CN113685837A - 一种多介质干燥生物质直接耦合发电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多介质干燥生物质直接耦合发电系统及方法，包括生物质储仓、生物质破碎机、生物质分配器、机组蒸汽管道、机组热一次风管道、锅炉尾部高温烟道及锅炉尾部低温烟道；生物质储仓的底部出口与生物质破碎机的入口相连通，生物质破碎机的出口与锅炉上的燃烧器相连通；机组蒸汽管道与生物质破碎机的入口相连通；机组热一次风管道与生物质破碎机的入口相连通；锅炉尾部高温烟道的抽气口与生物质破碎机的入口相连通；锅炉尾部低温烟道的抽气口与生物质破碎机的入口相连通，该系统及方法能够实现干燥后生物质与常规燃煤发电系统的直接耦合发电。

Description

一种多介质干燥生物质直接耦合发电系统及方法
技术领域
本发明属于生物质耦合发电利用领域，涉及一种多介质干燥生物质直接耦合发电系统及方法。
背景技术
生物质作为可再生的零碳排放燃料，在碳减排方面有得天独厚的优势。但长期以来，受制于生物质低热值、分布散、难收集和季节性等因素，我国的生物质利用仍以秸秆直接还田、堆肥、小机组直燃为主，技术水平相对较低。我国拥有世界上规模最大的超低排放燃煤机组，在能源转型的今天面临着巨大的碳减排压力，直燃作为成本最低的生物质耦合发电方式受到了人们的广泛关注。欧洲已经有了大比例掺烧木质成型颗粒直接耦合发电的成功案例，但由于秸秆类生物质的高水分、高挥发分、高碱金属含量等特点，目前尚未见到掺烧未成形生物质直接耦合发电的成功案例，即不能实现干燥后生物质与常规燃煤发电系统的直接耦合发电。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种多介质干燥生物质直接耦合发电系统及方法，该系统及方法能够实现干燥后生物质与常规燃煤发电系统的直接耦合发电。
为达到上述目的，本发明所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统包括生物质储仓、生物质破碎机、生物质分配器、机组蒸汽管道、机组热一次风管道、锅炉尾部高温烟道及锅炉尾部低温烟道；
生物质储仓的底部出口与生物质破碎机的入口相连通，生物质破碎机的出口与锅炉上的燃烧器相连通；
机组蒸汽管道与生物质破碎机的入口相连通；机组热一次风管道与生物质破碎机的入口相连通；锅炉尾部高温烟道的抽气口与生物质破碎机的入口相连通；锅炉尾部低温烟道的抽气口与生物质破碎机的入口相连通。
生物质储仓的底部出口经初级破碎机与生物质破碎机的入口相连通。
生物质储仓的底部出口经生物质储仓底部出料装置与初级破碎机的入口相连通。
还包括皮带机、炉前生物质小料仓及炉前生物质小料仓底部出料设备；
初级破碎机的出口与皮带机的入口相连通，皮带机的出口与炉前生物质小料仓的入口相连通，炉前生物质小料仓的出口与炉前生物质小料仓底部出料设备的入口相连通，炉前生物质小料仓底部出料设备的出口与生物质破碎机的入口相连通。
还包括星型给料机及输送风机；生物质破碎机的出口与星型给料机的入口相连通，星型给料机的出口与输送风机的入口相连通，输送风机的出口与生物质分配器的入口相连通。
还包括生物质分配器、生物质支管关断门、生物质支管逆止门及生物质支管逆止门；
生物质破碎机的出口与生物质分配器的入口相连通，生物质分配器的出口与生物质支管关断门入口相连通，生物质支管关断门出口与生物质支管逆止门的入口相连通，生物质支管逆止门的出口与锅炉上的燃烧器相连通。
还包括蒸汽调节门及蒸汽关断门；蒸汽调节门的入口与机组蒸汽管道相连通，蒸汽调节门的出口与蒸汽关断门的入口相连通，蒸汽关断门的出口与生物质破碎机的入口相连通。
还包括热一次风调节门及热一次风关断门；热一次风调节门的入口与机组热一次风管道相连通，热一次风调节门的出口与热一次风关断门的入口相连通，热一次风关断门的出口与生物质破碎机的入口相连通。
