2燃煤锅炉高温除尘灰烘焙生物质一体化系统附图说明" src="/d/file/p/2020/12-24/7403f7926c33f04de980b6070b6558dc.gif" />
超临界CO2燃煤锅炉高温除尘灰烘焙生物质一体化系统
技术领域
本发明属于生物质资源利用领域，更具体地说，涉及一种超临界CO2燃煤锅炉高温除尘灰烘焙生物质一体化系统。
背景技术
随着我国经济的高速发展，电力需求大幅增加，燃煤发电作为我国目前电力生产的主要来源，在消耗大量煤炭资源的同时，其排放的污染物也对环境造成了严重的影响。如何在保障电力稳定供应的前提下，利用其他可再生能源部分代替煤炭，是当今绿色发展大环境下要解决的重要问题。生物质能作为唯一可再生碳源，在世界能源消费总量中仅次于煤炭、石油和天然气，它的利用转化方式与化石能源具有很好的兼容性。生物质发电技术包括生物质直燃技术、生物质混煤直燃技术、生物质气化混煤燃烧技术等。生物质混煤直燃技术可以节约电厂成本，改善环境，减少温室气体排放等优点，生物质大部分由纤维素、半纤维素、木质素等构成，可磨性极差，而与煤粉掺混时对粒径的要求又较高，并且生物质的孔隙较多，含水量高、吸水强，这就对燃烧产生不利影响。未经高温处理的生物质燃烧后的灰渣易结块，对锅炉炉膛会产生不利影响。生物质气化混煤燃烧技术具有发电效率高、污染物排放低、可避免生物质灰的不利影响(积灰、结渣和腐蚀)、燃煤锅炉改造量小等显著优点，但其气化效率低并且需要提供外部热源。
针对上述生物质混煤燃烧的问题，现有技术中已有技术方案公开，如专利申请号：201811510531.X，申请日：2018年12月11日，发明创造名称为：一种生物质热解气化系统及应用，利用锅炉炉床灰渣热量热解气化生物质，产生的气化气对生物质原料进行烘焙预热，烘焙预热产生的烘焙气送入气化室中，气化室底部开有气化灰渣出口，用于将气化产生的气化灰渣送入灰渣收集器。该专利虽然提高了气化效率，但依旧改变不了生物质气化效率低的缺点。
综上所述，如何针对超临界二氧化碳锅炉与生物质燃料相结合，既要提高燃烧效率又能进行余热回收，实现超低排放，是现有技术中亟需解决的技术问题。
发明内容
1、发明要解决的技术问题
针对现有的高温除尘灰的余热未被充分利用造成浪费的问题，本发明提供一种超临界CO2燃煤锅炉高温除尘灰烘焙生物质一体化系统，利用高温除尘灰的余热(400℃-450℃)来烘焙热解干燥的生物质，烘焙后剩下的除尘灰可以用以除去生物质中的水分，在生物质烘焙时，由于温度较高生物质也会进行部分热解。
2、技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的超临界CO2燃煤锅炉高温除尘灰烘焙生物质一体化系统，包括依次连接的锅炉单元、生物质干燥烘焙单元和燃料供给单元；
所述锅炉单元包括燃烧器和锅炉炉体；
所述生物质干燥烘焙单元包括高温除尘器与生物质干燥烘焙机构，所述高温除尘器的入口通过管道连接所述锅炉炉体，高温除尘器的灰斗连接所述生物质干燥烘焙机构；
所述燃料供给系统包括气体收集增压机构、球磨机和煤粉分配机构，所述气体收集增压机构连接至所述生物质干燥烘焙机构的出气口，所述球磨机一端连接生物质干燥烘焙机构，另一端连接煤粉分配机构，所述煤粉分配机构与燃烧器相连接。
于本发明的一种可能的实施方式中，所述生物质干燥烘焙单元包括至少一个承载部件，所述承载部件包括第一承载腔以及位于第一承载腔上方的第二承载腔和若干两端封闭的换热管，所述第一承载腔上设置有至少一个进灰口，在第一承载腔的下端设置有电磁阀；所述换热管的下端插入第一承载腔的内部，上端伸入第二承载腔内，所述换热管使用垫圈或者焊接密封。
于本发明的一种可能的实施方式中，所述换热管为中温重力换热管。
于本发明的一种可能的实施方式中，所述换热管的长度不相同。
于本发明的一种可能的实施方式中，所述换热管呈N圈环状等间距竖直分布，其中最内圈的换热管与相邻的换热管间的距离为D1，依次相邻圈的换热管间的距离为D2、D3、……DN-1，N大于等于3的自然数，D1、D2、D3、……DN-1之间满足DN-1＝(1/2)N-1*DN-2。
于本发明的一种可能的实施方式中，所述气体收集增压机构由一个增压泵加一个集气罐连接组成。
于本发明的一种可能的实施方式中，所述换热管上焊接有针状肋片。
于本发明的一种可能的实施方式中，所述第二承载腔的底面呈V型，在底面的尖角处连接设有闸阀的生物质排放管道。
3、有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明利用高温除尘灰烘焙生物质，提高了生物质的可磨性和热值，并实现了余热利用；
(2)本发明利用烘焙后的生物质与煤粉混合进行燃烧，减少了燃料成本，高温烘焙生物质部分热解产生的还原性气体通入上炉膛构成了还原性气氛，减少了NOx的生成；
