一种燃煤耦合多元生物质发电的装置系统及方法与流程

本发明涉及煤炭清洁利用，尤其涉及一种燃煤耦合多元生物质发电的装置系统及方法。

背景技术：

1、近些年来，随着我国的产业升级和生活质量的提高，湿污泥的产量不断上升；与此同时，农林生物质的处理一直是研究的焦点。湿污泥是工业生产或者生产生活中产生的废弃物，大量的污泥淤积不仅会对生态环境造成破坏，还会对人类的身体健康造成伤害；而污泥具有含水量高和少量热量的特点，需要进行干化后才可以对其热量进行回收利用，然而直接干化污泥所带来的经济成本是巨大的，对污泥的回收利用造成的阻碍。农林生物质是农业产生中产生的废弃物，若是直接堆积燃烧处理不仅会产生颗粒物等有害物质严重污染环境，还会造成火灾隐患；而农林生物质具有良好的燃烧特性和气化特性，可作为一种优质的动力燃料，若是直接燃烧处理其燃烧效率并不高。

2、电站锅炉目前在国内装机容量很大且相关技术也较为纯熟，可以对固体废弃物进行大量处理，那么如何实现这些固体废弃物的高效清洁处理是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种燃煤耦合多元生物质发电的装置系统及方法，将农林生物质、污泥和煤在气化炉和电站锅炉中进行耦合利用，不仅会减少电站锅炉对煤炭的依赖，还可以实现对农林生物质和污泥的利用与处理，再通过优化锅炉配风与燃料喷入位置，可以减少混燃过程中的nox生成量，实现煤、生物质和污泥的高效清洁利用。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种燃煤耦合多元生物质发电的装置系统，所述装置系统包括气化炉、热交换器一、热交换器二和锅炉本体；

4、所述气化炉、热交换器一、热交换器二依次连接；

5、所述锅炉本体内自下而上依次包括主燃区、还原区和燃尽区；

6、所述还原区的一侧设置有还原区喷口；

7、所述主燃区的一侧自上而下依次设置有二次风喷口一、一次风喷口一、二次风喷口二、一次风喷口二、二次风喷口三和一次风喷口三；

8、所述热交换器一与还原区喷口之间设置有气化气管道；

9、所述热交换器二与一次风喷口二之间设置有皮带称。

10、本发明所述的燃煤耦合多元生物质发电的装置系统将生物质气化产生的高温气化气在热交换器二中对湿污泥进行干化，之后气化气回到热交换器一中进行加热，不仅可以保持气化气的能量品位，也可以对热量进行回收，最终气化气经还原区喷口进入锅炉还原区，将主燃区已生成的nox进行还原，还可以将气化所产生的热量带入锅炉；湿污泥被干化后，经过皮带称和一次风喷口二进入锅炉燃烧。本发明所述装置系统中一次风喷口二布置在一次风喷口一和一次风喷口三之间，使得干化后的干污泥布置在煤的中间，借助燃煤产生的热量助燃污泥，改进其燃烧特性。本发明主要通过气化炉和电站锅炉两种工业设施，实现了农林生物质、污泥和煤清洁高效利用，不仅处理了农林生物质和污泥两种废弃物，也减少了混燃过程中的氮氧化物排放。

11、优选地，所述气化炉与热交换器一之间还设置有旋风分离器。

12、优选地，所述热交换器二经过高温风机与热交换器一相连。

13、本发明通过设置两级降温装置热交换器一和热交换器二，可保护高温风机。

14、优选地，所述气化气管道上设置有流量计一，可控制气化气流量通过还原区喷口进入锅炉还原区，将主燃区已生成的nox进行还原。

15、优选地，所述热交换器二与二次风喷口一之间设置有水蒸气管道。

16、优选地，所述水蒸气管道上设置有流量计二，可以根据二次风量控制水蒸气的喷入量。

17、优选地，所述燃尽区的一侧设置有燃尽风喷口。

18、优选地，所述锅炉本体的尾部烟道内设置有空气预热器。

19、优选地，所述空气预热器的一侧设置有气化剂入口、一次风入口和二次风入口。

20、优选地，所述空气预热器经气化剂输送管道与气化炉相连。

21、优选地，所述空气预热器经一次风管道分别与一次风喷口一、一次风喷口二和一次风喷口三相连。

22、优选地，所述空气预热器经二次风管道分别与二次风喷口一、二次风喷口二和二次风喷口三相连。

23、本发明中一次风、二次风和气化剂均通过空气预热器进行预热，不仅可以提升锅炉效率，还有助于强化炉内燃烧过程。

24、第二方面，本发明还提供一种燃煤耦合多元生物质发电的方法，所述方法采用第一方面所述的燃煤耦合多元生物质发电的装置系统进行；所述方法包括：农林生物质送入气化炉与气化剂进行反应，产生的气化气依次经过热交换器一和热交换器二，降温后，再回到热交换器一中进行加热，最终经还原区喷口进入锅炉本体的还原区；

