CN203010650U - 一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置，生物质料仓内的生物质通过生物质料仓螺旋输送机传送到变频刮板输送机，煤仓的煤通过变频煤螺旋输送机传送到变频刮板输送机，变频刮板输送机的输出端通过溜煤管与炉前混合装置的输入端连接，炉前混合装置的输出端通过螺旋分配器和螺旋给料机与锅炉连接。本系统为防止炉前堵塞和拨管，通由一次热风系统。燃料混合技术采用造纸污泥（绝干）、木屑（绝干），正常运行配燃煤（最多不超过20%）；根据锅炉炉前的生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合自动化程度高的PLC控制系统，达到最佳运行效果。污泥焚烧具有较大优势，并利用污泥焚烧发电的技术，越来越受到造纸企业欢迎处理污泥一项技术。

Description

一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置

技术领域

本实用新型涉及高温高压生物质锅炉燃料混比技术及控制系统领域，具体涉及一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置。适用于制浆造纸行业及中小型火力发电行业。

背景技术

造纸污泥（（绝干）、木屑（绝干），正常运行时配最少燃煤，作为最终的处置方向，污泥焚烧处置虽然一次性投资稍高，但由于它具有其它工艺不可代替的优点，特别在污泥量的消减上，卫生化，最终出路上，处置占地面积上，都有其他工艺无法比拟的优势，是一种污泥最终出路的解决办法，污泥焚烧炉已经在国内外的一些污水处理厂得到了应用。由于污泥焚烧具有较大优势，并利用污泥焚烧发电的技术，越来越受到造纸企业欢迎处理污泥一项技术。

国际上的处理方法主要包括

1、脱水后焚烧，烧余后在填埋的方法处理造纸污泥。污泥经焚烧后体积大幅减小；因而能节约大量填埋场地；烧余中有害成分的含量极低，基本不影响填埋场周围的环境；2、少量混合煤燃烧发电，使资源得到充分利用。

国内的处理方法主要包括

1、直接填埋，对填埋场周围的环境造成污染，造纸污泥中能量被白白浪费；2、脱水后焚烧；3、少量混合煤燃烧电厂发电，使资源得到充分利用。

但是由于无辅助燃料燃烧情况下，造纸污泥无法在锅炉内稳定燃烧，掺入一定比例的木屑等生物质燃料、及煤。同时具有以下缺点：

1、设备组成较复杂，前期投资较大，设备安装较复杂；炉前煤处理系统较大；2、煤仓体积很大。运行能耗较大。

实用新型内容

   本实用新型的目的是在于提供了一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置，该系统节能环保，降低煤的消耗，本实用新型系统整体结构稳定，运行能耗低，操作自动化。 

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置，包括生物质料仓、生物质料仓螺旋输送机、煤仓、变频煤螺旋输送机、变频刮板输送机、炉前混合装置、第一螺旋分配器、第二螺旋分配器、第一螺旋给料机、第二螺旋给料机和锅炉，生物质料仓内的生物质通过生物质料仓螺旋输送机传送到变频刮板输送机，煤仓的煤通过变频煤螺旋输送机传送到变频刮板输送机，变频刮板输送机的输出端通过溜煤管与炉前混合装置的输入端连接，炉前混合装置的输出端为两路，一路依次通过第一螺旋分配器和第一螺旋给料机与锅炉连接，另一路依次通过第二螺旋分配器和第二螺旋给料机与锅炉连接。

如上所述的生物质料仓的上部设置有料仓消防水口、料仓排气口和人孔口，生物质料仓的侧部设置有人孔口，所述的煤仓的上部设置有煤仓进煤口和煤仓排气口，所述的炉前混合装置上设置有炉前混合装置消防水口，料仓消防水口与炉前混合装置消防水口均与消防水管连接。

一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置，还包括PLC控制装置，所述的生物质料仓、煤仓和炉前混合装置上均设置有温度传感器和液位变送器，生物质料仓螺旋输送机、第一螺旋分配器、第二螺旋分配器、第一螺旋给料机和第二螺旋给料机上均设置有速度开关，变频煤螺旋输送机和变频刮板输送机上均设置有速度开关和重量变送器，锅炉上设置有压力变送器，生物质料仓螺旋输送机、变频煤螺旋输送机、变频刮板输送机、第一螺旋分配器、第二螺旋分配器由带有变频器的电机控制， 

