CN106221816A - 成型生物质燃烧产生的燃气与煤粉混合发电的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明采用循环流化床燃用成型生物质燃料，将生物质能转化为高温生物质燃气，经过高温除尘及换热降温后，由增压风机将生物质燃气送入设置在煤粉锅炉上的燃气燃烧器，通过燃气燃烧器与炉内的高温煤粉进行混合燃烧，以提高生物质能的利用效能并利用高效的燃煤发电机组进行生物质和燃煤的联合发电。本系统设置了生物质燃气能在线测量装置，可实时有效在线检测生物质燃气热能。本发明较好地解决了生物质电厂存储困难、占地大、燃用发电效率低，该系统充分利用现役燃煤发电机组装置高效地进行成型生物质燃料的发电，同时也降低了现役燃煤机组的燃煤量，提高了现役燃煤机组的低负荷稳燃性、低负荷能力和低负荷锅炉效率。
Description
【技术领域】
本发明属于生物质能利用技术领域，更详细地说涉及一种成型生物质燃料在循环流化床内燃烧产生的燃气送入到燃煤锅炉中进行联合发电的发电系统和方法。
【背景技术】
生物质能是一种可再生的碳源，是国家倡导应用的能源之一。然而目前普遍采用的生物质直燃发电技术，存在着诸多缺陷。其发电系统结构复杂，占地面积巨大，投资额度高，生产运行人员很多且运行维护成本居高不下，综合能效低下燃料消耗高，发电小时受制于燃料季节性供应等问题，造成很大部分生物质直燃电厂难以维续生存。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种将成型生物质燃料加入到循环流化床内燃烧，燃烧后产生的燃气充入到燃煤锅炉中，燃煤锅炉的蒸汽带动汽轮机、汽轮机带动发电机组发电的发电系统和方法，以克服生物质直燃发电技术的诸多缺陷。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统，包括循环流化床、高温分离器、空气换热器、增压风机、燃气燃烧器、煤粉锅炉、汽轮机和发电机；成型生物质燃料在所述循环流化床内燃烧，所述循环流化床的排气口依次连接所述高温分离器、空气换热器、增压风机、燃气燃烧器和煤粉锅炉；所述高温分离器用于对所述循环流化床排气口产生的燃气进行除尘；所述空气换热器从大气中吸入的空气经过与高温燃气换热后进入所述循环流化床的进气口；从所述空气换热器排出的高温燃气由所述增压风机增压后依次进入所述燃气燃烧器和煤粉锅炉；所述煤粉锅炉带动汽轮机转动，所述汽轮机带动所述发电机发电。
进一步地，在所述空气换热器与所述增压风机之间的连接管路上还设置有热能表。
进一步地，所述煤粉锅炉的水冷壁上涂刷有黑体涂层。
进一步地，空气经过所述空气换热器后进入到所述循环流化床内的空气温度范围是250℃～450℃。
进一步地，燃气经过所述空气换热器后进入到所述增压风机内的燃气温度范围是400℃～600℃。
成型生物质燃料在所述循环流化床内燃烧产生燃气，燃气进入到所述高温分离器分离除尘；除尘后的燃气进入到空气换热器对空气进行加热，加热后的空气进入到循环流化床的进气口，换热后的燃气温度降低大致在500℃经过热能表测量热能并由增压风机将燃气送入到燃气燃烧器内进而与煤粉锅炉内的煤粉混合燃烧，推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机进行发电。
上述系统使用循环流化床燃烧成型生物质燃料，燃烧更充分，而且较好地解决了燃用发电效率低、单位发电投资高、系统构成复杂臃肿、生产运行人员多且运行维护成本高的缺点，有机地与现役燃煤大型发电机组结合起来，充分利用现役燃煤大型发电机机组装置高效性进行成型生物质燃料的发电，同时这种技术的应用也降低了现役燃煤机组的燃煤量，提高了现役燃煤机组的低负荷稳燃性、低负荷能力和低负荷锅炉效率，提升了现役燃煤大型发电生产单位的盈利能力，有利于促进生物质的有效稳定利用。
一种利用上述的成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统进行发电的方法，包括以下步骤：
步骤一，将成型生物质燃料运送到燃料储存棚内进行储存；
步骤二，将成型生物质燃料通过双螺旋给料机送入到循环流化床内燃烧产生高温生物质燃气；
步骤三，对步骤二中产生的高温生物质燃气进行除尘处理；
步骤四，除尘处理后的高温生物质燃气通过空气换热器与空气换热，高温生物质燃气温度降低，空气温度升高；
步骤五，经过步骤四中升温后的空气进入到循环流化床的进气口；
步骤六，经过步骤四换热后的高温生物质燃气，由增压风机进行增压后输送到燃气燃烧器；
步骤七，通过燃气燃烧器将步骤六中增压后的高温生物质燃气与煤粉锅炉内的高温煤粉进行混合燃烧，产生热蒸汽；
步骤八，热蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机发电。
进一步地，步骤五中进入到循环流化床进气口的空气温度范围是350℃±100℃。
