CN110388639A - 一种燃煤电厂耦合生物质直燃发电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了燃煤电厂耦合生物质发电领域的一种燃煤电厂耦合生物质直燃发电的方法。本发明首先采用烘焙机器对农林废弃物散料或压块进行干熘预处理；预处理后的生物质干料单独进入磨煤机制为生物质粉料；再通过管道分配系统把生物质粉均匀分配到各煤粉一次风管道实现生物质粉和煤粉的耦合。耦合后的生物质粉和煤粉一起进入炉膛直接燃烧发电。

Description

一种燃煤电厂耦合生物质直燃发电的方法

技术领域

本发明属于燃煤电厂耦合生物质发电技术领域，尤其涉及一种基于生物质制粉与一次风混合后进入炉膛直燃发电的方法。

技术背景

生物质资源是公认的清洁可再生一次能源，我国生物质资源十分丰富，可能源化利用的生物质燃料折合标煤为4.6亿吨/年，目前已利用率不到10％。生物质资源利用的前景十分广泛。

目前的生物质能源化利用主要以成型燃料(压块)、小型直燃发电、小型热解后气化发电等为主。近年的直燃发电的大多为高温高压30MW，部分高温超高压30MW机组，热解后气化发电一般小于10MW。这种小规模的发电方式一方面具有布点灵活，便于生物质燃料收集的优势，同时也因为单位容量投资大、装机容量小、能源利用效率低、运营成本高、规模效应难以发挥等不足，严重依赖行业补贴。

我国的年发电总量超过全世界的1/4，约其中的3/4为火电，煤炭消耗量约占全世界的50％。巨量的能源需求和以煤为主的能源结构，给不可再生的化石能源消耗和环境保护带来巨大的压力。

经过多年的上大压小和不断的技术改进，我国现存的大型燃煤电厂的能源利用效率已大幅提高，接近国际先进水平。与小型的30MW直燃发电厂或热解气化发电相比，具有显著更高的能源利用效率。

大型燃煤机组耦合生物质燃料发电改造是在原有电力基础设施的基础上新增掺烧部分生物质燃料的功能，可最大限度利用已有电力设施和资产，在几乎不变动燃煤电厂运行方式的基础上，通过燃烧生物质燃料，降低电厂的CO2排放。

当前市场上的燃煤耦合生物质发电技术主要是生物质气化耦合发电，是把生物质燃料通过气化炉厌氧热解加工制成生物质热解气，然后再通过专门的生物质热解气输送管道直接输送到炉膛燃烧。这种生物质气化后再燃发电技术是基于对生物质燃料的深度加工，转换成本较高、能源转换利用效率较低；并且新建安装的生物质热解气在存储、传输的过程中具有一定的安全隐患；新增的气化系统在运行中和原有煤粉系统具有较大的差异，增加了运行的工作。

随着燃煤电厂耦合生物质发电技术的发展，生物质燃料制粉后直接进入炉膛燃烧将成为耦合发电的必然。

发明内容

针对上述背景技术中提到的生物质资源的广泛存在，现存小型生物质发电项目资源利用效率低、成本高，燃煤电厂生物质资源气化后再燃发电等系统的不足，本发明提出了一种基于生物质燃料制粉后均匀分配到各一次风管道，在一次风管道内与煤粉耦合，耦合后的一次风粉直接入炉燃烧的燃煤电厂耦合生物质直燃发电的方法。

本发明的技术方案是，一种基于生物质制粉后均匀分配到各一次风管道的燃煤耦合生物质发电方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：本发明首先采用生物质烘焙设备对木片、树皮，玉米杆、小麦秆、水稻杆等各类秸秆，花生壳、稻壳等各类农作物加工厂废弃料，各类生物质压块或颗粒等进行烘焙预处理。该步骤的特征是去除生物质燃料中的水份，并提取燃料中的部分轻质易挥发份；该烘焙设备可以安装在电厂内，由电厂收集生物质原料后，统一进行干熘预处理，也可以安装在电厂之外，由燃料供应商进行干熘预处理，之后燃料供应商把预处理后的生物质干料送往电厂。

