟管道和外筒体以一定的相对转速运动，对干燥物料进行翻炒，提高干燥效率。干燥滚筒按一定倾角安装，方便烟气和物料的排出。
本发明提供的一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的方法，经烟气换热器加热到90℃左右的脱硫烟气作为一级干燥介质，从省煤器前端抽取部分350-400℃的高温烟气作为二级干燥介质，经酸洗后的生物质燃料依次经过两级干燥进入锅炉进行燃烧。从一级回转滚筒式干燥机排出的介质作为酸洗的烟气，烟气中的CO2溶于水形成碳酸洗液，碳酸洗液相比纯水能提高生物质中碱金属与碱土金属的脱除率，从而提高生物质燃料品质与利用效果。从二级回转滚筒式干燥机排出的介质烟气返回锅炉的前烟箱，作为循环烟气并可控制生物质锅炉的烟气温度，从而降低燃烧过程NOx的排放。
概括来说，本发明提供的一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统及方法具有如下优点：
(1)该系统采用锅炉烟气中CO2溶于水形成酸洗液，脱除生物质燃料的碱金属，由于脱硫后的烟气有大量的二氧化碳，将其通入水中形成弱酸环境，通过酸洗室的泄气阀控制排气速率调节室内压力，进而提高CO2的溶解度和碱金属的脱除率，同时减少了二氧化碳的排放量。
(2)酸洗后的洗涤液经过固液分离和反渗透装置得到低离子浓度的溶液，可返回酸洗室作为循环水，高离子浓度的溶液可以根据具体情况制成肥料等。
(3)干燥系统采用两级回转滚筒式干燥，主要利用热传导间接干燥生物质燃料，既保证了生物质燃料的干燥效率，又保证了介质热源的清洁，有利于介质烟气的进一步利用。
(4)从一级回转滚筒式干燥机排出的介质烟气仍有余热，通入酸洗室后可以提高洗涤液的温度，进一步提高碱金属的脱除率，从二级回转滚筒式干燥机排出的介质烟气返回锅炉的前烟箱，可以控制锅炉的炉膛温度，减少NOx的形成。
附图说明
图1是本发明一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统示意图。
附图标记说明：
1为破碎机，2为酸洗室，3为泄气阀，4为固液分离装置，5为反渗透装置，6-8为第一至第三输送皮带，9为一级回转滚筒式干燥机，10为二级回转滚筒式干燥机，11为链条炉排，12为炉膛，13为前烟箱，14为循环烟气进气口，15为高温引风机三，16为省煤器，17为一次风机，18为空气预热器，19为引风机二，20为烟气换热器，21为除尘器，22为脱硫装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明提供的一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统，包括破碎机1，酸洗室2，泄气阀3，固液分离4和反渗透装置5，第一至第三输送皮带6-8，一级回转滚筒式干燥机9，二级回转滚筒式干燥机10，锅炉链条炉排11，炉膛12，前烟箱13，循环烟气进气口14，高温引风机三15，省煤器16，一次风机17，空气预热器18，引风机二19，烟气换热器20，除尘器21以及脱硫装置22。
生物质燃料经过破碎机1后进入酸洗室2进行酸洗，同时一级回转滚筒式干燥机9排出的介质烟气由管道通入酸洗室2底部，酸洗室2顶部设置泄气阀3可以调节酸洗室2内的压力和排气速率，酸洗后通过固液分离装置4得到滤液和生物质，滤液在反渗透装置5中获得低离子浓度的循环水和高离子浓度的溶液；经固液分离装置4过滤后的生物质经第一输送皮带6送至一级回转滚筒式干燥机9入料口，经一级回转滚筒式干燥机9干燥后由第二输送皮带7送至二级回转滚筒式干燥机10的入料口，同时由烟气换热器20加热的脱硫烟气通过引风机二19送入一级回转滚筒式干燥机9的介质入口，省煤器16前的部分高温烟气由高温引风机三15送至二级回转滚筒式干燥机10的介质入口，经二级回转滚筒式干燥机10干燥后的生物质燃料再由第三输送皮带8送至炉膛12进行燃烧；二级回转滚筒式干燥机10排出的介质烟气经前烟箱13的循环烟气进气口14返回炉膛12，达到控制炉温减少NOx的目的，锅炉尾部烟道依次设置省煤器16，空气预热器18以及烟气换热器20，一次风机17将空气送往空气预热器18进行加热，经除尘器21，脱硫装置22处理后的烟气由烟气换热器20加热至90℃左右，作为一级回转滚筒式干燥机9的干燥热源。
参见图1，本发明提供的一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的方法，包括：
1)生物质燃料在酸洗室2内进行酸洗脱碱，酸洗室设有泄气阀3，控制室内的压力和排气速率，进而调节CO2的溶解度增强脱碱能力，通过固液分离4和反渗透装置5获得酸洗后的生物质燃料和循环水及高离子浓度的溶液，降低了生物质燃料的碱金属，有利于缓解生物质锅炉的积灰结渣问题。
2)生物质燃料经过两级干燥，降低水分，干燥采用回转滚筒式干燥机，干燥热源通入内烟管道，生物质燃料送至外筒体和内烟管道组成的空腔内，主要通过热传导间接干燥，保证干燥热源的清洁，同时筒体和内烟管道相对转动，对生物质燃料进行翻炒，提高干燥效率，排出的生物质燃料由输送皮带8送至锅炉燃烧。
