[发明专利]带有炭燃烧池的生物质锅炉高效分段控制燃烧方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于生物质直燃发电锅炉的炉排燃烧技术领域，特别涉及一种带有炭燃烧池的生物质锅炉高效分段控制燃烧方法及系统。

背景技术

开发利用生物质能源是推动经济可持续发展，达到社会进步与生态保护双赢的重要手段。生物质直燃发电作为生物质能源发展的重点方向已深入展开，全国各地适宜的地方都在大力兴建生物质发电厂。生物质直燃发电是利用专门设计的生物质锅炉燃烧秸秆等生物质燃料，产生热能并发生蒸汽，再利用蒸汽推动汽轮发电系统进行发电。以其近零碳排放、惠农等独特的优势，成为发展最成熟、最具商业化价值的生物质能源利用方式。

目前，国内在运行的生物质直燃锅炉广泛采用水冷振动炉排，作为燃烧进行的主要设备，这种类型的锅炉对生物质燃料变化适应性强，特别对于燃用玉米秸秆、小麦秸秆和水稻秸秆的秸秆燃料，不需要入炉前对燃料进行特殊处理及粉碎，即可直接送入锅炉中燃烧。对于这些质性松散的秸秆燃料，在收集、运输环节中，可以广泛采用秸秆包的形式，并显现出明显的优点：燃料单位体积的能量密度加大；提高了运输效率，节省运输费用；生产过程机械化自动化程度高等。但由于炉排燃烧固有的燃料层燃方式，以及国内生物质燃料水分高、形态差异巨大等特点，特别是对于容量较小的生物质锅炉，由于其热容量小，炉排长度短，造成了生物质燃料燃烧不充分，灰渣含碳量高等问题，严重影响电厂经济效益，制约了生物质直燃发电产业的健康发展。

国内生物质发电厂通常采用的水冷振动炉排燃烧运行方式是在一块炉排上完成生物质燃料的干燥、热解和固定炭燃烧等不同过程。但这些过程有着不同的物理、化学特性，而传统方法无法根据所处的不同燃烧过程阶段的不同特点，提供最佳的配风和炉排振动时间及频率。实际运行过程中，操作人员为了保证发电负荷，往往又顾此失彼，造成大量的固定炭未能得到充分燃烧，便被排入渣井。此时，进入到炉膛内的挥发分，由于一次风比例过大，挥发分停留时间过短，没有得到充分燃烧，便被携带到炉后，造成巨大浪费。由于上述原因，额定的生物质燃料在炉内不能充分释放的足够的热量，锅炉运行人员为了使锅炉达到额定出力，便向炉内投入更多的燃料和一次风，这从而又进一步恶化了炉内的燃烧状况，造成了更多的燃料没有被充分燃烧就被排进捞渣机，形成恶性循环。本发明充分考虑生物质燃料的燃烧特性，适合生物质燃料普遍水分较高的实际情况，充分发挥水冷振动炉排对燃料种类不挑剔的优点特性，减少炉渣、飞灰中未燃尽炭的含量，提高生物质直燃锅炉燃烧效率。

发明内容

本发明目的是对于不同种类、不同水分的生物质燃料，为实现在锅炉炉排上高效分段控制燃烧，提供了一种带有炭燃烧池的生物质锅炉高效分段控制燃烧方法及系统。

本发明所述的分段控制燃烧方法包括以下步骤： 

步骤一：生物质燃料被推入到烟风混合箱上方的水冷振动炉排干燥区域，在高温烟气、热风的共同作用下，迅速干燥并脱去外在水分；

步骤二：随着水冷振动炉排的振动，干燥后的生物质燃料移动到水冷振动炉排的热解燃烧区域，产生的挥发分进入锅炉炉膛，生物质燃料开始燃烧并迅速减重，体积减小；

步骤三：当挥发分燃烧临近终了时，固定炭开始燃烧，灰分包裹着剩余的炭被振入炭燃烧池，跌落过程中翻滚碰撞，表面的灰分被从固定炭上除去，氧气直接扩散到炭表面并与之反应，固定碳得以继续燃烧；

步骤四：燃烧产生的灰渣被吹风管吹入到渣井中。

所述步骤一中，混入的高温烟气量根据燃料自身含有的水分进行调节，以保证生物质燃料90%以上的外在水分脱除为准。

所述步骤四中，吹灰管间断吹灰，以保证固定炭燃烧顺利进行，并将灰渣吹入渣井。

本发明提供的带有炭燃烧池的生物质锅炉高效分段控制燃烧系统，采用如下技术方案：

锅炉的炉膛底部布置水冷振动炉排，其一端位于入料口的下方，与水冷振动炉排上联箱连接，另一端位于固定炉排的上方，与水冷振动炉排下联箱连接；水冷振动炉排从入料口方向至固定炉排方向倾斜；水冷振动炉排的下方，从水冷振动炉排上联箱至水冷振动炉排下联箱方向依次设置烟风混合箱、第一一次风箱、第二一次风箱，在烟风混合箱内设置第一热风管和烟气管，在第一一次风箱和第二一次风箱内分别设置第二热风管、第三热风管；水冷振动炉排的水冷振动炉排下联箱前端下方设置炭燃烧池，第三一次风箱内设置第四热风管，且第三一次风箱通过吹灰管与炭燃烧池连通；炭燃烧池的底部为固定炉排，并在固定炉排的下方设置装有第五热风管的第四一次风箱；炭燃烧池的前端设置渣井。

所述炭燃烧池的四周为耐火浇筑墙，提供区域燃烧温度。