步骤2：预处理后的生物质原料单独进入磨煤机制为生物质粉料，该磨煤机可以是电厂原有的磨煤机，也可以在锅炉房附近新建单独的磨煤机。该步骤的特征是把形状大小各异的生物质原料加工为形状较小的生物质粉状物。

步骤3：在加工生物质的磨煤机出口的管道安装分配阀门，通过分配阀门把生物质粉从磨煤机出口的母管道分配到更多数量而管径较细的生物质粉输送子管道。在子管道上安装生物质粉流量流速的监测系统，与分配阀门形成闭环自动控制系统，以使母管道的生物质粉均匀的分配到对应的子管道中。该步骤的特征是通过流量监测系统和流量分配阀门组成的闭环控制系统，把生物质粉均匀分配到数量更多的管道中。

步骤4再将子管道和电厂原有煤粉一次风管道连接起来，把生物质粉送入对应的一次风管道，实现生物质粉和煤粉一次风的耦合。该步骤的特征是生物质粉和煤粉在磨煤机与燃烧器之间的管道内形成粉状颗粒的耦合。

步骤5耦合后的生物质粉和煤粉共同组成一次风，通过燃烧器进入炉膛直接燃烧。该步骤的特征是耦合后的生物质粉和煤粉通过一次风管道系统和燃烧器后，直接入炉燃烧发电。

附图说明

图1：系统整体示意图

图2：生物质磨煤机母管道分配示意图(A，B)

图3：生物质粉分配流程图

图4：生物质粉子管道与煤粉一次风管道结构示意图

图5：生物质粉子管道与煤粉一次风管道安装示意图

具体实施方式

下面根据说明书附图，结合优选实例对本发明的技术方案进一步详细说明。

本发明的内容：

本发明首先采用生物质烘焙设备对木片、树皮，玉米杆、小麦秆、水稻杆等各类秸秆，花生壳、稻壳等各类农作物加工厂废弃料，各类生物质压块或颗粒等进行烘焙预处理；预处理后的生物质原料进入专门的生物质磨煤机制粉；再通过管道分配系统把生物质粉均匀分配到各一次风管道实现生物质粉和煤粉的耦合。耦合后的生物质粉和煤粉一起进入炉膛直接燃烧发电。

图1的生物质原料烘干机可以电厂安装在厂内由电厂统一运行管理。也可以由生物质燃料供应商安装和运行，再把烘干的生物质干料运输到电厂料场。

磨煤机安装在电厂内，位置可以在地面0米也可以是对原磨煤机进行技术改造而来。根据安装位置的不同，新增配备相对应的生物质一次风送风机。

根据生物质制粉的磨煤机的数量，燃煤机组一次风管道的数量，本发明中的耦合数量可以有以下几种：

1，单台生物质磨煤机在全部管道内的耦合：一台生物质磨煤机带4只输出管道，而一个电厂的一次风煤粉管道数量可以是24、30、48等。通过阀门把从磨煤机出口母管道的生物质粉分为与一次风煤粉管道数量相等的子管道，并且生物质子管道与一次风管道一一对应。

2，单台生物质磨煤机在部分管道内的耦合：生物质粉分配系统仍然通过阀门把生物质磨煤机出口母管道的生物质粉分配到子管通中，与方案1不同的是，子管道的数量小于煤粉一次风管道的数量，生物质粉只输入到部分指定的煤粉一次风管道中。生物质粉的子管道仍然与对应的的煤粉一次风管道保持一一对应的关系。

3，多台生物质磨煤机在全部管道内的耦合：安装2台及以上生物质磨煤机，再通过阀门分配系统把生物质粉分配到煤粉一次风管道。和方案1的不同是生物质磨的数量不止一台，其余相同。

