燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物質(zhì)利用技術(shù)領(lǐng)域，公開了燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置及方法，本發(fā)明采用生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備將生物質(zhì)氣化，燃?xì)馔ㄟ^降溫增壓后送入燃煤鍋爐爐膛內(nèi)燃燒。燃?xì)饨禍亟橘|(zhì)采用從汽輪機(jī)中壓段抽取的～400℃蒸汽，與燃?xì)鈸Q熱后的蒸汽通過與空氣的二次換熱，產(chǎn)生高溫空氣供給氣化爐。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)氣化耦合大型燃煤發(fā)電系統(tǒng)，利用大容量、高參數(shù)汽輪發(fā)電系統(tǒng)提高了生物質(zhì)發(fā)電參數(shù)和效率，解決了現(xiàn)存的生物質(zhì)直燃工藝發(fā)電規(guī)模小、效率低的問題，并適用于高堿性、高水分的生物質(zhì)，擴(kuò)大了生物質(zhì)利用范圍。
【專利說明】燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置及方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于生物質(zhì)利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置及方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]生物質(zhì)是傳統(tǒng)的可再生資源，我國生物質(zhì)能資源非常豐富，發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)大有可為。一方面，我國農(nóng)作物播種面積有18億畝，年產(chǎn)生物質(zhì)約7億噸。除部分用于造紙和畜牧飼料外，剩余部分都可做燃料使用。另一方面，我國現(xiàn)有森林面積約1.75億公頃，森林覆蓋率18.21%，每年通過正常的灌木平茬復(fù)壯、森林撫育間伐、果樹綠籬修剪以及收集森林采伐、造材、加工剩余物等，可獲得生物質(zhì)資源量約8億至10億噸。此外，我國還有4600多萬公頃宜林地，可以結(jié)合生態(tài)建設(shè)種植農(nóng)植物，這些都是中國發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)。
[0005]2006年12月I日投產(chǎn)的國能單縣30兆瓦生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目是我國第一個(gè)生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目，拉開了國內(nèi)大規(guī)模生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的序幕。從近幾年的實(shí)踐來看，我國生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目單個(gè)裝機(jī)規(guī)模普遍為12MW-30MW，裝機(jī)規(guī)模小、受原料限制大、抗風(fēng)險(xiǎn)能力弱，發(fā)電效率通常在22%?26%的水平，發(fā)電效率非常低。大部分的生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目即使獲得0.75元/KW.h的電價(jià)補(bǔ)貼也難以生存。生物質(zhì)氣化在我國主要以使用低水分，高熱值、高灰熔點(diǎn)、流動(dòng)性好的生物質(zhì)(例如稻殼、木肩等)為原料，其他原料容易導(dǎo)致生物質(zhì)氣化不穩(wěn)定、氣化過程中結(jié)渣、加料卡阻等問題，裝置無法長期穩(wěn)定運(yùn)行。
[0006]因此，需要一種合理的生物利用模式來提高原料利用的廣泛性，提高生物質(zhì)利用效率。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃的裝置及方法。
[0009]燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置，包括生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I )，所述生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)前端開設(shè)入料口( 104)，生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)的燃?xì)獬隹谂c旋風(fēng)分離器(2)的進(jìn)口相連，旋風(fēng)分離器(2)的出口與燃?xì)鈸Q熱器(3)的進(jìn)口連接，燃?xì)鈸Q熱器(3)的出口與高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)(9)的一端相連，高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)
