CN205593344U - 一种利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备，包括至少两条燃料烘干装置，以及与燃料烘干装置连接的进气管道和回气管道；所述各条燃料烘干装置首尾之间通过燃料传送带互相串联，形成串联式结构；所述各条燃料烘干装置的进料端口分别与进气管道的一端连接，形成并联式进气管道；所述进气管道的另一端通过进气调节阀与锅炉尾气排放调节阀的前端连接，用于调节输入各条燃料烘干装置的尾气量；所述各条燃料烘干装置的出料端口分别与回气管道的一端连接，形成并联式回气管道；所述回气管道的另一端与锅炉尾气排放调节阀的后端连接，用于排出各条燃料烘干装置的尾气。本实用新型可以完全利用锅炉尾气对燃料进行烘干，有利于保护环境。

Description

一种利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备

技术领域

本实用新型属于生物质燃料烘干技术领域，具体涉及一种可利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备。

背景技术

“生物质焚烧发电”是近年国家大力推广的能源项目，生物质(即农业、林业的废弃料)被国家归料为清洁能源，代替煤炭燃烧发电，可显著减少二氧化碳和二氧化硫排放，产生巨大的环境效益。

目前生物质焚烧发电技术亦存在技术瓶颈——生物质燃料普遍存在湿度高，燃烧热值低。如果用市场上现有的自带火炉或锅炉式烘干设备，烘干成本太高，非发电厂能够承受。通常的做法是露天风干，然后加入其它干燥毛板或燃值高的材料，这种方法亦使发电厂成本高，生物质燃料湿度仍高，并受天气影响，燃烧效率低下。

目前生物质燃料发电厂的锅炉产生的350℃高温气体，经过空气预热器和省煤器利用之后，成为毫无价值的约165℃低温尾气，通常被直接排放到空气中，没有实现再利用。近年来，有部分发电厂开始思考利用发电厂锅炉产生的尾气对生物质燃料进行烘干处理，例如：

2015年4月1日公开的中国发明专利CN104482742A，披露了一种用于直燃式生物质发电厂的燃料烘干装置，其缺陷主要是由于发电厂排烟道的空间设计，富余量一般不超出20％。出于安全考虑，在没有额外装置的保护下，电厂允许烘干设备利用的烟道不超过20％，否则会导致由于烘干装置的任何原因或故障，阻塞电厂排烟管道的正常排烟，增加排烟道压力，影响安全生产。

以30MW的机组，130T锅炉为例，每小时产生尾气量约为15万立方米，可使用尾气富余量为15万立方米×20％＝3万立方米的尾气量，根据我们的试验，3万立方米的尾气每小时可烘干燃料约为10吨，烘干水分约5％(而5％的烘干率是一般电厂的最低要求，至少10％以上才对电厂才有明显的经济效益)。而30MW的机组，130T锅炉，每小时所需燃料为40～50吨，故以上设备必须有补充热源的热风炉大幅增加热量，才能将产量加至40～50吨/时。由于热风炉必须烧煤或其它燃料，故烘干成本偏高，难以被市场接受和使用。

2014年6月25日公开的中国实用新型专利CN203672075U，披露了一种利用生物质锅炉混合烟气烘干物料的系统，该系统利用锅炉的高温气体350℃与尾气130℃的混合气体的装置。这套装置实际要点是利用了电厂锅炉产生的350℃的高温有价值的烟气与毫无价值的130℃排放尾气，结合为250℃的混合气体，对物料进行烘干。但是，电厂本身需要利用350℃的高温烟气对即将进入锅炉燃烧的气体(即空气预热器)及循环水(即省煤器)进行大幅预热。高温气体的这种预热利用从经济效益与高温利用的效率而言，都远远高于用于烘干燃料，所以电厂对高温气体的需求本身是供不应求，而上述设备需要额外消耗锅炉产生的高温气体，故该设备也难以被市场接受。

如上所述，现有烘干设备的主要缺陷在于：不能够完全地、充分地利用电厂锅炉产生的尾气，通常需要另外增加辅助热源(如CN104482742A)，或者需要利用电厂的高温气体和尾气进行混合(如CN203672075U)，而高温气体主要用于空气预热器和省煤器，不适于用于烘干设备。所以，如何完全利用155℃-165℃的锅炉尾气，现有技术未给出有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备，可以完全利用(这里所说的“完全利用”是指完全使用锅炉尾气，而不需要混合其他高温气体或增加辅助热源)电厂锅炉排放的尾气对燃料进行烘干处理。