4，多台生物质磨在部分管道内的耦合：安装2台及以上生物质磨煤机，再通过阀门把生物质粉分配到指定的那些煤粉一次风管道。和方案3的不同是生物质磨的数量不止一台，其余相同。

图2的生物质粉管道分配采用安装在母管道内的阀门，根据现场需要可以把母管道的生物质粉均匀的分为2、3、4、5、6份，并连接到对应的子管道。

图2的生物质粉管道分配，根据分配数量和现场安装环境，可以进行一次分配，也可以对分配后的子管道进行二次分配。

图2安装在子管道的生物质粉流量流速监测系统实时在线测量生物质粉的流量流速，并作为控制目标反馈到生物质粉分配阀门，以保持生物质粉分配的均匀。

图3为生物质粉均匀分配原理流程图，生物质粉分配的调节是一个动态且连续不断的过程。各子管道的在线生物质粉流量检测器对流量和流速进行检测，并进行实时比较，根据比较的差异，控制图2所示的母管道的阀门，对各子管道的流量和流速进行均衡调节。该调解控制功能由现场就地控制柜完成。

图4描述了生物质粉子管道与耦合的煤粉一次风管通的一一对应关系，根据改造电厂或新建项目的现场情况，设计子管道与原一次风煤粉管道的对应关系。

图5描述了生物质粉子管道与煤粉一次风管道的连接，生物质粉子管道和一次风煤粉管道的联系通过开孔交叉的方式连接，并在交叉处有截止阀，当对应的煤粉管道停止送粉或者生物质粉根据指令不需要送入该一次风煤粉管道时，截止阀关闭。

对于已有6台磨煤机的机组，新增1台生物质磨，把生物质粉耦合到全部24根一次风煤粉管道的项目，具体配置如下：

生物质原料烘焙设备2台；

生物质磨1台；

安装在生物质粉母管道的4套一分六的分配阀门或4套一分二的分配阀门加上4套一分三的分配阀门；

4套安装在生物质磨出口的4套流量均衡阀门；

24套截止阀；

24套生物质粉在线流量流速检测系统；

1台生物质粉流量现场就地控制机柜；

以上所述仅为本发明的典型实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种燃煤电厂耦合生物质直燃发电的方法，用于燃煤电厂改造或新建时燃料部分为生物质原料的电厂的领域。其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：本发明首先采用生物质烘焙设备对木片、树皮，玉米杆、小麦秆、水稻杆等各类秸秆，花生壳、稻壳等各类农作物加工厂废弃料，各类生物质压块或颗粒等进行烘焙预处理。该步骤的特征是去除生物质燃料中的水份，并提取燃料中的部分轻质易挥发份；该烘焙设备可以安装在电厂内，也可以安装在电厂之外。

步骤2：预处理后的生物质原料单独进入磨煤机制为生物质粉料，该磨煤机可以是电厂原有的磨煤机，也可以在锅炉房附近新建单独的磨煤机。该步骤的特征是把形状大小各异的生物质原料加工为形状较小的生物质粉状物。

步骤3：在加工生物质的磨煤机出口的管道安装分配阀门，通过分配阀门把生物质粉从磨煤机出口的母管道分配到更多数量而管径较细的生物质粉输送子管道。在子管道上安装生物质粉流量流速的监测系统，与分配阀门形成闭环自动控制系统，以使母管道的生物质粉均匀的分配到对应的子管道中。该步骤的特征是通过流量监测系统和流量分配阀门组成的闭环控制系统，把生物质粉均匀分配到数量更多的管道中。

步骤4：再将子管道和电厂原有煤粉一次风管道连接起来，把生物质粉送入对应的一次风管道，实现生物质粉和煤粉一次风的耦合。该步骤的特征是生物质粉和煤粉在磨煤机与燃烧器之间的管道内形成粉状颗粒的耦合。

步骤5：耦合后的生物质粉和煤粉共同组成一次风，通过燃烧器进入炉膛直接燃烧。该步骤的特征是耦合后的生物质粉和煤粉通过一次风管道系统和燃烧器后，直接入炉。