CN206724142U - 一种配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统，包括锅炉炉膛、炉烟抽取单元、生物质燃料供给单元、风扇磨煤单元和生物质燃烧单元，风扇磨煤单元包括顺次通过管路连接的干燥管、风扇磨煤机、粗粉分离器和分配器；炉烟抽取单元包括炉烟管道，炉烟管道的一端与锅炉炉膛的尾部烟道连接且另一端与风扇磨煤单元的干燥管连接；生物质燃料供给单元也与风扇磨煤单元的干燥管连接；生物质燃烧单元设置在锅炉炉膛中并且通过送粉管道与风扇磨煤单元的分配器连接。本实用新型使成型生物质燃料在制粉系统部分热解并作为再燃燃料在燃煤锅炉中掺烧，在有效利用生物质燃料的同时，显著降低了锅炉污染物NOx的生成和排放。

Description

一种配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统

技术领域

本实用新型涉及电站燃煤锅炉燃烧的技术领域，更具体地讲，涉及一种配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统。

背景技术

生物质能即生物界一切有生命的可以生长的有机物质，其来源于太阳能，它是绿色植物利用光合作用将太阳能转化为化学能储存和固定在生物质中的一种能源形式，具有产量大、分布广、可再生、种类多和CO₂零排放等特点，是最主要的清洁能源之一。生物质燃料是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物(如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等)，主要区别于化石燃料。在目前的国家政策和环保标准中，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用。生物质燃料的应用，实际主要是生物质成型燃料(简称"BMF")，是将农林废物作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型(如块状、颗粒状等)的、可直接燃烧的一种新型清洁燃料。

目前，生物质燃料由于其灰中碱金属高等原因，燃烧时也会导致受热面腐蚀、沾污和烧结，现有大型燃煤锅炉中直接掺烧一般按10～15％输入热量。但生物质在燃烧过程中又存在着诸多困难，如生物质燃料磨制困难，磨煤机的出力以及适应性低；生物质燃料容易自燃，导致送粉风温不宜过高，从而导致空预器换热效率下降影响锅炉效率等。

风扇磨煤机直吹式制粉系统是用于燃用高水分褐煤锅炉机组的成熟系统，其系统简单，并且风扇磨煤机本身兼顾了燃料研磨和输送功能，同时其干燥和输送介质可以选用高温烟气；若将这种制粉系统用于生物质燃料，应该可以有效解决磨煤机适应性问题以及生物质燃料自燃问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种利用成熟的风扇磨煤机直吹式制粉系统进行生物质燃料燃烧并降低锅炉氮氧化物污染物生成和排放的生物质燃料低污染燃烧系统。

本实用新型提供了一种配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统，所述燃烧系统包括锅炉炉膛、炉烟抽取单元、生物质燃料供给单元、风扇磨煤单元和生物质燃烧单元，其中，

所述风扇磨煤单元包括顺次通过管路连接的干燥管、风扇磨煤机、粗粉分离器和分配器；

所述炉烟抽取单元包括炉烟管道，所述炉烟管道的一端与锅炉炉膛的尾部烟道连接且另一端与风扇磨煤单元的干燥管连接；

所述生物质燃料供给单元也与风扇磨煤单元的干燥管连接；

所述生物质燃烧单元设置在锅炉炉膛中并且通过送粉管道与风扇磨煤单元的分配器连接。

根据本实用新型配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统的一个实施例，所述炉烟抽取单元还包括设置在炉烟管道上的炉烟调节挡板，所述炉烟抽取单元抽取的炉烟是温度为350～400℃且含氧量为3～5％的锅炉高温缺氧烟气。

根据本实用新型配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统的一个实施例，所述生物质燃料供给单元包括料斗和给料机，所述料斗通过给料机与风扇磨煤单元的干燥管连接，所述料斗中盛装有生物质燃料。

根据本实用新型配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统的一个实施例，所述干燥管利用锅炉炉烟对生物质燃料进行预干燥，所述风扇磨煤机对生物质燃料进行研磨和加压，所述粗粉分离器将粗生物质燃料颗粒返回至风扇磨煤机中再次研磨，所述分配器将合格生物质燃料颗粒送入生物质燃烧单元并在锅炉炉膛中燃烧。

根据本实用新型配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统的一个实施例，所述生物质燃烧单元为生物质燃烧器，所述生物质燃烧器布置在锅炉炉膛中主煤粉燃烧器和燃尽风供给器之间。

本实用新型的生物质燃料低污染燃烧系统采用成熟的风扇磨煤机直吹式制粉系统，通过选择合适的烟气参数(温度和含氧量等)，使成型生物质燃料在制粉系统部分热解并作为再燃燃料在燃煤锅炉中掺烧，在有效利用生物质燃料的同时，显著降低了锅炉污染物NOx的生成和排放。