25、湿污泥进入热交换器二干化后变为干污泥，经皮带称和一次风喷口二进入锅炉本体的主燃区；

26、煤经一次风喷口一和一次风喷口三进入锅炉本体的主燃区，与干污泥共同燃烧，锅炉本体最终产生的高温蒸汽进入汽轮机，汽轮机旋转带动发电机进行发电。

27、本发明所述的燃煤耦合多元生物质发电的方法将农林生物质、污泥和煤进行在气化炉和电站锅炉中进行耦合利用；在锅炉中进行煤和干化污泥和掺烧，再利用农林生物质产生的气化气对掺烧生成的nox进行还原；利用高温气化气的热量对湿污泥进行干化，再对气化气进行预热，不仅可以保持气化气的能量品位，也可以对热量进行回收；通过优化炉内配风和燃料喷口的配置，充分利用煤燃烧产生的热量对干污泥进行预热，提升混合燃料的燃烧效率。

28、优选地，所述气化炉产生的气化气先进入旋风分离器分离后，再进入热交换器一。

29、优选地，所述热交换器二出口的气化气经高温风机回到热交换器一。

30、优选地，所述湿污泥在热交换器二中干化的过程中产生的水蒸气经水蒸气管道和二次风喷口一进入锅炉本体的主燃区。

31、优选地，所述气化剂进入空气预热器预热后，经气化剂输送管道进入气化炉。

32、优选地，一次风进入空气预热器预热后，经一次风管道携带对应燃料分别进入一次风喷口一、一次风喷口二和一次风喷口三。

33、本发明中一次风携带煤分别进入一次风喷口一和一次风喷口三，一次风携带污泥进入一次风喷口二，使得干化后的干污泥布置在煤的中间，借助燃煤产生的热量助燃污泥，改进其燃烧特性。

34、优选地，二次风进入空气预热器预热后，经二次风管道分别进入二次风喷口一、二次风喷口二和二次风喷口三。

35、作为本发明优选的技术方案，所述方法包括：

36、农林生物质送入气化炉与气化剂进行反应，产生的气化气进入旋风分离器分离后，依次经过热交换器一和热交换器二降温，再经高温风机回到热交换器一中进行加热，最终经还原区喷口进入锅炉本体的还原区；所述气化剂进入空气预热器预热后，经气化剂输送管道进入气化炉；

37、湿污泥进入热交换器二干化后变为干污泥，经皮带称和一次风喷口二进入锅炉本体的主燃区；所述湿污泥在热交换器二中干化的过程中产生的水蒸气经水蒸气管道和二次风喷口一进入锅炉本体的主燃区；

38、煤经一次风喷口一和一次风喷口三进入锅炉本体的主燃区，与干污泥共同燃烧，锅炉本体最终产生的高温蒸汽进入汽轮机，汽轮机旋转带动发电机进行发电；

39、一次风进入空气预热器预热后，经一次风管道携带对应燃料分别进入一次风喷口一、一次风喷口二和一次风喷口三；

40、二次风进入空气预热器预热后，经二次风管道分别进入二次风喷口一、二次风喷口二和二次风喷口三。

41、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

42、(1)本发明提供的燃煤耦合多元生物质发电的装置系统设置了两级降温装置，可保护高温风机；

43、(2)本发明中气化气经过两级降温后，再回到热交换器一中进行加热，并没有降低气化气的能量品位；

44、(3)湿污泥干化后产生的高温水蒸气经过还原区喷口进入锅炉还原区，实现了热量的回收利用；

45、(4)充分考虑生物质、污泥和煤的燃料特性，利用气化炉和锅炉本体对三者进行耦合利用，不仅实现了农林生物质和污泥的处理，也实现了三者耦合燃烧的高效清洁利用；

46、(5)一次风、二次风和气化剂均通过空气预热器进行预热，不仅可以提升锅炉效率，还有助于强化燃烧过程。