本实用新型的技术方案：

第一，实现完全利用电厂锅炉排放的尾气对生物质燃料进行烘干处理，不需要混合其他高温气体或增加辅助热源。

第二，采用分段式的烘干、湿气回收与蒸发工艺，在每一烘干装置中，利用锅炉尾气对生物质燃料进行干燥，通过多段烘干与湿气回收方法，最终达到蒸发水分的效果。

第三，采用湿度传感器，用于检测每条出料端的燃料湿度，配合锅炉尾气排放调节阀和进气管道的进气调节阀，控制并调节各条燃料烘干装置的尾气量的多少，以达到烘干目标值。

本实用新型所述利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备，包括至少两条燃料烘干装置，以及与燃料烘干装置连接的进气管道和回气管道；所述各条燃料烘干装置首尾之间通过燃料传送带互相串联，形成串联式结构；所述各条燃料烘干装置的进料端口分别与进气管道的一端连接，形成并联式进气管道；所述进气管道的另一端通过进气调节阀，在锅炉引风机与锅炉尾气排放调节阀之间的管道上，与锅炉尾气排放调节阀的前端连接，用于调节输入各条燃料烘干装置的尾气量；所述各条燃料烘干装置的出料端口分别与回气管道的一端连接，形成并联式回气管道；所述回气管道的另一端与锅炉尾气排放调节阀的后端连接，用于排出各条燃料烘干装置的尾气。

上述各条燃料烘干装置的出料端口安装有湿度传感器，用于检测出料端的燃料湿度，并反馈至锅炉尾气排放调节阀和进气管道的进气调节阀，用于控制输入各条燃料烘干装置的尾气量。

上述锅炉尾气排放调节阀安装于发电厂的锅炉引风机与烟囱之间的锅炉尾气排放管道之上。所述进气管道中的锅炉尾气温度为155℃-165℃，所述回气管道中的尾气温度大于100℃，以防止尾气温度降至100℃以下形成冷凝水。

上述燃料烘干装置为烘干滚筒，或烘干履带，或鼓风式烘干装置。所述燃料烘干装置的出料端口与回气管道之间还安装有除尘装置和引风机，用于对燃料烘干装置中排出的尾气进行除尘。

本实用新型的有益效果是：可保障发电厂锅炉尾气排放的安全，尾气自动调节保护阀与发电厂排烟管道和烘干机输热管道连接，烘干装置可以完全(100％)利用锅炉尾气，无需额外附加热源(如燃烧炉)或混合高温气体，对生物质燃料进行烘干。该设备可不断地、完全利用电厂锅炉尾气，故采用两条或多条烘干装置以串联方式连接，每个烘干装置都从烟道中输入锅炉尾气，对同批燃料进行二次或三次、四次的不断烘干，以达到理想的干燥值。该装置能够有效地将燃料中的水分减少15％至25％，并显著地降低了发电厂本身向大气排放的尾气温度，有利于保护环境。

附图说明

图1是本实用新型所述生物质燃料烘干设备的原理示意图；

图2是本实用新型所述生物质燃料烘干方法的流程示意图；

图3是本实用新型所述生物质燃料烘干设备的锅炉尾气控制原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备，包括若干条燃料烘干装置，本实施例的图中所示为三条燃料烘干滚筒11、12、13(亦可采用其他烘干装置，如烘干履带或鼓风式烘干装置等)、进气管道14和回气管道15，所述各条燃料烘干滚筒11、12、13首尾之间通过燃料传送带18互相串联，形成串联式结构。各条燃料烘干滚筒的进料端口分别与进气管道14的一端连接，形成并联式进气管道；所述进气管道14的另一端通过进气调节阀28，在锅炉引风机17与锅炉尾气排放调节阀26之间的管道上，与锅炉尾气排放调节阀26的前端连接，用于向各条燃料烘干滚筒输入定量的尾气。各条燃料烘干滚筒的出料端口分别与回气管道15的一端连接，形成并联式回气管道；所述回气管道15的另一端与锅炉尾气排放调节阀的后端的回气门29连接(根据需求，所述回气管道亦可直接与烟囱连接)，用于排出各条燃料烘干滚筒中的尾气。各条燃料烘干滚筒的出料端口与回气管道15之间还安装有除尘装置16和引风机17，用于对排出的尾气进行除尘。上述烘干设备采用串并联结合的烘干装置，使生物质燃料经过两个以上串联式的烘干装置烘干；155℃～165℃的锅炉尾气经过并联式的进气管道供应，烘干装置所产生的湿气(100℃以上)经过并联式的回气管道排出。同时，在烘干装置之间串联的燃料传送带也可以使燃料湿气得到自然蒸发。在每一烘干装置中，利用锅炉尾气(155℃～165℃)对生物质燃料进行干燥处理，平均每段蒸发大约3％-10％的水分，通过多段烘干装置，最终达到蒸发15％-25％水分的效果。