附图说明

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统的结构示意图。

附图标记说明：

1-锅炉炉膛、2-省煤器、3-炉烟调节挡板、4-料斗、5-给料机、6-干燥管、7-风扇磨煤机、8-粗粉分离器、9-分配器、10-主煤粉燃烧器、11-生物质燃烧器、12-燃尽风供给器、13-炉烟管道、14-送粉管道。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面先对本实用新型配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统的结构和原理进行详细的说明。

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统的结构示意图。

如图1所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统包括锅炉炉膛1、炉烟抽取单元、生物质燃料供给单元、风扇磨煤单元和生物质燃烧单元。其中，锅炉炉膛1用于实现生物质燃料的掺烧，炉烟抽取单元用于从锅炉炉膛1中抽取相对高温及缺氧的氧气并用于对成型生物质燃料进行预干燥和热解，生物质燃料供给单元用于储存并供给符合掺烧要求的成型生物质燃料，风扇磨煤单元用于对生物质燃料进行研磨和加压输送，生物质燃烧单元则用于实现生物质燃料的燃烧和利用。

根据本实用新型，风扇磨煤单元包括顺次通过管路连接的干燥管6、风扇磨煤机7、粗粉分离器8和分配器9。具体地，干燥管6利用锅炉炉烟对生物质燃料进行预干燥，风扇磨煤机7对生物质燃料进行研磨和加压，粗粉分离器8将粗生物质燃料颗粒返回至风扇磨煤机7中再次研磨，分配器9将合格生物质燃料颗粒送入生物质燃烧单元并在锅炉炉膛1中燃烧。其中，本领域技术人员均了解风扇磨煤机7的结构和原理，在此不作赘述。

并且，本实用新型中的炉烟抽取单元包括炉烟管道13，炉烟管道13的一端与锅炉炉膛1的尾部烟道连接且另一端与风扇磨煤单元的干燥管6连接，由此锅炉烟道13能够将锅炉尾部烟道省煤器2之后抽取的烟气送至干燥管6内对生物质燃料进行预干燥和热解。优选地，炉烟抽取单元还包括设置在炉烟管道6上的炉烟调节挡板3，以对炉烟的流量进行调节。其中，本实用新型中炉烟抽取单元抽取的炉烟是温度为350～400℃且含氧量为3～5％的锅炉高温缺氧烟气。由于选取了相对高温及缺氧的烟气，生物质燃料可以在干燥、研磨的过程中部分热解并使其中的挥发份析出，有利于后续的燃烧。

并且，本实用新型的生物质燃料供给单元也与风扇磨煤单元的干燥管5连接，以在需要时将储存的生物质燃料送入干燥管6中。优选地，生物质燃料供给单元包括料斗4和给料机5，料斗4通过给料机5与风扇磨煤单元的干燥管连接6，料斗4中盛装有生物质燃料。

生物质燃烧单元则设置在锅炉炉膛1中并且通过送粉管道14与风扇磨煤单元的分配器9连接，则经过风扇磨煤机磨制后的合格生物质燃料颗粒能够通过分配器9送入生物质燃烧单元和锅炉炉膛1中进行燃烧。优选地，本实用新型中的生物质燃烧单元为生物质燃烧器11，该生物质燃烧器11布置在锅炉炉膛1中主煤粉燃烧器10和燃尽风供给器12之间，由于生物质燃烧器11布置在主煤粉燃烧器10和燃尽风供给器12之间的合适位置处，可以使部分热解后的生物质燃料作为再燃燃料快速消耗主燃烧区剩余的氧量，加深还原区的还原度，从而使主燃烧区生成的NOx还原成N₂，显著降低锅炉的NOx排放。

本实用新型的生物质燃料低污染燃烧系统运行时，从锅炉炉膛尾部烟道省煤器2之后抽取烟气(温度为350～400℃、含氧量为3～5％)经炉烟管道13及炉烟调节挡板3进入干燥管6，与此同时，成型生物质燃料从料斗4通过给料机5也送入干燥管6，在干燥管6内高温缺氧炉烟对生物质燃料进行预干燥之后，生物质燃料进入风扇磨煤机7进行生物质燃料的研磨，同时风扇磨煤机7对烟气进行加压以克服系统阻力；研磨、加压之后，磨制后的生物质燃料颗粒与烟气的混合物进入粗粉分离器8中，粗的生物质燃料颗粒返回至风扇磨煤机7再次研磨，合格的生物质燃料颗粒则随烟气进入分配器9，之后通过送粉管道14送到生物质燃烧器11并送入锅炉炉膛1中充分燃烧。