温度传感器与温度指示报警单元连接，液位变送器与液位指示报警单元连接，速度开关与速度开关报警单元连接，重量变送器与重量指示单元连接，压力变送器和变频器均与压力指示调节单元连接，

PLC控制装置分别与温度指示报警单元、液位指示报警单元、速度开关报警单元连接、重量指示单元和压力指示调节单元连接，PLC控制装置还与一上位机连接。

如上所述的第一螺旋给料机两侧和第二螺旋给料机的两侧均设置有通风管。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、生物质燃料、造纸污泥。在煤中掺入生物质后，可以改善燃烧的着火性能；单一的生物质燃烧的最大速率出现在燃烧前期，单一的煤燃烧的最大速率出现在燃烧后期。在煤中加入生物质、造纸污泥后，燃烧的最大速率有前移的趋势，同时可以获得更好的燃尽特性。造纸污泥的发热量低，在燃烧过程中放热比较均匀， 单一煤燃烧放热几乎全部集中于燃烧后期。在煤中加入生物质后，可改善燃烧放热的分布状况，对燃烧前期的放热有增进作用，可提高生物质和造纸污泥的利用率。

2、使用如上生物质、造纸污泥、及煤混合配合技术系统后，可以节约能源，保护环境，创利润。

3、生物质、造纸污泥与煤混合燃烧时，灰沉积过程与碱金属和 Cl 的析出关系密切。析出的碱金属氯化物会与煤中的矿物质发生反应，生成高熔点的碱金属硅铝酸盐，提高了灰的熔融温度。同时减少了碱金属氯化物的析出量和沉积灰中 Cl 的含量，抑制了锅炉表面的灰沉积和腐蚀。

4、生物质的发热量低，在燃烧过程中放热比较均匀， 单一煤燃烧放热几乎全部集中于燃烧后期。在煤中加入生物质后，可改善燃烧放热的分布状况，对燃烧前期的放热有增进作用，可提高生物质的利用率。

5、燃煤掺烧造纸污泥，节约了土地资源，缩减了运输费用，同时也避免了产生二次污染，符合节能环保的要求。至于污泥焚烧后产生的粉煤灰还可变废为宝，变害为利。

附图说明

图1为本实用新型的结构及流程示意图；

图2为本实用新型的PLC控制装置的连接示意图。

1-生物质料仓；101-料仓消防水口；102-料仓排气口；103-进料口；104-人孔口；2-生物质料仓螺旋输送机；3-煤仓；301-煤仓进煤口；302-煤仓排气口；303-出煤口；4-变频煤螺旋输送机；5-变频刮板输送机；6-炉前混合装置；601-炉前混合装置消防水口；7-第一螺旋分配器；8-第二螺旋分配器；9-第一螺旋给料机；10-第二螺旋给料机；11-温度指示报警单元（TIA）；12-液位指示报警单元（LIA）；13-速度开关报警单元（SSA）；14-液位变送器（LT）；15-速度开关（SS）；16-变频器（FC）；17-电动机（M）；18-液位指示调节报警单元（LICA）；19-温度传感器（TE）；20-重量变送器（WT）；21-重量指示单元（WI）；22-压力指示调节单元（PIC）；23-通风阀门；24-锅炉；25-压力变送器；26-CPU；27-因特网；28-服务器；29-控制级；30-打印机；31-移动式PLC工程师站。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步阐述本实用新型。

实施例1

如图1所示，

一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置，包括生物质料仓1、生物质料仓螺旋输送机2、煤仓3、变频煤螺旋输送机4、变频刮板输送机5、炉前混合装置6、第一螺旋分配器7、第二螺旋分配器8、第一螺旋给料机9、第二螺旋给料机10和锅炉24，生物质料仓1内的生物质通过生物质料仓螺旋输送机2传送到变频刮板输送机5，煤仓3的煤通过变频煤螺旋输送机4传送到变频刮板输送机5，变频刮板输送机5的输出端通过溜煤管与炉前混合装置6的输入端连接，炉前混合装置6的输出端为两路，一路依次通过第一螺旋分配器7和第一螺旋给料机9与锅炉24连接，另一路依次通过第二螺旋分配器8和第二螺旋给料机（10）与锅炉24连接。