(3)本发明利用生物质烘焙后的高温除尘灰余温进行生物质干燥，更进一步提高了除尘灰的利用率，并且干燥后的生物质的水分大大减少，提高了高温烘焙的效率。
附图说明
图1为本发明的超临界CO2燃煤锅炉高温除尘灰烘焙生物质一体化系统的结构示意图；
图2为本发明的生物质干燥烘焙机构的结构示意图；
图3为图2的沿A-A线的截面俯视图。
附图标记说明：
100、锅炉单元；110、燃烧器；120、锅炉炉体；
200、生物质干燥烘焙单元；210、高温除尘器；220、生物质干燥烘焙机构；221、第一承载腔；222、第二承载腔；223、换热管；224、生物质排放管道；
300、燃料供给单元；310、气体收集增压机构；320、球磨机；330、煤粉分配机构。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
如图1至图3所示，图中的箭头表示热气体、物料的行径方向。本实施例的超临界CO2燃煤锅炉高温除尘灰烘焙生物质一体化系统，包括依次连接的锅炉单元100、生物质干燥烘焙单200元和燃料供给单元300。
其中，所述锅炉单元100包括燃烧器110和锅炉炉体120。燃烧器110可以为申请号202010289079.X中的燃烧器110。
在本实施例中，所述生物质干燥烘焙单200元包括高温除尘器210与生物质干燥烘焙机构220，所述高温除尘器210的入口通过管道连接所述锅炉炉体120，高温除尘器210的灰斗连接所述生物质干燥烘焙机构220；所述燃料供给系统包括气体收集增压机构310、球磨机320和煤粉分配机构330，所述气体收集增压机构310连接至所述生物质干燥烘焙机构220的出气口，所述球磨机320一端连接生物质干燥烘焙机构220，另一端连接煤粉分配机构330，所述煤粉分配机构330与燃烧器110相连接。
具体的，所述生物质干燥烘焙单200元包括至少一个承载部件，在本实施例中，包括两个承载部件，两个承载部件相互衔接。所述承载部件包括第一承载腔221以及位于第一承载腔221上方的第二承载腔222和若干两端封闭的换热管223，所述第一承载腔221上设置有两个一个进灰口，在第一承载腔221的下端设置有电磁阀；所述换热管223的下端插入第一承载腔221的内部，上端伸入第二承载腔222内，所述换热管223使用垫圈或者焊接密封，所述换热管223为中温重力换热管223。
需要说明的是，高温除尘器210的除尘灰的温度一般是在400-450℃，其温度较低无法进行高效换热，利用率较低，本发明人通过大量的试验和分析，设置生物质干燥烘焙单200元来收集高温除尘灰，可以充分利用高温除尘灰的余热来处理生物质，烘焙预处理的热处理方式可有效地提高生物质原料的能量密度、改善其机械性能，并能在一定程度上解决生物质具有含水率高、亲水性强、热值低、不易存储且产地分散等缺点，降低了生物质在运输、处理、储存以及作为能源利用的成本，促进了生物质利用技术的迸一步发展。
进一步的，所述气体收集增压机构310由一个增压泵加一个集气罐连接组成。通过集气罐来收集还原性生物质热解气，然后增压泵输送至燃烧器110辅助燃烧。
如图2中所示，所述换热管223的长度不相同，具体的为，中间的换热管223长度较长，两侧的长度依次减小。
具体的，在图3中，所述换热管223呈N圈环状等间距竖直分布(在同一圈内的换热管223，相邻两个换热管223的间距相同)，其中最内圈的换热管223与相邻的换热管223间的距离为D1，依次相邻圈的换热管223间的距离为D2、D3、……DN-1，N大于等于3的自然数，D1、D2、D3、……DN-1之间满足DN-1＝(1/2)N-1*DN-2。在图3中，所述的N等于3，那么满足D2＝(1/4)D1。通过换热管223的间距有效设置，不仅可以提高换热效率，同时高温除尘灰在第一承载腔221内的分布更加均匀合理，避免高温除尘灰在入口处聚集。
进一步的，所述第二承载腔222的底面呈V型，V型的角度为45-60°，一般V型设计为60°，在底面的尖角处连接设有闸阀(图中未标注)的生物质排放管道224。由高温除尘灰烘焙过的生物质，从生物质排放管道224释放出来，然后输送至球磨机320。
优选的，所述换热管223上焊接有针状肋片(图中未标注)，可以进一步的增强换热管223的换热效果。
由本发明的系统烘焙的生物质，干燥后的生物质相对于未干燥的生物质燃烧效率提高，生物质由于多孔易吸水分的特性，若直接进行烘焙，产生的热解气必定含有水分，将这部分热解气通入炉膛必定会对燃烧效率产生影响。而干燥后的生物质不含水分并且也进行了初步加热，这样不仅高温烘焙的效率变高了而且产生的热解气不含水分，有利于燃烧。
下表为原始生物质与烘焙后生物质之间的部分项目对比(相对值以未经高温烘焙为1)：
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