进一步地，步骤四中流经空气换热器后的高温生物质燃气的温度范围是500℃±100℃。
进一步地，对步骤六中进入到增压风机前的高温生物质燃气的热能进行测量，采用热能表测量。
进一步地，煤粉锅炉上层的水冷壁四周涂有黑体涂层。
将进入到循环流化床进气口的空气温度加热到350℃左右，有利于生物质燃料的燃烧，能够产生更多可燃气并能够提高可燃气的品质。
循环流化床燃烧成型生物质燃料产生的高温生物质燃气，在经过高温分离器除尘后，进入空气换热器对空气进行加热并将高温生物质燃气温度降低到500℃左右，在利用热能表对生物质燃气的热能测量后的燃气经增压风机送入设置在煤粉锅炉上的燃气燃烧器，通过燃气燃烧器与炉内的高温煤粉进行生物质燃气与煤粉的混合燃烧，以期提高生物质能的利用效能并利用高效的燃煤发电机组进行生物质发电。
由于输入到燃气燃烧器内的生物质燃气温度在500℃左右，采用较高温度的生物质燃气通过燃气燃烧器送入煤粉锅炉内进行煤粉和燃气的混燃，避免了生物质焦油的析出，同时也提高了生物质能的高效能利用。由于煤粉锅炉内部的高温度场和足够的燃烬空间，使得生物质燃气中的焦油和未分离出来的飞灰碳可以得到较好的燃烬。
高温生物质燃气的加入，提高了煤粉的燃烧稳定性，有利于提高锅炉机组的低负荷稳燃能力、低负荷能力和低负荷的锅炉效率。
由于高温生物质燃气的加入，将助燃炉膛内的火焰，有可能造成炉膛出口烟气温度的上升，在上层燃烧器上部的水冷壁局部四周壁面上喷涂黑体涂层，以强化水冷壁的辐射吸热能力，维持炉膛出口温度相比改造前基本不变。专用的燃气燃烧器和燃烧器布置位置保证了生物质燃气的可靠燃烧并避免了对原有燃烧工况的影响，并使得悬浮燃烧的煤粉燃烧得到进一步的强化，提高了炉内焦炭的燃烬程度。同时，由于生物质燃气的替代作用，也使得锅炉的燃煤量得到相应的减少，辅机的厂用电消耗略有减少。
本技术采用循环流化床燃烧技术，将成型生物质燃料转化为可燃用的生物质燃气，而将此燃气直接通过设置在燃煤锅炉上的燃气燃烧器送入现役煤粉锅炉中与高温煤粉进行混燃，利用现役的大型高效发电机组进行生物质能的转化，不再单独设置生物质蒸汽锅炉、汽轮发电组、尾部烟气处理系统和发供电配电系统；同时由于采用成型燃料，减少了生物质燃料储存占地，有利于生物质燃料的运输和给料，也使得生物质的供料不再受制于季节性因素；并且由于采用流化床燃烧技术，使得低热值生物质燃料也可以得到良好的应用，拓展了对生物质燃料的适应性。采用绝热的流化床燃烧方式，炉内没有受热面，避免了生物质直燃锅炉的磨损和腐蚀爆管等问题，提高了装置的有效利用小时。
【附图说明】
图1是本发明成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统的结构示意图。
附图标记说明如下：
1-循环流化床；2-高温分离器；3-空气换热器；4-增压风机；5-燃气燃烧器；6-煤粉锅炉；7-汽轮机；8-发电机；9-热能表。
【具体实施方式】
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种成型生物质燃料联合燃煤发电机8组的发电系统，包括循环流化床1、高温分离器2、空气换热器3、增压风机4、燃气燃烧器5、煤粉锅炉6、汽轮机7和发电机8；成型生物质燃料在所述循环流化床1内燃烧，所述循环流化床1的排气口依次连接所述高温分离器2、空气换热器3、增压风机4、燃气燃烧器5和煤粉锅炉6；所述高温分离器2用于对所述循环流化床1排气口产生的燃气进行除尘；所述空气换热器3从大气中吸入的空气经过与高温燃气换热后进入所述循环流化床1的进气口；从所述空气换热器3排出的高温燃气由所述增压风机4增压后依次进入所述燃气燃烧器5和煤粉锅炉6；所述煤粉锅炉6带动汽轮机7转动，所述汽轮机7带动所述发电机8发电。在所述空气换热器3与所述增压风机4之间的连接管路上还设置有热能表9。
成型生物质燃料在所述循环流化床1内燃烧产生燃气，燃气进入到所述高温分离器2分离除尘；除尘后的燃气进入到空气换热器3对空气进行加热，加热后的空气进入到循环流化床1的进气口，换热后的燃气温度降低大致在500℃经过热能表9测量热能并由增压风机4将燃气送入到燃气燃烧器5内进而与煤粉锅炉6内的煤粉混合燃烧，推动汽轮机7转动，汽轮机7带动发电机8进行发电。
利用上述的成型生物质燃料联合燃煤发电机8组的发电系统进行发电的方法，包括以下步骤：
步骤一，将成型生物质燃料运送到燃料储存棚内进行储存；
步骤二，将成型生物质燃料通过双螺旋给料机送入到循环流化床1内燃烧产生高温生物质燃气；
步骤三，对步骤二中产生的高温生物质燃气进行除尘处理；
步骤四，除尘处理后的高温生物质燃气通过空气换热器3与空气换热，高温生物质燃气温度降低，空气温度升高；
步骤五，经过步骤四中升温后的空气进入到循环流化床1的进气口；
步骤六，经过步骤四换热后的高温生物质燃气，由增压风机4进行增压后输送到燃气燃烧器5；
步骤七，通过燃气燃烧器5将步骤六中增压后的高温生物质燃气与煤粉锅炉6内的高温煤粉进行混合燃烧，产生热蒸汽；