还包括高温炉烟关断门、高温炉烟调节门、低温炉烟关断门及低温炉烟调节门；
高温炉烟关断门的入口与锅炉尾部高温烟道的抽气口相连通，高温炉烟关断门的出口与高温炉烟调节门的入口相连通，高温炉烟调节门的出口通过炉烟管道与生物质破碎机的入口相连通；
低温炉烟关断门的入口与锅炉尾部低温烟道的抽气口相连通，低温炉烟关断门的出口与低温炉烟调节门的入口相连通，低温炉烟调节门的出口通过炉烟管道与生物质破碎机的入口相连通。
一种多介质干燥生物质直接耦合发电方法包括以下步骤：
生物质储仓输出的生物质进入到生物质破碎机中，机组热一次风管道输出的热一次风、机组蒸汽管道输出的蒸汽、锅炉尾部高温烟道输出的高温烟气以及锅炉尾部低温烟道输出的低温烟气进入到生物质破碎机中，生物质破碎机采用蒸汽、热一次风、高温烟气及低温烟气对生物质进行破碎干燥，然后经生物质分配器分配后送入锅炉上的燃烧器中进行燃烧。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统及方法在具体操作时，采用多介质干燥大幅度降低生物质粉末爆燃的几率，具体的，生物质破碎机通过低温烟气、高温烟气、蒸汽及热一次风的混合气对生物质干燥及破碎，在满足生物质干燥、着火需求的同时，通过降低携带生物质工质的氧气含量，大幅度降低生物质粉末爆燃的几率，实现干燥后生物质与常规燃煤发电系统的直接耦合发电。另外，本发明中干燥生物质所用的炉烟从不同位置抽取，能够确保负荷波动时的生物质干燥程度。
进一步，通过输送风机产生的负压确保生物质不会在生物质破碎机出口之前向环境泄露，进一步提高生物质耦合发电系统的安全性。
进一步，生物质破碎机出口处设置星型给料机，确保经生物质破碎机破碎后的生物质能够均匀输送至输送风机。
进一步，采用生物质分配器能够确保进入各支生物质输送管路的生物质质量相同，不会发生炉内燃烧不均衡现象。
进一步，通过设置生物质支管关断门及生物质支管逆止门，能够有效防止炉内高温烟气反窜至生物质输送管道导致系统着火。
附图说明
图1为本发明的原理图。
其中，1为生物质储仓、2为生物质储仓底部出料装置、3为初级破碎机、4为除杂器、5为皮带机、6为炉前生物质小料仓、7为炉前生物质小料仓底部出料设备、8为蒸汽调节门、9为蒸汽关断门、10为热一次风调节门、11为热一次风关断门、12为生物质破碎机、13为防爆检测装置、14为星型给料机、15为输送风机、16为燃料测量装置、17为生物质分配器、18为生物质支管关断门、19为生物质支管逆止门、20为锅炉、21为高温炉烟关断门、22为高温炉烟调节门、23为低温炉烟关断门、24为低温炉烟调节门、25为高温炉烟测量装置、26为低温炉烟测量装置、27为引风机。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本发明所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统包括生物质储仓1、生物质储仓底部出料装置2、初级破碎机3、除杂器4、皮带机5、炉前生物质小料仓6、炉前生物质小料仓底部出料设备7、蒸汽调节门8、蒸汽关断门9、热一次风调节门10、热一次风关断门11、生物质破碎机12、防爆检测装置13、星型给料机14、输送风机15、燃料测量装置16、生物质分配器17、生物质支管关断门18、生物质支管逆止门19、锅炉、高温炉烟关断门21、高温炉烟调节门22、低温炉烟关断门23、低温炉烟调节门24、高温炉烟测量装置25、低温炉烟测量装置26及引风机27；