由此可知，本实用新型在生物质燃烧系统中采用了风扇磨煤机直吹式制粉系统，该系统结构简单并且兼顾了燃料研磨和输送功能；并且，本系统采用了锅炉尾部相对高温且缺氧的烟气作为干燥和输送介质，使生物质燃料在干燥、研磨的同时部分热解，使其中的挥发份析出；同时，本系统采用了全烟气作为干燥和输送介质，考虑制粉系统漏风后的烟气含氧量不超过6％，可以避免制粉系统内的燃料自燃、爆炸风险；此外，生物质燃烧器布置在主煤粉燃烧器和燃尽风供给器之间的合适位置，能够使部分热解后的生物质燃料作为再燃燃料快速消耗主燃烧区剩余的氧量，加深还原区的还原度，从而使主燃烧区生成的NOx还原成N₂，有效降低锅炉的NOx排放。

下面结合具体实施例对本实用新型的配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统作进一步说明。

以一台1000MW超临界煤粉锅炉掺烧成型生物质燃料为例，下述实施例中的燃料及锅炉参数等仅为说明设计方法，具体设计应按工程项目的实际参数设计。

锅炉蒸发量3000t/h，蒸汽参数26.25MPa、605℃；燃煤参数为Car59.8％、Har3.9％、Oar6.7％、Nar1.1％、Sar0.5％、Aar16.5％、Mt11.5％、Qnet,ar22.8MJ/kg；成型生物质燃料参数为Car43％、Har6％、Oar43％、Nar0.5％、Sar0.1％、Aar5％、Mt2.4％、Qnet,ar15MJ/kg；锅炉过量空气系数取1.15，生物质燃料掺烧比例取15％，锅炉燃煤量为320t/h，掺烧生物质燃料量为85t/h。

燃烧系统从锅炉炉膛尾部烟道省煤器2之后抽取烟气(温度约为380℃、含氧量约为3％)经炉烟管道及炉烟调节挡板3进入干燥管6，与此同时，成型生物质燃料从料斗4通过给料机5也送入干燥管6，在干燥管6内高温缺氧炉烟对生物质燃料进行预干燥之后，生物质燃料进入风扇磨煤机7进行生物质燃料研磨，同时风扇磨煤机7对烟气进行加压以克服系统阻力；研磨、加压之后，磨制后的生物质燃料颗粒与烟气的混合物(温度约为280℃、含氧量约为5.5％)进入粗粉分离器8中，粗的生物质燃料颗粒返回风扇磨煤机7再次研磨，合格的生物质燃料颗粒随烟气进入分配器9，分6路之后分别通过送粉管道14送到布置于炉膛前墙且位于主煤粉燃烧器10与燃尽风供给器12之间的6只生物质燃烧器11并送入锅炉炉膛1中燃烧。

因此，生物质燃料具有产量大、分布广、可再生、种类多和CO₂零排放等特点，是最主要的清洁能源之一。本实用新型配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统可用于大型燃煤机组锅炉生物质燃料掺烧，以1000MW超临界机组燃煤锅炉掺烧比例按15％输入热量，机组年运行5000小时测算，可实现CO₂减排约60万吨；同时，预计可使机组脱硝装置前的NOx排放降低约20％，从而减少脱硝装置的喷氨量，降低机组脱硝装置的运行成本。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统，其特征在于，所述燃烧系统包括锅炉炉膛、炉烟抽取单元、生物质燃料供给单元、风扇磨煤单元和生物质燃烧单元，其中，

所述风扇磨煤单元包括顺次通过管路连接的干燥管、风扇磨煤机、粗粉分离器和分配器；

所述炉烟抽取单元包括炉烟管道，所述炉烟管道的一端与锅炉炉膛的尾部烟道连接且另一端与风扇磨煤单元的干燥管连接；

所述生物质燃料供给单元也与风扇磨煤单元的干燥管连接；

所述生物质燃烧单元设置在锅炉炉膛中并且通过送粉管道与风扇磨煤单元的分配器连接。

2.根据权利要求1所述配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统，其特征在于，所述炉烟抽取单元还包括设置在炉烟管道上的炉烟调节挡板，所述炉烟抽取单元抽取的炉烟是温度为350～400℃且含氧量为3～5％的锅炉高温缺氧烟气。

3.根据权利要求1所述配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统，其特征在于，所述生物质燃料供给单元包括料斗和给料机，所述料斗通过给料机与风扇磨煤单元的干燥管连接，所述料斗中盛装有生物质燃料。

4.根据权利要求1所述配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统，其特征在于，所述干燥管利用锅炉炉烟对生物质燃料进行预干燥，所述风扇磨煤机对生物质燃料进行研磨和加压，所述粗粉分离器将粗生物质燃料颗粒返回至风扇磨煤机中再次研磨，所述分配器将合格生物质燃料颗粒送入生物质燃烧单元并在锅炉炉膛中燃烧。

5.根据权利要求1所述配风扇磨煤机制粉的生物质燃料低污染燃烧系统，其特征在于，所述生物质燃烧单元为生物质燃烧器，所述生物质燃烧器布置在锅炉炉膛中主煤粉燃烧器和燃尽风供给器之间。