生物质料仓1的上部设置有料仓消防水口101、料仓排气口102和人孔口104，生物质料仓1的侧部设置有人孔口104，所述的煤仓3的上部设置有煤仓进煤口301和煤仓排气口302，所述的炉前混合装置6上设置有炉前混合装置消防水口601，料仓消防水口101与炉前混合装置消防水口601均与消防水管连接。

一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置，还包括PLC控制装置，所述的生物质料仓1、煤仓3和炉前混合装置6上均设置有温度传感器19和液位变送器14，生物质料仓螺旋输送机2、第一螺旋分配器7、第二螺旋分配器8、第一螺旋给料机9和第二螺旋给料机10上均设置有速度开关15，变频煤螺旋输送机4和变频刮板输送机5上均设置有速度开关15和重量变送器20，锅炉24上设置有压力变送器25，生物质料仓螺旋输送机2、变频煤螺旋输送机4、变频刮板输送机5、第一螺旋分配器7、第二螺旋分配器8由带有变频器16的电机控制， 

温度传感器19与温度指示报警单元11连接，液位变送器14与液位指示报警单元12连接，速度开关15与速度开关报警单元13连接，重量变送器20与重量指示单元21连接，压力变送器25和变频器16均与压力指示调节单元22连接，

PLC控制装置分别与温度指示报警单元（11）、液位指示报警单元（12）、速度开关报警单元13连接、重量指示单元21和压力指示调节单元22连接，PLC控制装置还与一上位机连接。

第一螺旋给料机9两侧和第二螺旋给料机10的两侧均设置有通风管。

实施例2：

生物质料仓1设于三楼楼面位置（15~20米高），生物质料仓1的进料口接进料溜料管，以连通进料设备；消防水管通过料仓消防水口连通生物质料仓1；检修口设在人孔口104, 生物质料仓1顶设有料仓排气口102。生物质料仓螺旋输送机2连通在生物质料仓1的出料口。生物质料仓螺旋输送机2通过落料管连接到变频刮板输送机5进口；煤仓3的落煤口通过溜煤管接通变频煤螺旋输送机4的进口，变频煤螺旋输送机4的出口，通过溜煤管连接变频刮板输送机5的进口,变频刮板输送机5的出口,通过出料管接通炉前混合装置6的进口，消防水管通过炉前混合装置6的炉前混合装置消防水口601连接，炉前混合装置6的出口分别接入第一螺旋分配器7的进口和第二螺旋分配器进口8的进口，第一螺旋分配器进口7的出口通过输送管道接入第一螺旋给料机9的进口，第二螺旋分配器进口8的出口通过输送管道接入第二螺旋给料机10的进口，通过输料管将燃料输送进入锅炉24的进口。为有效防止燃料在第一螺旋给料机9、第二螺旋给料机10里堵塞，特在第一螺旋给料机9两侧、第二螺旋给料机10两侧通入通风；进锅炉24前在第一螺旋分配器7与锅炉24之间形成的通道通入一次热风，进锅前在第二螺旋分配器8与锅炉24之间形成的通道通入一次热风。   

热风的温度范围，保证在140℃~160℃之间，利用热风的通入有效防止燃料在第一螺旋给料机9、第二螺旋给料机10里堵塞，也让燃料干燥，保证燃料在机器里的通畅。

煤仓3和生物质料仓1设于三楼平行位置（15~20米高），煤仓3的进煤口通过溜煤管接通输煤设备，煤仓3的落煤口通过溜煤管接通变频煤螺旋输送机4的进口，变频煤螺旋输送机4的出口通过溜煤管连接变频刮板输送机5的进口, 变频刮板输送机5的出口和炉前混合装置6连接。

生物质料仓进料口103、生物质料仓1、生物质料仓螺旋输送机2、与平行布置的煤仓进口301、煤仓3、煤仓出口303、变频煤螺旋输送机4合并进入变频刮板输送机5、炉前混合装置6、第一螺旋分配器7、第一螺旋给料机9进入锅炉24燃烧，为第一条燃料进料过程；