生物质储仓1的底部出口与生物质储仓底部出料装置2的入口相连通，生物质储仓底部出料装置2的出口与初级破碎机3的入口相连通，初级破碎机3的出口与皮带机5的入口相连通，皮带机5的出口与炉前生物质小料仓6的入口相连通，炉前生物质小料仓6的出口与炉前生物质小料仓底部出料设备7的入口相连通，炉前生物质小料仓底部出料设备7的出口与生物质破碎机12的入口相连通，生物质破碎机12的出口与星型给料机14的入口相连通，星型给料机14的出口与输送风机15的入口相连通，输送风机15的出口与生物质分配器17的入口相连通，生物质分配器17的出口与生物质支管关断门18入口相连通，生物质支管关断门18出口与生物质支管逆止门19入口相连通，生物质支管逆止门19出口与锅炉上的燃烧器相连通。
蒸汽调节门8的入口与机组蒸汽管道相连通，蒸汽调节门8的出口与蒸汽关断门9的入口相连通，蒸汽关断门9的出口与生物质破碎机12的入口相连通。
热一次风调节门10的入口与机组热一次风管道相连通，热一次风调节门10的出口与热一次风关断门11的入口相连通，热一次风关断门11的出口与生物质破碎机12的入口相连通。
高温炉烟关断门21的入口与锅炉尾部高温烟道的抽气口相连通，高温炉烟关断门21的出口与高温炉烟调节门22的入口相连通，高温炉烟调节门22的出口通过炉烟管道与生物质破碎机12的入口相连通。
低温炉烟关断门23的入口与锅炉尾部低温烟道的抽气口相连通，低温炉烟关断门23的出口与低温炉烟调节门24的入口相连通，低温炉烟调节门24的出口通过炉烟管道与生物质破碎机12的入口相连通，锅炉尾部低温烟道的出口与引风机27相连通。
低温炉烟调节门24的出口处设置有低温炉烟测量装置26；高温炉烟调节门22的出口处设置有高温炉烟测量装置25；输送风机15的出口处设置有燃料测量装置16，生物质破碎机12上设置有防爆检测装置13。
本发明所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统及方法包括以下步骤：
从电厂外来的生物质存储于生物质储仓1中，当需要上料时，生物质经生物质储仓底部出料装置2输送至初级破碎机3中进行初步破碎，再经皮带机5送入炉前生物质小料仓6中，在输送过程中，通过除杂器4去除生物质中夹杂的石块和金属物等杂质，当需要掺烧生物质时，生物质经炉前生物质小料仓底部出料设备7进入生物质破碎机12中，采用蒸汽、热一次风及烟气破碎干燥为适合锅炉燃尽的尺寸，随后经星型给料机14及输送风机15进入生物质分配器17，经均匀分配的生物质经由多支生物质输送管道进入锅炉燃烧器燃烧。
本发明能够对秸秆及木质生物质进行安全干燥燃烧，将产生的热量用于发电，可实现生物质资源的低成本利用，通过生物质与常规的燃煤发电系统直接进行耦合发电，实现生物质能的高效利用。利用本发明，不仅能够实现生物质能的高效利用，还能根据生物质的特性灵活调节集中干燥介质的比例提高生物质干化的效率和安全性，同时能够实现燃煤机组的二氧化碳减排，具有重要意义。

Claims (10)

1.一种多介质干燥生物质直接耦合发电系统，其特征在于，包括生物质储仓(1)、生物质破碎机(12)、生物质分配器(17)、机组蒸汽管道、机组热一次风管道、锅炉尾部高温烟道及锅炉尾部低温烟道；
生物质储仓(1)的底部出口与生物质破碎机(12)的入口相连通，生物质破碎机(12)的出口与锅炉上的燃烧器相连通；
机组蒸汽管道与生物质破碎机(12)的入口相连通；机组热一次风管道与生物质破碎机(12)的入口相连通；锅炉尾部高温烟道的抽气口与生物质破碎机(12)的入口相连通；锅炉尾部低温烟道的抽气口与生物质破碎机(12)的入口相连通。
2.根据权利要求1所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统，其特征在于，生物质储仓(1)的底部出口经初级破碎机(3)与生物质破碎机(12)的入口相连通。
3.根据权利要求2所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统，其特征在于，生物质储仓(1)的底部出口经生物质储仓底部出料装置(2)与初级破碎机(3)的入口相连通。