上述锅炉尾气排放调节阀26和进气调节阀28可以手动控制，也可以通过电动控制。为了使各条燃料烘干滚筒中的进气量实现实时调整，上述各条燃料烘干滚筒11、12、13的出料端口还安装有湿度传感器19，用于检测出料端的燃料湿度，并反馈至锅炉尾气排放调节阀26和进气调节阀28，用于控制输入各条燃料烘干滚筒的尾气量。

在发电厂区，锅炉21产生的高温气体依次通过空气预热器22、省煤器23、布袋式除尘器24和引风机25，锅炉尾气温度降低至约165℃，然后通过排放管道与烟囱27连接，在以往的发电厂，锅炉尾气即可通过烟囱27排放。本实用新型为了能够完全地利用锅炉尾气，在锅炉尾气的排放管道上安装有锅炉尾气排放调节阀26，该调节阀安装于引风机25与烟囱27之间的锅炉尾气排放管道之上。通过该调节阀将锅炉尾气引入上述生物质燃料烘干设备中，对生物质燃料进行烘干，所述烘干工艺流程及方法如下：

如图2所示，基于上述烘干设备，本实用新型所述利用锅炉尾气的生物质燃料烘干方法，包括接受来自于锅炉尾气排放管道中的锅炉尾气(温度为155℃-165℃)，通过进气管道输入燃料烘干装置；利用锅炉尾气对燃料烘干装置中的生物质燃料进行烘干处理；通过回气管道将降温后的尾气(温度大于100℃)排出燃料烘干装置，并通过烟囱排放。该烘干方法还可以利用湿度传感器检测燃料烘干装置出料端的燃料湿度，并反馈至锅炉尾气排放调节阀和进气管道的进气调节阀，用于控制输入进气管道的尾气量。当燃料烘干装置停止工作或发生故障时，锅炉尾气排放调节阀打开，将全部的锅炉尾气通过烟囱排放。

如图3所示，为本实用新型的尾气控制原理图，所述锅炉尾气排放调节阀26、进气调节阀28和湿度传感器19与锅炉尾气控制器连接，通过燃料烘干滚筒11、12、13出料端的湿度传感器19检测各烘干滚筒出料口的燃料湿度，根据预设条件控制输入进气管道14中的尾气量。其中，锅炉尾气排放调节阀26可以控制从锅炉排放管道中输入进气管道14的尾气总量，各个进气调节阀可以控制输入各条进气管道中的尾气分量。例如，当燃料的湿度较高(如65％)时，可以控制锅炉尾气排放调节阀26关闭，使锅炉排放管道中的尾气全部(100％)进入进气管道14，进一步通过各个进气调节阀控制输入各条进气管道中的尾气分量(如进气管道A中的尾气分量为40％，进气管道B中的尾气分量为40％，进气管道C中的尾气分量为20％)。当燃料的湿度较低(如55％)时，可以控制锅炉尾气排放调节阀26部分打开，使锅炉排放管道中的部分尾气(例如65％)进入进气管道14，其他尾气通过烟囱排放，进一步通过各个进气调节阀控制输入各条进气管道中的尾气分量(如进气管道A中的尾气分量为25％，进气管道B中的尾气分量为25％，进气管道C中的尾气分量为15％)。其中，进气管道14中的锅炉尾气温度为155℃-165℃，属于电厂锅炉产生的真正尾气(以往可直接通入烟囱排放)；回气管道15中的尾气温度大于100℃，防止尾气变成冷凝水，造成设备腐蚀或使烘干物料的受潮。

通过上述烘干设备，可以实现分段式烘干，并且根据各条烘干滚筒的烘干效果实时调整输入的锅炉尾气量，一方面可以完全利用锅炉产生的尾气，另一方面通过分段式的尾气量分配方式，达到最佳的烘干效果。燃料在多条烘干滚筒的传输过程中，每一条烘干滚筒降低一部分的水分，最终达到烘干目标值。避免因一条烘干滚筒太长，导致锅炉尾气的温度在滚筒尾部降低至100℃以下形成冷凝水，反而增加了燃料的湿度；又可以避免因烘干滚筒太短，导致燃料烘干效果不足(水分蒸发量不足)。在本实施例中，以三条燃料烘干滚筒，每小时产量40吨，烘干(减少水分)目标值为15％-25％为例，对于不同湿度的燃料，通过控制锅炉尾气的输入总量和各进气管道的分量，各条燃料烘干滚筒的烘干值如下表所列：