生物质料仓进料口103、生物质料仓1、生物质料仓螺旋输送机2、与平行布置的煤仓进口301、煤仓3、煤仓出口303、变频煤螺旋输送机4合并进入变频刮板输送机5、炉前混合装置6、第二螺旋分配器8、第二螺旋给料机10进入锅炉24燃烧，为第二条燃料进料过程；

PLC控制装置通过可对液位、温度、压力以及电机转速进行监测或调控，在自动保障混合燃料精确配比的前提下，同时保护电机设备。具体为：

设置在生物质料仓1上的温度指示报警单元11，为防止燃料在料仓内自燃，在生物质料仓1设置温度传感器19。通过温度传感器19检测生物质料仓1内温度，信号由电缆反馈给PLC控制装置，由PLC控制装置来判断仓内温度是否正常，若温度较高则启动消防水系统通过料仓消防水口101降低仓内温度；若温度正常(25℃)，不启动消防水系统。生物质料仓1的温度值在上位机上显示。煤仓3上的温度指示报警单元11和炉前混合装置6上的温度指示报警单元11同理。

设置在生物质料仓1上的液位指示报警单元12, 当生物质料仓1的料位高，设置在生物质料仓1上部的液位变送器14将测量值反馈给PLC控制装置, PLC控制装置会发出高料位报警信号，暂时停止向生物质料仓1送料；当生物质料仓1的料位低，设置在生物质料仓1下部的液位变送器14将测量值反馈给PLC控制装置, PLC控制装置会发出低料位报警信号，加大向生物质料仓1送料。生物质料仓1的料位高度值在上位机上显示。煤仓3上的液位指示报警单元同理。

设置在变频煤螺旋输送机4上的重量变送器20将变频煤螺旋输送机上煤的重量反馈给PLC控制装置，设置在变频刮板输送机5上的重量变送器20将变频刮板输送机5上生物质的重量反馈给PLC控制装置，同时炉前混合装置6的料位由液位变送器14反馈给PLC控制装置，经PLC控制装置运算后输出控制信号至变频煤螺旋输送机4的变频器16和变频刮板输送机5的变频器16，从而调节进入炉前混合装置6的生物质和煤的配比。变频煤螺旋输送机4上煤的重量值在上位机上显示，变频刮板输送机5上生物质的重量值在上位机上显示，炉前混合装置6的料位高度值在上位机上显示。

压力指示调节单元22与压力变送器25连接，将锅炉24出口蒸汽压力反馈给PLC控制装置，经PLC控制装置运算后输出控制信号至生物质料仓螺旋输送机2的变频器16、第一螺旋分配器7的变频器16和第二螺旋分配器8的变频器16，调节这三个变频器的转速。其中第一螺旋分配器7和第二螺旋分配器8的变频器16是同步运行，变频电机转速同时增大或减小。根据锅炉24主蒸汽管的压力值进一步控制混合料与生物质料的配比。锅炉24主蒸汽管上压力值在上位机上显示。

速度开关报警单元13，生物质料仓螺旋输送机2的速度开关15将传动轴上速度信号由电缆送至PLC控制装置，当皮带打滑、断裂、卡转、慢转、动轴剪切和过载、传动链脱落等机械故障能及时处理，起到保护设备减少损失的作用。生物质料仓螺旋输送机2的速度开关15的电机速度值在上位机上显示。煤仓3的速度开关报警单元同理。变频煤螺旋输送机4的速度开关15、变频刮板输送机5的速度开关15、第一螺旋分配器7的速度开关15、第二螺旋分配器8的速度开关15、第一螺旋给料机9的速度开关15和螺旋给料机10的速度开关15原理相同。

以上PLC控制装置涉及温度、压力、液位、重量、速度、变频等模拟量及数字量的过程闭环控制。生物质燃料、造纸污泥及煤的配比将获得最大程度的匹配，使生物质和造纸污泥的利用率大大提高，同时仅消耗了极少的能源燃煤。PLC控制装置对料仓和设备的安全与保护采用实时监控，危险发生前或设备故障前，PLC控制装置能及时对现场进行远程控制，防范、杜绝隐患。PLC控制装置可将生产中的数据采集、存储、检索、变换、传输、数表处理成生产人员所需要的各种信息。