4.根据权利要求2所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统，其特征在于，还包括皮带机(5)、炉前生物质小料仓(6)及炉前生物质小料仓底部出料设备(7)；
初级破碎机(3)的出口与皮带机(5)的入口相连通，皮带机(5)的出口与炉前生物质小料仓(6)的入口相连通，炉前生物质小料仓(6)的出口与炉前生物质小料仓底部出料设备(7)的入口相连通，炉前生物质小料仓底部出料设备(7)的出口与生物质破碎机(12)的入口相连通。
5.根据权利要求1所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统，其特征在于，还包括星型给料机(14)及输送风机(15)；生物质破碎机(12)的出口与星型给料机(14)的入口相连通，星型给料机(14)的出口与输送风机(15)的入口相连通，输送风机(15)的出口与生物质分配器(17)的入口相连通。
6.根据权利要求1所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统，其特征在于，还包括生物质分配器(17)、生物质支管关断门(18)、生物质支管逆止门(19)及生物质支管逆止门(19)；
生物质破碎机(12)的出口与生物质分配器(17)的入口相连通，生物质分配器(17)的出口与生物质支管关断门(18)的入口相连通，生物质支管关断门(18)的出口与生物质支管逆止门(19)的入口相连通，生物质支管逆止门(19)的出口与锅炉上的燃烧器相连通。
7.根据权利要求1所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统，其特征在于，还包括蒸汽调节门(8)及蒸汽关断门(9)；蒸汽调节门(8)的入口与机组蒸汽管道相连通，蒸汽调节门(8)的出口与蒸汽关断门(9)的入口相连通，蒸汽关断门(9)的出口与生物质破碎机(12)的入口相连通。
8.根据权利要求1所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统，其特征在于，还包括热一次风调节门(10)及热一次风关断门(11)；热一次风调节门(10)的入口与机组热一次风管道相连通，热一次风调节门(10)的出口与热一次风关断门(11)的入口相连通，热一次风关断门(11)的出口与生物质破碎机(12)的入口相连通。
9.根据权利要求1所述的多介质干燥生物质直接耦合发电系统，其特征在于，还包括高温炉烟关断门(21)、高温炉烟调节门(22)、低温炉烟关断门(23)及低温炉烟调节门(24)；
高温炉烟关断门(21)的入口与锅炉尾部高温烟道的抽气口相连通，高温炉烟关断门(21)的出口与高温炉烟调节门(22)的入口相连通，高温炉烟调节门(22)的出口通过炉烟管道与生物质破碎机(12)的入口相连通；
低温炉烟关断门(23)的入口与锅炉尾部低温烟道的抽气口相连通，低温炉烟关断门(23)的出口与低温炉烟调节门(24)的入口相连通，低温炉烟调节门(24)的出口通过炉烟管道与生物质破碎机(12)的入口相连通。
10.一种多介质干燥生物质直接耦合发电方法，其特征在于，包括以下步骤：
生物质储仓(1)输出的生物质进入到生物质破碎机(12)中，机组热一次风管道输出的热一次风、机组蒸汽管道输出的蒸汽、锅炉尾部高温烟道输出的高温烟气以及锅炉尾部低温烟道输出的低温烟气进入到生物质破碎机(12)中，生物质破碎机(12)采用蒸汽、热一次风、高温烟气及低温烟气对生物质进行破碎干燥，然后经生物质分配器(17)分配后送入锅炉上的燃烧器中进行燃烧。
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