(9)的另一端與鍋爐(5)內(nèi)部設(shè)置的燃?xì)馊紵?501)相連;鍋爐(5)的尾氣出口通過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備(7)與生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)內(nèi)設(shè)置的自平衡返料器風(fēng)室(102)相連;鍋爐(5)的蒸汽出口與汽輪機(jī)(6)相連，汽輪機(jī)(6)中壓段設(shè)有蒸汽抽氣口，蒸汽抽氣口與燃?xì)鈸Q熱器(3)的進(jìn)口相連，燃?xì)鈸Q熱器(3)的出口還后進(jìn)入與空氣換熱器(10)的進(jìn)口相連，空氣換熱器(10)的出口與除氧器(4)的進(jìn)口相連，除氧器(4)的出口與鍋爐(5)的進(jìn)口相連;空氣換熱器(10)還設(shè)有空氣進(jìn)口與空氣出口，空氣進(jìn)口與鼓風(fēng)機(jī)(8)相連，空氣出口與生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)內(nèi)設(shè)置的自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室(101)相連。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)底部為錐形。
[0011 ]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)中部設(shè)有二次風(fēng)入口( 103)。
[0012]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備(7)包括尾氣增壓風(fēng)機(jī)和空氣混比閥。
[0013]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室(101)及自平衡返料器風(fēng)室(102)均設(shè)有風(fēng)帽。
[0014]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
燃?xì)馊紵?501)布置在兩層煤粉燃燒器之間。
[0015]燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃的方法，包括以下步驟:
(1)生物質(zhì)原料、床料通過入料口(104)加入生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)，生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)產(chǎn)生高溫燃?xì)?，底部錐段的運(yùn)行速度為3-7m/s，底部密相區(qū)溫度低于生物質(zhì)灰熔點(diǎn)以下50?150°C，中部稀相區(qū)溫度600?920°C，燃?xì)獬隹跍囟?50-900°C，通過旋風(fēng)分離器(2)除塵后，燃?xì)饨?jīng)燃?xì)鈸Q熱器(3)換熱，溫度降至350-550°C，高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)
(9)將降溫后的燃?xì)馑腿脲仩t(5)爐膛內(nèi)燃?xì)馊紵?501)燃燒；
(2)鍋爐(5)燃燒后的尾氣一部分經(jīng)過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備(7)增壓后，供給至自平衡返料器風(fēng)室(102)，作為返料風(fēng)使用，通過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備(7)調(diào)節(jié)空氣加入量控制返料風(fēng)的含氧量，控制自平衡返料器風(fēng)室(102)溫度為生物質(zhì)灰熔點(diǎn)以下50?200°C;
(3)鍋爐(5)產(chǎn)生的高參數(shù)蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)(6)做功后，從中壓段抽出一部分蒸汽，溫度約300-450°C，通入燃?xì)鈸Q熱器(3)將燃?xì)饨禍?，換熱后的蒸汽再進(jìn)入空氣換熱器(10)與空氣換熱，換熱后的蒸汽進(jìn)入除氧器(4)，除氧器(4)與鍋爐(5)相連；
(4)鼓風(fēng)機(jī)(8)將常溫空氣送入空氣換熱器(10)，得到300-500°C高溫空氣，高溫空氣送入自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室(101)作為氣化劑使用。
[0016]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
所述生物質(zhì)原料的含水量不高于50%，生物質(zhì)灰中K、Na含量不超過40%，生物質(zhì)長度不大于10cm。
[0017]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
入料口(104)處為微負(fù)壓，負(fù)壓范圍為0~-500Pa。