由上表可以看出，经过三条烘干滚筒，即可实现15％-25％的烘干目标。

综上所述，通过上述烘干设备和烘干方法，可以实现被烘干物料通过串联式烘干滚筒传输，通过并联式的进气管道将锅炉尾气输入至各条烘干滚筒中，一方面解决了由于烘干滚筒太长导致尾气温度降低(低于100℃)形成冷凝水的问题；另一方面，可以通过各条烘干滚筒末端的湿度传感器检测滚筒中的湿度，并通过尾气排放调节阀和进气调节阀控制输入烘干滚筒中的尾气量，灵活调整各条滚筒中的尾气量，从而有效地提高了尾气利用率和烘干效果。在所述烘干设备正常工作的情况下，可以完全利用锅炉尾气，而无需增加辅助热源，也不需要引入锅炉产生的高温气体等，有利于保护环境。

本实用新型可实现以下效果：

1.本实用新型可保障发电厂锅炉尾气排放的安全，锅炉尾气排放调节阀与发电厂排烟管道和烘干装置的进气管道连接，可以完全(100％)地利用锅炉尾气，无需额外附加热源(如燃烧炉)，对生物质燃料进行烘干。

2.所述“锅炉尾气排放调节阀”的作用是，随时监察发电厂排烟管道的压力变化，在管道压力超出设计范围时，及时自动打开或关闭特定通道，排放尾气压力，保障锅炉与管道正常运行。

3.由于该设备可完全利用电厂锅炉尾气，故我们采用两个或多个烘干装置，通过燃料输送带以串联方式连接，每个烘干装置都从烟道中输入新鲜锅炉尾气，对同批燃料进行二次或三次、四次的不断烘干，以达到我们的理想干燥值，减少水分15％～25％。

4.该设备能够有效地将燃料水分减少15％-25％。以减少15％水分，每小时40吨产量为例，尾气温度从烘干装置进口的155℃降低到出口的105℃，废气排放温度降幅达到30％。这是因为将含水分的燃料从常温状态，加温到水分的蒸发同时也在耗减尾气的温度，所以该装置能将电厂原来向空中排放尾气，部分或全部用于烘干燃料，被使用部分的尾气，温度降低30％，对环保帮助较大。

5.上述串联的方式，能够针对发电厂的规模，用串联不同数量烘干装置的方法，解决产量需要大小的问题。

6.由于该技术设备不带燃烧炉，并配有除尘装置，是不带热污染及尘污染的技术。

7.由于该技术利用了发电厂燃烧炉的锅炉尾气，对生物质燃料加热除湿，亦显著地降低了发电厂本身向大气排放的尾气温度，有利于保护环境。

8.该技术相比于传统的热风炉式烘干机，成本大幅降低，比目前露天风干式更加有效和保障干燥度，也不受天气影响。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备，包括至少两条燃料烘干装置，以及与燃料烘干装置连接的进气管道和回气管道；其特征在于：

所述各条燃料烘干装置首尾之间通过燃料传送带互相串联，形成串联式结构；

所述各条燃料烘干装置的进料端口分别与进气管道的一端连接，形成并联式进气管道；所述进气管道的另一端通过进气调节阀与锅炉尾气排放调节阀的前端连接，用于调节输入各条燃料烘干装置的尾气量；

所述各条燃料烘干装置的出料端口分别与回气管道的一端连接，形成并联式回气管道；所述回气管道的另一端与锅炉尾气排放调节阀的后端或烟囱连接，用于排出各条燃料烘干装置的尾气。

2.根据权利要求1所述利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备，其特征在于：所述各条燃料烘干装置的出料端口安装有湿度传感器，用于检测出料端的燃料湿度，并反馈至锅炉尾气排放调节阀和进气管道的进气调节阀，用于控制输入各条燃料烘干装置的尾气量。

3.根据权利要求2所述利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备，其特征在于：所述锅炉尾气排放调节阀安装于发电厂的锅炉引风机与烟囱之间的锅炉尾气排放管道之上。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备，其特征在于：所述进气管道中的锅炉尾气温度为155℃-165℃，所述回气管道中的尾气温度大于100℃。

5.根据权利要求1或2所述利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备，其特征在于：所述燃料烘干装置为烘干滚筒，或烘干履带，或鼓风式烘干装置。

6.根据权利要求1或2所述利用锅炉尾气的生物质燃料烘干设备，其特征在于：所述燃料烘干装置的出料端口与回气管道之间还安装有除尘装置和引风机，用于对燃料烘干装置中排出的尾气进行除尘。