3)高温引风机三15将省煤器16前的部分高温烟气(350-400℃)送至二级回转滚筒式干燥机10的介质入口，高温烟气作为二级回转滚筒式干燥机的热源，之后由循环烟气进气口14返回锅炉的前烟箱13，经烟气换热器20加热的脱硫烟气(90℃左右)作为一级回转滚筒式干燥机的热源，并由引风机二19送至一级回转滚筒式干燥机9的介质入口，之后进入酸洗室2参与酸洗。
生物质燃料经破碎机1粉碎，进入酸洗室2，酸洗产物经固液分离装置4获得固液两相，滤液经反渗透装置5制得循环水和高离子浓度溶液，固体生物质经过两级干燥，干燥后的燃料进入锅炉燃烧，高温引风机三15抽取省煤器16前的部分高温烟气通入二级回转滚筒式干燥机10，并返回锅炉前烟箱13，其余的烟气通过省煤器16，空气预热器18，烟气换热器20，除尘器21和脱硫装置22后，进入烟气换热器20进行换热，并由引风机二19送至一级回转滚筒式干燥机9，之后进入酸洗室2。
Claims (7)
1.一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统，其特征在于，包括破碎机(1)、酸洗室(2)、固液分离装置(4)、反渗透装置(5)、一级回转滚筒式干燥机(9)、二级回转滚筒式干燥机(10)、炉膛(12)、一次风机(17)、除尘器(21)和脱硫装置(22)；其中，
破碎机(1)的出口连接至酸洗室(2)的入口，酸洗室(2)的出口连接至固液分离装置(4)的入口，固液分离装置(4)的滤液出口连接至反渗透装置(5)的入口，固液分离装置(4)的生物质出口连接至一级回转滚筒式干燥机(9)的入料口，一级回转滚筒式干燥机(9)的出料口连接至二级回转滚筒式干燥机(10)的入料口，二级回转滚筒式干燥机(10)的出料口连接至锅炉的炉膛(12)入口，锅炉尾部烟道依次设置省煤器(16)、空气预热器(18)以及烟气换热器(20)，
工作时，生物质经破碎机(1)破碎后进入酸洗室(2)，并由固液分离装置(4)得到滤液和生物质燃料，滤液通过反渗透装置(5)得到循环水和高离子浓度溶液；生物质燃料经过一级回转滚筒式干燥机(9)和二级回转滚筒式干燥机(10)干燥后进入锅炉的炉膛(12)燃烧；烟气依次经过省煤器(16)、空气预热器(18)、烟气换热器(20)、除尘器(21)、脱硫装置(22)送至一级回转滚筒式干燥机(9)介质入口，之后进入酸洗室(2)，省煤器(16)前的部分高温烟气送至二级回转滚筒式干燥机(10)介质入口，之后返回锅炉的前烟箱(13)；一次风机(17)将空气送往空气预热器(18)进行加热后通过锅炉链条炉排(11)送入炉膛(12)；反渗透装置(5)和一级回转滚筒式干燥机(9)及二级回转滚筒式干燥机(10)排水的循环水返回至酸洗室(2)。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统，其特征在于，酸洗室(2)的顶部设置有泄气阀(3)，调节酸洗室(2)内的压力和排气速率。
3.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统，其特征在于，还包括引风机二(19)和高温引风机三(15)，由烟气换热器(20)加热的脱硫烟气通过引风机二(19)送入一级回转滚筒式干燥机(9)的介质入口，省煤器(16)前的部分高温烟气由高温引风机三(15)送至二级回转滚筒式干燥机(10)的介质入口。
4.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统，其特征在于，还包括第一输送皮带(6)至第三输送皮带(8)，经固液分离装置(4)过滤后的生物质经第一输送皮带(6)送至一级回转滚筒式干燥机(9)入料口，经一级回转滚筒式干燥机(9)干燥后由第二输送皮带(7)送至二级回转滚筒式干燥机(10)的入料口，经二级回转滚筒式干燥机(10)干燥后的生物质燃料再由第三输送皮带(8)送至炉膛(12)进行燃烧。
5.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统，其特征在于，二级回转滚筒式干燥机(10)排出的介质烟气经前烟箱(13)的循环烟气进气口(14)返回炉膛(12)。
6.根据权利要求1所述的一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统，其特征在于，给烟管道深入酸洗室(2)的底部，保证锅炉烟气中更多的CO2溶于洗涤液中。
7.一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至6中任一项所述的一种锅炉烟气酸洗和干燥生物质的系统，包括：
生物质燃料在酸洗室(2)内进行酸洗脱碱，然后通过固液分离(4)和反渗透装置(5)获得酸洗后的生物质燃料、循环水及高离子浓度的溶液；
干燥时，采用两级回转滚筒式干燥机，一级干燥采用加热到90℃左右的脱硫烟气作为干燥介质，之后通入酸洗室(2)，二级干燥采用省煤器(16)前350-400℃的高温烟气作为干燥介质，之后返回锅炉的前烟箱(13)，作为循环烟气并可控制生物质锅炉的烟气温度，从而降低燃烧过程NOx的排放。
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