[0018]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
所述床料為耐磨粗床料顆粒，包括石英砂和/或氧化招球，粒徑為0.5?5mm。
[0019]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
步驟(2)所述返料風(fēng)的含氧量為1%?21%。
[0020]本發(fā)明的原理是:
根據(jù)生物質(zhì)化學(xué)元素分析，生物質(zhì)是主要由C、H、0等元素組成的，在高溫條件下較易熱解揮發(fā)產(chǎn)生可燃性氣體。本發(fā)明采用生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備，通過控制生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備底部速度，降低底部密相區(qū)溫度，同時(shí)在生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備中部設(shè)置二次風(fēng)入口，提高稀相區(qū)溫度，保證生物質(zhì)完全氣化，均勻溫度場(chǎng)，避免高堿性生物質(zhì)堿金屬析出造成床料結(jié)渣。生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備將生物質(zhì)熱解氣化成450-900 0C具有550-1400Kcal/Nm3熱值的生物質(zhì)燃?xì)?。由于生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備內(nèi)生物質(zhì)反應(yīng)時(shí)間段、反應(yīng)強(qiáng)度高，必須保證生物質(zhì)原料的連續(xù)供應(yīng)，為了適應(yīng)流動(dòng)性較差的生物質(zhì)，本發(fā)明采用負(fù)壓給料即控制進(jìn)料口處壓力為微負(fù)壓。負(fù)壓壓頭來源于后部高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)。由于燃?xì)鉁囟容^高，而現(xiàn)階段的高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的工況溫度<550°C，所以本發(fā)明采用燃?xì)鈸Q熱器對(duì)生物質(zhì)燃?xì)膺M(jìn)行降溫。同時(shí)根據(jù)生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂驮?50°C以下會(huì)大量析出的特殊性，一旦焦油析出將會(huì)大量的吸附在燃?xì)鈸Q熱器表面，大大降低換熱效率，導(dǎo)致?lián)Q熱器失效，風(fēng)機(jī)溫度過高而停運(yùn)。綜合換熱介質(zhì)溫度及能源合理利用角度，選用已在高壓段做功后的?400°C中壓蒸汽對(duì)高溫燃?xì)膺M(jìn)行降溫，由于已在汽輪機(jī)中膨脹做功，所以此時(shí)蒸汽的有效焓降已經(jīng)大大減少。降溫后的燃?xì)饨?jīng)高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)噴入爐內(nèi)燃燒。燃?xì)馊紵鞑贾迷趦蓪用悍廴紵髦g，煤粉燃燒器的高溫溫度場(chǎng)保證了低熱值的生物質(zhì)燃?xì)獾姆€(wěn)定燃燒，而生物質(zhì)燃?xì)獾娜紵郎囟容^煤粉的燃燒溫度低200-500°C，能夠有效降低爐膛燃燒的高溫區(qū)溫度，平衡溫度場(chǎng)的溫度梯度，從而抑制熱力型NOx的生產(chǎn)。
[0021 ]蒸汽經(jīng)燃?xì)鈸Q熱器后，進(jìn)入空氣預(yù)熱器，將空氣加熱至高溫，低溫蒸汽回送至除氧器。通過將能量換熱給空氣，提高生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備氣化劑溫度，改善爐內(nèi)氣化條件，穩(wěn)定爐內(nèi)溫度場(chǎng)，同時(shí)回收的能量能通過燃燒再次傳遞至汽輪機(jī)做功，提高了能量的品質(zhì)。生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備自平衡返料器中返料風(fēng)使用鍋爐尾氣并增加空氣調(diào)節(jié)配比手段，能控制生物質(zhì)循環(huán)灰中的半焦在自平衡返料器中的反應(yīng)進(jìn)程，對(duì)于生物質(zhì)循環(huán)灰的溫度已接近于生物質(zhì)灰熔點(diǎn)溫度，需要控制自平衡返料器處溫度防止二次配風(fēng)造成的自平衡返料器高溫結(jié)渣，則通入低氧高溫的鍋爐尾氣，穩(wěn)定自平衡返料器的溫度，改善了自平衡返料器工況;對(duì)于高生物質(zhì)灰熔點(diǎn)的生物質(zhì)，則適當(dāng)?shù)奶岣咦云胶夥盗掀鞣盗巷L(fēng)的氧含量，促進(jìn)半焦的反應(yīng)。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