本技术方案另一个目的是在于提供了一种燃料制备方法，方法易行，操作方便。本方法在大中型制浆造纸企业进行实施，只要按该配比技术和制备方法的燃料料，就可保证配比后燃料物理性能。使得燃料能进入锅炉正常燃烧，产生蒸汽发电。

为了达到上述目的，燃料配比重量份原料制成：

原料                    重量份

造纸污泥                65~72

木    屑                6~8

树    皮                2~4

草    料                8~10

煤                      12~20。

其中，造纸污泥、木屑、树皮、草料为生物质。

本实用新型研究造纸污泥粉碎及生物质锅炉燃料配比技术，提供国内现有炉前造纸污泥粉碎后及生物质锅炉燃料造纸污泥（干度50%）、生物质（绝干50%），配10%左右燃煤（最多不超过20%）的配比；使得造纸污泥的燃烧利用率提高，生物质燃烧更充分。

生物质锅炉主要燃料为造纸污泥，限制燃煤的使用(煤使用量10~20%),为国内首创；可以节约能源，保护环境，创利润。如果使用一台90t/h 锅炉高温高压生物质锅炉，每年节约标煤6.5万吨。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置，其特征在于：包括生物质料仓（1）、生物质料仓螺旋输送机（2）、煤仓（3）、变频煤螺旋输送机（4）、变频刮板输送机（5）、炉前混合装置（6）、第一螺旋分配器（7）、第二螺旋分配器（8）、第一螺旋给料机（9）、第二螺旋给料机（10）和锅炉（24），生物质料仓（1）内的生物质通过生物质料仓螺旋输送机（2）传送到变频刮板输送机（5），煤仓（3）的煤通过变频煤螺旋输送机（4）传送到变频刮板输送机（5），变频刮板输送机（5）的输出端通过溜煤管与炉前混合装置（6）的输入端连接，炉前混合装置（6）的输出端为两路，一路依次通过第一螺旋分配器（7）和第一螺旋给料机（9）与锅炉（24）连接，另一路依次通过第二螺旋分配器（8）和第二螺旋给料机（10）与锅炉（24）连接。

2.根据权利要求1所述的一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置，其特征在于：所述的生物质料仓（1）的上部设置有料仓消防水口（101）、料仓排气口（102）和人孔口（104），生物质料仓（1）的侧部设置有人孔口（104），所述的煤仓（3）的上部设置有煤仓进煤口（301）和煤仓排气口（302），所述的炉前混合装置（6）上设置有炉前混合装置消防水口（601），料仓消防水口（101）与炉前混合装置消防水口（601）均与消防水管连接。

3.根据权利要求1所述的一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置，其特征在于：还包括PLC控制装置，所述的生物质料仓（1）、煤仓（3）和炉前混合装置（6）上均设置有温度传感器（19）和液位变送器（14），生物质料仓螺旋输送机（2）、第一螺旋分配器（7）、第二螺旋分配器（8）、第一螺旋给料机（9）和第二螺旋给料机（10）上均设置有速度开关（15），变频煤螺旋输送机（4）和变频刮板输送机（5）上均设置有速度开关（15）和重量变送器（20），锅炉（24）上设置有压力变送器（25），生物质料仓螺旋输送机（2）、变频煤螺旋输送机（4）、变频刮板输送机（5）、第一螺旋分配器（7）、第二螺旋分配器（8）由带有变频器（16）的电机控制， 

温度传感器（19）与温度指示报警单元（11）连接，液位变送器（14）与液位指示报警单元（12）连接，速度开关（15）与速度开关报警单元（13）连接，重量变送器（20）与重量指示单元（21）连接，压力变送器（25）和变频器（16）均与压力指示调节单元（22）连接，

PLC控制装置分别与温度指示报警单元（11）、液位指示报警单元（12）、速度开关报警单元（13）连接、重量指示单元（21）和压力指示调节单元（22）连接，PLC控制装置还与一上位机连接。

4.根据权利要求1所述的一种生物质燃料、造纸污泥及煤混合配合装置，其特征在于：所述的第一螺旋给料机（9）两侧和第二螺旋给料机（10）的两侧均设置有通风管。

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