CN210107367U - 一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置,涉及到沼气及生物质气化燃气两种清洁燃料,生物质气化燃气从气化站经燃气管道输送到锅炉主燃烧器区,通过上层二次风喷口或燃气喷口,喷入炉膛内燃烧,燃气管道上设有热电偶、快关阀、压力变送器及阻火器等设备。沼气从沼气站经管道输送到气柜中,再经过增压风机输送到锅炉主燃烧器区,通过最下层二次风喷口或下层燃烧器燃气喷枪,喷入炉膛内燃烧。本实用新型可代替锅炉点火及低负荷稳燃时用燃油及天然气,可节约锅炉运行成本;气化燃气可与NOx反应,降低NOx的排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置,涉及沼气及生物质气化燃气两种清洁燃料。
背景技术
我国生物质能资源非常丰富,发展生物质发电产业前景广阔。一方面,中国农作物播种面积有18亿亩,年产生物质约7亿吨。相当于3.5亿吨标准煤。此外,农产品加工废弃物包括稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等,也是重要的生物质资源。另一方面,我国现有森林面积约1.95亿公顷,森林覆盖率20.36%,每年可获得生物质资源量约8亿至10亿吨。
现阶段生物质发电技术主要包括:直燃发电、混合发电、气化发电、沼气发电等技术。目前,都存在着热利用率低、收集成本高、设备维护工作量大等一些问题。
实用新型内容
针对生物质发电技术存在的技术不足,提供用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置,解决生物质热利用低,收集成本高等问题,同时,利用沼气代替化石能源(燃油、燃气)作为锅炉启动及低负荷稳燃时的燃料,降低运行成本。
为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置,包括设置于燃煤锅炉内的主燃烧器;还包括沼气管路、气化燃气管路,所述主燃烧器设有燃气喷枪和沼气喷枪;所述沼气管路、气化燃气管路分别连通沼气喷枪和燃气喷枪;所述沼气喷枪和燃气喷枪分别连通燃煤锅炉的炉膛(16)。
优选的,所述燃气喷枪安装于主燃烧器的上层二次风喷口或SOFA风下层喷口内。主燃烧器包括上层二次风喷口、下层二次风喷口或下一次风喷口。气化燃气热值比较低,但燃气成分中含有大量CO,可具有还原性,布置在上层二次风喷口或SOFA风下层喷口内,此区域炉膛还处于还原气氛下,可还原一部分燃烧产生的NOx。
优选的,所述沼气喷枪安装于主燃烧器的下层二次风喷口或下一次风喷口内。
优选的,所述燃煤锅炉的负荷在220t/h以上。
优选的,所述沼气管路上依次设有快关阀Ⅰ、缓冲气柜、增压风机、快关阀Ⅱ、调节阀、压力变送器Ⅰ、阻火器Ⅰ,阻火器Ⅰ连接主燃烧器。
优选的,所述气化燃气管路上依次设有热电偶、快关阀Ⅲ、压力变送器Ⅱ、阻火器Ⅱ,阻火器Ⅱ连接主燃烧器。
基于上述掺烧装置的掺烧工艺,包括如下步骤:
步骤1:沼气通过沼气管路,输送至主燃烧器,通过沼气喷枪喷入燃煤锅炉的炉膛内燃烧。一般情况下,锅炉点火或低负荷稳燃时,采用燃油或燃气。燃油或燃气的特点是热值高,易燃烧,燃烧稳定高等特点。燃煤不易燃烧,需其他燃料引燃。沼气热值在 5000kcal/Nm3左右,属于高热值气体,而且易燃烧,满足作为引燃燃料的条件,因此可以替代锅炉传统的点火燃料。
步骤2:生物质气化燃气通过气化燃气管路,输送到主燃烧器,通过燃气喷枪喷入燃煤锅炉的炉膛内燃烧。
优选的,输入燃煤锅炉的炉膛内的沼气与气化燃气的体积比为1:3~1:10。
优选的,所述生物质气化燃气喷口流速在20m/s~340m/s之间。沼气喷口流速在10m/s ~150m/s之间
优选的,掺烧总热量占燃煤锅炉热负荷的5%-15%之间。
有益效果:本实用新型与现有技术相比,具有以下优点:
1、考虑到不影响锅炉的组织燃烧,一般掺烧比例占锅炉热负荷的5%-15%之间。生物质气化燃气热值在1000kcal/Nm3左右。为实现可观的经济效益,达到上述的掺烧比例,需要大量的燃气,因此,气化设备生产能力要求大,增大设备的初投资。燃气品质比较差,主要成分为N2,会增大炉膛出口烟气量,影响锅炉尾部受热面的吸热。