(I)超高速流化床速度設(shè)定為3~7m/s，超過傳統(tǒng)的流化床和高速流化床的I?3m/s的運(yùn)行速度，大大改善了氣化裝置的原料適應(yīng)性，通過床料之間的高速碰撞，極大抑制了高堿生物質(zhì)結(jié)渣的可能性。將生物質(zhì)氣化后獲得的高溫燃?xì)馔ㄈ肴济哄仩t進(jìn)行混燃發(fā)電，利用大型電站的高參數(shù)實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的高效率發(fā)電(多35%)，解決了現(xiàn)存的生物質(zhì)直燃工藝發(fā)電規(guī)模小、效率低的問題，并適用于高堿性、高水分的生物質(zhì)，擴(kuò)大了生物質(zhì)利用范圍。
[0023](2)生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備底部采用錐形設(shè)計(jì)，中部設(shè)有二次風(fēng)入口，使用高溫度預(yù)熱空氣作為氣化劑，密相區(qū)采用很高的流化速度，大大提高了反應(yīng)的強(qiáng)度，平衡了氣化設(shè)備內(nèi)的溫度場(chǎng)，加強(qiáng)了原料的適應(yīng)性，減少了高堿生物質(zhì)結(jié)渣的風(fēng)險(xiǎn)。
[0024](3)入料口處采用負(fù)壓，解決了流動(dòng)性差的生物質(zhì)入料和封閉的問題。
[0025](4)通過使用高溫蒸汽作為燃?xì)鈸Q熱器換熱介質(zhì)，降低了燃?xì)鉁囟?，同時(shí)避免了焦油析出，解決了高溫燃?xì)廨斔偷膯栴}；
(5)使用在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功后的低焓值高溫蒸汽作為燃?xì)鈸Q熱介質(zhì)。高溫燃?xì)獾臒崃恳来蝹鬟f給高溫蒸汽、空氣、生物質(zhì)燃?xì)猓詈笕紵氐藉仩t系統(tǒng)中產(chǎn)生高參數(shù)蒸汽，能源得到了最高效的利用。
[0026](6)由于氣化爐內(nèi)循環(huán)的固體物料很大一部分是未完全反應(yīng)的高溫半焦，采用直接采用空氣作為返料風(fēng)會(huì)導(dǎo)致半焦燃燒，返料器溫度升高造成結(jié)渣，采用低氧含量的鍋爐尾氣作為返料風(fēng)，改善了自平衡返料器溫度場(chǎng)，較蒸汽返料減低了運(yùn)行成本。同時(shí)設(shè)有尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備，可以控制返料風(fēng)中氧含量，根據(jù)原料變化，改善自平衡返料器的溫度。
[0027](7)鍋爐的燃?xì)馊紵鞑贾迷趦蓪用悍廴紵髦g，能夠保證低熱值生物質(zhì)燃?xì)夥€(wěn)定燃燒，有效降低爐膛燃燒的高溫區(qū)溫度，平衡溫度場(chǎng)的溫度梯度，從而抑制熱力型NOx的生產(chǎn)。
[0028]
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明中燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置的示意圖。
[0030]其中有:生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I，自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室101，自平衡返料器風(fēng)室102，二次風(fēng)入口 103，入料口 104，旋風(fēng)分離器2，燃?xì)鈸Q熱器3，除氧器4，鍋爐5，燃?xì)馊紵?01，汽輪機(jī)6，尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備7，鼓風(fēng)機(jī)8，高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)9，空氣換熱器10。
[0031]
【具體實(shí)施方式】
[0032]參見圖1，燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置，包括生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I，所述生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I前端開設(shè)入料口 104，生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I的燃?xì)獬隹谂c旋風(fēng)分離器2的進(jìn)口相連，旋風(fēng)分離器2的出口與燃?xì)鈸Q熱器3的進(jìn)口連接，燃?xì)鈸Q熱器3的出口與高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)9的一端相連，高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)9的另一端與鍋爐5內(nèi)部設(shè)置的燃?xì)馊紵?01相連;鍋爐5的尾氣出口通過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備7與生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I內(nèi)設(shè)置的自平衡返料器風(fēng)室102相連;鍋爐5的蒸汽出口與汽輪機(jī)6相連，汽輪機(jī)6中壓段設(shè)有蒸汽抽氣口，蒸汽抽氣口與燃?xì)鈸Q熱器3的進(jìn)口相連，燃?xì)鈸Q熱器3的出口還與空氣換熱器10的進(jìn)口相連，空氣換熱器10的出口與除氧器4的進(jìn)口相連，除氧器4的出口與鍋爐5的進(jìn)口相連;空氣換熱器10還設(shè)有空氣進(jìn)口與空氣出口，空氣進(jìn)口與鼓風(fēng)機(jī)8相連，空氣出口與生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I內(nèi)設(shè)置的自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室101相連。