步骤八，热蒸汽推动汽轮机7转动，汽轮机7带动发电机8发电。
上述系统使用循环流化床1燃烧成型生物质燃料，燃烧更充分，而且较好地解决了燃用发电效率低、单位发电投资高、系统构成复杂臃肿、生产运行人员多且运行维护成本高的缺点，有机地与现役燃煤大型发电机8组结合起来，充分利用现役燃煤大型发电机8机组装置高效性进行成型生物质燃料的发电，同时这种技术的应用也降低了现役燃煤机组的燃煤量，提高了现役燃煤机组的低负荷稳燃性、低负荷能力和低负荷锅炉效率，提升了现役燃煤大型发电生产单位的盈利能力，有利于促进生物质的有效稳定利用。
本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域普通技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品和方法，但不论在其形状、结构上作任何显而易见的变化或者方法上作出任何等同替换的工艺都是本发明的保护范围，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统，其特征在于，包括循环流化床、高温分离器、空气换热器、增压风机、燃气燃烧器、煤粉锅炉、汽轮机和发电机；成型生物质燃料在所述循环流化床内燃烧，所述循环流化床的排气口依次连接所述高温分离器、空气换热器、增压风机、燃气燃烧器和煤粉锅炉；所述高温分离器用于对所述循环流化床排气口产生的燃气进行除尘；所述空气换热器从大气中吸入的空气经过与高温燃气换热后进入所述循环流化床的进气口；从所述空气换热器排出的高温燃气由所述增压风机增压后依次进入所述燃气燃烧器和煤粉锅炉；所述煤粉锅炉带动汽轮机转动，所述汽轮机带动所述发电机发电。
2.根据权利要求1所述的成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统，其特征在于，在所述空气换热器与所述增压风机之间的连接管路上还设置有热能表。
3.根据权利要求1所述的成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统，其特征在于，所述煤粉锅炉的水冷壁上涂刷有黑体涂层。
4.根据权利要求1至3任一项所述的成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统，其特征在于，空气经过所述空气换热器后进入到所述循环流化床内的空气温度范围是250℃～450℃。
5.根据权利要求1至3任一项所述的成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统，其特征在于，燃气经过所述空气换热器后进入到所述增压风机内的燃气温度范围是400℃～600℃。
6.一种利用权利要求1至5任一项所述的成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统进行发电的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将成型生物质燃料运送到燃料储存棚内进行储存；
步骤二，将成型生物质燃料通过双螺旋给料机送入到循环流化床内燃烧产生高温生物质燃气；
步骤三，对步骤二中产生的高温生物质燃气进行除尘处理；
步骤四，除尘处理后的高温生物质燃气通过空气换热器与空气换热，高温生物质燃气温度降低，空气温度升高；
步骤五，经过步骤四中升温后的空气进入到循环流化床的进气口；
步骤六，经过步骤四换热后的高温生物质燃气，由增压风机进行增压后输送到燃气燃烧器；
步骤七，通过燃气燃烧器将步骤六中增压后的高温生物质燃气与煤粉锅炉内的高温煤粉进行混合燃烧，产生热蒸汽；
步骤八，热蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机发电。
7.根据权利要求6所述的利用成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统进行发电的方法，其特征在于，步骤五中进入到循环流化床进气口的空气温度范围是350℃±100℃。
8.根据权利要求6所述的利用成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统进行发电的方法，其特征在于，步骤四中流经空气换热器后的高温生物质燃气的温度范围是500℃±100℃。
9.根据权利要求6所述的利用成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统进行发电的方法，其特征在于，对步骤六中进入到增压风机前的高温生物质燃气的热能进行测量，采用热能表测量。
10.根据权利要求6所述的利用成型生物质燃料联合燃煤发电机组的发电系统进行发电的方法，其特征在于，煤粉锅炉上层的水冷壁四周涂有黑体涂层。
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