生物质气化原料适用性差,一般优先农作物秸秆。当收集半径大于50km时,会增加收集成本,影响运行的经济性。
沼气原料可以用农作物秸秆,可以用人畜粪便等。在原料使用上,不与生物质气化冲突,大大增大了整个系统的原料适应性。
沼气热值在5000kcal/Nm3左右,远大于生物质气化燃气热值,在掺烧比例不变的情况下,沼气与气化燃气按照1:3~1:10的比例,可降低农作物收集成本。
2、生物质气化燃气主要成分是CO、CH4等,含有CO约10%~30%,可作为还原剂,将燃烧产生的NOx还原成N2,降低NOx的排放。
3、生物质气化燃气喷口流速在20m/s~340m/s之间,保证燃气与烟气充分混合。
4、沼气热值在5000kcal/Nm3左右,可替锅炉传统的点火燃料,作为锅炉启动及低负荷稳燃的燃料。
附图说明
图1为生物质燃气在燃煤锅炉上的掺烧工艺的结构原理示意图;
图中,1、沼气管路,2、快关阀Ⅰ,3、缓冲气柜,4、增压风机,5、快关阀Ⅱ,6、调节阀,7、压力变送器Ⅰ,8、阻火器Ⅰ,9、主燃烧器,10、气化燃气管路,11、热电偶,12、快关阀Ⅲ,13、压力变送器Ⅱ,14、阻火器Ⅱ,15、SOFA风喷口,16、锅炉炉膛。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
如图1所示,沼气通过沼气管路1,输送到缓冲气柜3内,气柜出口设置增压风机4,将沼气以一定的压力送至主燃烧器9,在主燃烧器9的下层二次风喷口(或下一次风喷口)内部安装有沼气喷枪,通过喷枪喷入锅炉炉膛16内燃烧。在沼气管路上安装有快关阀Ⅰ 2、快关阀Ⅱ5,用于在锅炉停炉(或紧急情况下)切断沼气来源;同时安装有调节阀6,调节进入锅炉的沼气流量,主要是作为点火燃料使用时,调节沼气用量;还在进入锅炉前设置阻火器Ⅰ8,防止燃烧器回火,造成前端设备损坏。
气化燃气通过气化燃气管路10,输送到主燃烧器9(或SOFA风喷口15),通过喷口内的燃气喷枪喷入锅炉炉膛16内燃烧。气化燃气中会含有大量的焦油,因此在气化燃气管路上安装热电偶11,监测燃气温度保持在150℃以上。还安装快关阀Ⅲ12,在锅炉停炉时(或紧急情况下)切断沼气来源,同时在进入锅炉前安装有阻火器Ⅱ14,防止燃烧器回火。
以上所述仅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技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置,包括设置于燃煤锅炉内的主燃烧器(9);其特征在于,还包括沼气管路(1)、气化燃气管路(10)、燃气喷枪和沼气喷枪;所述沼气管路(1)、气化燃气管路(10)分别连通沼气喷枪和燃气喷枪;所述沼气喷枪和燃气喷枪分别连通燃煤锅炉的炉膛(16)。
2.根据权利要求1所述的一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置,其特征在于,所述燃气喷枪安装于主燃烧器(9)的上层二次风喷口或SOFA风下层喷口内。
3.根据权利要求1所述的一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置,其特征在于,所述沼气喷枪安装于主燃烧器(9)的下层二次风喷口或下一次风喷口内。
4.根据权利要求1所述的一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置,其特征在于,所述燃煤锅炉的负荷在220t/h以上。
5.根据权利要求1所述的一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置,其特征在于,所述沼气管路(1)上依次设有快关阀Ⅰ(2)、缓冲气柜(3)、增压风机(4)、快关阀Ⅱ(5)、调节阀(6)、压力变送器Ⅰ(7)、阻火器Ⅰ(8),阻火器Ⅰ(8)连接主燃烧器(9)。
6.根据权利要求1所述的一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置,其特征在于,所述气化燃气管路(10)上依次设有热电偶(11)、快关阀Ⅲ(12)、压力变送器Ⅱ(13)、阻火器Ⅱ(14),阻火器Ⅱ连接主燃烧器(9)。
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