[0033]生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I底部為錐形。目的在于，提高反應(yīng)強(qiáng)度，降低密相區(qū)溫度，加強(qiáng)原料適應(yīng)性。
[0034]生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I中部有二次風(fēng)入口103。目的在于，提高稀相區(qū)溫度。
[0035]尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備7包括尾氣增壓風(fēng)機(jī)和空氣混比閥。目的在于，調(diào)節(jié)返料風(fēng)的含氧量到合適的范圍。
[0036]自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室101及自平衡返料器風(fēng)室102設(shè)有風(fēng)帽。目的在于，能夠?qū)⒖諝饧盁煔饩鶆虻乃腿肷镔|(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I中，便于高效的完成反應(yīng)。
[0037]燃?xì)馊紵?01布置在兩層煤粉燃燒器之間。
[0038]燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃的方法，采用燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置進(jìn)行生產(chǎn)，包括以下步驟:
(I)生物質(zhì)原料、床料通過入料口 104加入生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I，生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I產(chǎn)生高溫燃?xì)?，底部錐段的運(yùn)行速度為3-7m/S，燃?xì)鉁囟燃s450-900 °C，通過旋風(fēng)分離器2除塵后，燃?xì)饨?jīng)燃?xì)鈸Q熱器3換熱，溫度降至350-550°C，高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)9將降溫后的燃?xì)馑腿脲仩t5爐膛內(nèi)燃?xì)馊紵?01燃燒；
(2)鍋爐5燃燒后的尾氣一部分經(jīng)過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備7增壓后，供給至自平衡返料器風(fēng)室102，作為返料風(fēng)使用，同時(shí)利用尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備7調(diào)整返料風(fēng)的含氧量；
(3)鍋爐5產(chǎn)生的高參數(shù)蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)6做功后，從中壓段抽出一部分蒸汽，溫度約300-450°C，通入燃?xì)鈸Q熱器3將燃?xì)饨禍兀瑩Q熱后的蒸汽再進(jìn)入空氣換熱器10與空氣換熱，換熱后的蒸汽進(jìn)入除氧器4，除氧器4與鍋爐5相連；
(4)鼓風(fēng)機(jī)8將常溫空氣送入空氣換熱器10，得到300-500°C高溫空氣，高溫空氣送入自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室101作為氣化劑使用。
[0039]其中，所述生物質(zhì)原料的含水量不高于50%，生物質(zhì)灰中K、Na含量不超過40%，生物質(zhì)長度不大于1cm0
[0040]其中，入料口 104處為微負(fù)壓，負(fù)壓范圍為0—500Pa。
[0041]其中，所述床料為耐磨粗床料顆粒，包括石英砂和/或氧化鋁球，粒徑為0.5?5mm。
[0042]其中，返料風(fēng)的含氧量為1%?21%。
[0043]實(shí)施例1
原料為枝椏柴，長度5cm，含水量25%，生物質(zhì)灰中K、Na含量5%，床料為石英砂，粒徑1.2mm，通過壓力為-200Pa的入料口 104加入生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I，生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I底部錐段速度3.5m/s，密相區(qū)溫度780°C，中部稀相區(qū)溫度825°C，產(chǎn)生的高溫燃?xì)鉁囟?90°C，通過旋風(fēng)分離器2除塵后，燃?xì)饨?jīng)燃?xì)鈸Q熱器3換熱，溫度降至420°C。高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)9將降溫后的燃?xì)馑腿脲仩t5爐膛內(nèi)燃?xì)馊紵?01燃燒。燃燒后的鍋爐尾氣通過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備7混合為含氧量為21%的返料風(fēng)，通入自平衡返料器風(fēng)室102，自平衡返料器風(fēng)室102溫度765°C。鍋爐5產(chǎn)生的24.2Mpa，538°C蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)6做功后，從中壓段抽出400°C蒸汽，通入燃?xì)鈸Q熱器3將燃?xì)饨禍?，換熱后的蒸汽再進(jìn)入空氣換熱器10與空氣換熱，換熱后的蒸汽進(jìn)入除氧器4，除氧器4與鍋爐5相連。換熱后430°C的高溫空氣送入自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室1I。系統(tǒng)發(fā)電效率41 %，生物質(zhì)發(fā)電效率36%。
[0044]實(shí)施例2
原料為棉桿，長度5cm，含水量40%，生物質(zhì)灰中K、Na含量35%，床料為氧化鋁小球，粒徑3mm，通過壓力為OPa的入料口 104加入生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I，生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I底部錐段速度7m/s，密相區(qū)溫度645°C，中部稀相區(qū)溫度678°C，產(chǎn)生的高溫燃?xì)鉁囟?30°C，通過旋風(fēng)分離器2除塵后，燃?xì)饨?jīng)燃?xì)鈸Q熱器3換熱，溫度降至400°C。高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)9將降溫后的燃?xì)馑腿脲仩t5爐膛內(nèi)燃?xì)馊紵?01燃燒。燃燒后的鍋爐尾氣通過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備7混合為含氧量為1%的返料風(fēng)，通入自平衡返料器風(fēng)室102，自平衡返料器風(fēng)室102溫度622°C。鍋爐5產(chǎn)生的24.2Mpa，538°C蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)6做功后，從中壓段抽出380°C蒸汽，通入燃?xì)鈸Q熱器3將燃?xì)饨禍兀瑩Q熱后的蒸汽再進(jìn)入空氣換熱器10與空氣換熱，換熱后的蒸汽進(jìn)入除氧器4，除氧器4與鍋爐5相連。換熱后390°C的高溫空氣送入自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室101。系統(tǒng)發(fā)電效率41%，生物質(zhì)發(fā)電效率35%。
[0045]實(shí)施例3
原料為稻殼，含水量12%，生物質(zhì)灰中K、Na含量6%，床料為氧化鋁小球，粒徑4mm，通過壓力為-300Pa的入料口 104加入生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I，生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I底部錐段速度4.5m/s，密相區(qū)溫度780°C，中部稀相區(qū)溫度795°C，產(chǎn)生的高溫燃?xì)鉁囟?55°C，通過旋風(fēng)分離器2除塵后，燃?xì)饨?jīng)燃?xì)鈸Q熱器3換熱，溫度降至450°C。高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)9將降溫后的燃?xì)馑腿脲仩t5爐膛內(nèi)燃?xì)馊紵?01燃燒。燃燒后的鍋爐尾氣通過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備混合為含氧量為7%的返料風(fēng)，通入自平衡返料器風(fēng)室102，自平衡返料器風(fēng)室102溫度750°C。鍋爐5產(chǎn)生的24.2Mpa，538°C蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)6做功后，從中壓段抽出430°C蒸汽，通入燃?xì)鈸Q熱器3將燃?xì)饨禍?，換熱后的蒸汽再進(jìn)入空氣換熱器10與空氣換熱，換熱后的蒸汽進(jìn)入除氧器4，除氧器4與鍋爐5相連。換熱后450°C的高溫空氣送入自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室1I。系統(tǒng)發(fā)電效率42%，生物質(zhì)發(fā)電效率37%。
[0046]實(shí)施例4
原料為稻桿，長度7cm，含水量50%，生物質(zhì)灰中K、Na含量40%，床料為石英砂，粒徑
0.5mm，通過壓力為-400Pa的入料口 104加入生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I，生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I底部錐段速度3m/s，密相區(qū)溫度780°C，中部稀相區(qū)溫度600°C，產(chǎn)生的高溫燃?xì)鉁囟?50°C，通過旋風(fēng)分離器2除塵后，燃?xì)饨?jīng)燃?xì)鈸Q熱器3換熱，溫度降至350°C。高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)9將降溫后的燃?xì)馑腿脲仩t5爐膛內(nèi)燃?xì)馊紵?01燃燒。燃燒后的鍋爐尾氣通過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備7混合為含氧量為1%的返料風(fēng)，通入自平衡返料器風(fēng)室102，自平衡返料器風(fēng)室102溫度765°C。鍋爐5產(chǎn)生的24.2Mpa，538°C蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)6做功后，從中壓段抽出300°C蒸汽，通入燃?xì)鈸Q熱器3將燃?xì)饨禍?，換熱后的蒸汽再進(jìn)入空氣換熱器10與空氣換熱，換熱后的蒸汽進(jìn)入除氧器4，除氧器4與鍋爐5相連。換熱后300°C的高溫空氣送入自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室1I。系統(tǒng)發(fā)電效率40%，生物質(zhì)發(fā)電效率35%。
[0047]實(shí)施例5
原料為玉米秸桿，長度I Ocm，含水量15%，生物質(zhì)灰中K、Na含量18%，床料為粒徑5mm氧化鋁小球和粒徑0.5mm的石英砂，通過壓力為_500Pa的入料口 104加入生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I，生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備I底部錐段速度6m/s，密相區(qū)溫度645°C，中部稀相區(qū)溫度920°C，產(chǎn)生的高溫燃?xì)鉁囟?00°C，通過旋風(fēng)分離器2除塵后，燃?xì)饨?jīng)燃?xì)鈸Q熱器3換熱，溫度降至550°C。高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)9將降溫后的燃?xì)馑腿脲仩t5爐膛內(nèi)燃?xì)馊紵?01燃燒。燃燒后的鍋爐尾氣通過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備7混合為含氧量為9%的返料風(fēng)，通入自平衡返料器風(fēng)室102，自平衡返料器風(fēng)室102溫度622°C。鍋爐5產(chǎn)生的24.2Mpa，538°C蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)6做功后，從中壓段抽出450°C蒸汽，通入燃?xì)鈸Q熱器3將燃?xì)饨禍?，換熱后的蒸汽再進(jìn)入空氣換熱器10與空氣換熱，換熱后的蒸汽進(jìn)入除氧器4，除氧器4與鍋爐5相連。換熱后500°C的高溫空氣送入自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室101。系統(tǒng)發(fā)電效率43%，生物質(zhì)發(fā)電效率37%。
[0048]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置，其特征在于:包括生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)，所述生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)前端開設(shè)入料口( 104)，生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)的燃?xì)獬隹谂c旋風(fēng)分離器(2)的進(jìn)口相連，旋風(fēng)分離器(2)的出口與燃?xì)鈸Q熱器(3)的進(jìn)口連接，燃?xì)鈸Q熱器(3)的出口與高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)(9)的一端相連，高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)(9)的另一端與鍋爐(5)內(nèi)部設(shè)置的燃?xì)馊紵?501)相連;鍋爐(5)的尾氣出口通過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備(7)與生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)內(nèi)設(shè)置的自平衡返料器風(fēng)室(102)相連;鍋爐(5)的蒸汽出口與汽輪機(jī)(6)相連，汽輪機(jī)(6)中壓段設(shè)有蒸汽抽氣口，蒸汽抽氣口與燃?xì)鈸Q熱器(3)的進(jìn)口相連，燃?xì)鈸Q熱器(3)的出口還與空氣換熱器(10)的進(jìn)口相連，空氣換熱器(10)的出口與除氧器(4)的進(jìn)口相連，除氧器(4)的出口與鍋爐(5)的進(jìn)口相連；空氣換熱器(10)還設(shè)有空氣進(jìn)口與空氣出口，空氣進(jìn)口與鼓風(fēng)機(jī)(8)相連，空氣出口與生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)內(nèi)設(shè)置的自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室(101)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置，其特征在于:所述生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)底部為錐形且生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)中部設(shè)有二次風(fēng)入口( 103)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置，其特征在于:所述尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備(7)包括尾氣增壓風(fēng)機(jī)和空氣混比閥。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置，其特征在于:所述自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室(101)及自平衡返料器風(fēng)室(102)均設(shè)有風(fēng)帽。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃裝置，其特征在于:所述燃?xì)馊紵?501)布置在兩層煤粉燃燒器之間。6.權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)生物質(zhì)原料、床料通過入料口(104)加入生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)，生物質(zhì)超高速自平衡氣化設(shè)備(I)產(chǎn)生高溫燃?xì)猓撞垮F段的運(yùn)行速度為3-7m/s，底部密相區(qū)溫度低于生物質(zhì)灰熔點(diǎn)以下50?150°C，中部稀相區(qū)溫度600?920°C，燃?xì)獬隹跍囟?50-900°C，通過旋風(fēng)分離器(2)除塵后，燃?xì)饨?jīng)燃?xì)鈸Q熱器(3)換熱，溫度降至350-550°C，高溫燃?xì)怙L(fēng)機(jī)(9)將降溫后的燃?xì)馑腿脲仩t(5)爐膛內(nèi)燃?xì)馊紵?501)燃燒； (2)鍋爐(5)燃燒后的尾氣一部分經(jīng)過尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備(7)增壓后，供給至自平衡返料器風(fēng)室(102)，作為返料風(fēng)使用，同時(shí)利用尾氣增壓混風(fēng)設(shè)備(7)控制返料風(fēng)的含氧量，控制自平衡返料器風(fēng)室(102)溫度為生物質(zhì)灰熔點(diǎn)以下50?200°C ; (3)鍋爐(5)產(chǎn)生的高參數(shù)蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)(6)做功后，從中壓段抽出一部分蒸汽，溫度約300-450°C，通入燃?xì)鈸Q熱器(3)將燃?xì)饨禍?，換熱后的蒸汽再進(jìn)入空氣換熱器(10)與空氣換熱，換熱后的蒸汽進(jìn)入除氧器(4)，除氧器(4)與鍋爐(5)相連； (4)鼓風(fēng)機(jī)(8)將常溫空氣送入空氣換熱器(10)，得到300-500°C高溫空氣，高溫空氣送入自平衡氣化設(shè)備風(fēng)室(101)作為氣化劑使用。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃的方法，其特征在于:步驟(I)所述生物質(zhì)原料的含水量不高于50%，生物質(zhì)灰中K、Na含量不超過40%，長度不大于10cm。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃的方法，其特征在于:步驟(I)所述入料口( 104)處為微負(fù)壓，負(fù)壓范圍為0~-500Pa。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃的方法，其特征在于:所述床料為耐磨粗床料顆粒，包括石英砂和/或氧化鋁球，粒徑為0.5?5mm。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃煤鍋爐前置生物質(zhì)超高速自平衡氣化混燃的方法，其特征在于:步驟(2)所述返料風(fēng)的含氧量為1%?21%。
【文檔編號(hào)】F23C1/12GK105889905SQ201610369724
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】張守軍, 張齊生, 范曉旭, 周建斌, 張守峰, 莊會(huì)永, 魯萬寶, 趙成武, 吳銀龍, 李益瑞
【申請(qǐng)人】合肥德博生物能源科技有限公司