[发明专利]生物质燃料再燃系统、生物质燃料再燃方法和锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及热力机械领域，特别涉及一种生物质燃料再燃系统、生物质燃料再燃方法和锅炉。

背景技术

现有技术中，以煤炭为主的火力发电占主导地位。随着煤炭等常规能源价格飞涨，原有燃煤电站锅炉的燃烧方式显得越来越不经济，不但发电成本高，还排放大量的CO₂、SO₂、NOx、粉尘等污染物，造成了一系列的环境问题。其中氮氧化物(NOx，包括NO、NO₂及N₂O)占排放量的67％，被认为是大气污染物的主要来源之一，对大气环境造成严重的污染，威胁人类的生命健康。随着国家环保政策的日趋严格，对火电厂提出了更高的环保要求，从2014年7月起，规定现有火力发电锅炉氮氧化物的排放浓度不超过100mg/m³。

火电厂对NOx的控制措施主要有低NOx燃烧技术和选择性催化还原技术(SCR技术)两种。

SCR技术是目前应用最广和最有效的技术，但是该技术存在初始投资和运行费用偏高，并且存在氨泄露的安全隐患问题。

低NOx燃烧技术主要包括低氧燃烧，烟气再循环、低NOx燃烧器技术、空气分级、再燃技术等。低NOx燃烧技术成本较低，但一般降低NOx幅度较小。通常，低氧运行，烟气再循环、低NOx燃烧器技术、空气分级等低NOx燃烧技术的NOx还原率在10～40％。而气体燃料再燃技术比较其他低NOx燃烧技术在NOx脱除方面具有一定优势，可以达到60％～70％。

国内外在再燃脱硝方面主要采用天然气作为再燃燃料。我国天然气资源主要分布在西部，因此东部及沿海地区发展天然气再燃脱硝受到限制。

生物质能是蕴藏在生物质中的能量，源于太阳能，是绿色植物将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。生物质的种类很多，植物中最主要的有木材和农作物秸秆等。植物生物质能几乎不含硫，含氮很少，因此是一种清洁再生能源，是绿色能源之一。发展以生物质为原料的绿色能源进行煤粉锅炉的再燃燃烧，既是我国加强生态环境建设、减少NOx污染物的重要途径，又是实现生物质能源高效利用、解决能源危机的重要途径。

公开号为CN1963299A、发明名称为利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的方法及锅炉系统的中国专利申请提出了将炉内燃烧过程分主燃烧区、再燃区和燃尽区，将再燃区分为一级再燃区和二级再燃区，在一级再燃区喷送入煤粉，将生物质经过干燥、粉磨预处理后向二级再燃区喷送，在一级再燃区内主要完成煤粉热解和焦炭生成过程，在二级再燃区内实现NOx还原反应，利用缺氧条件下挥发分燃烧和焦炭对CO与NO反应的催化还原作用，进一步还原主燃区内生成的NOx，达到低NOx排放的目的。

公开号为CN102121706A、发明名称为燃煤锅炉生物质气化再燃系统的中国专利申请提出一种生物质能源技术领域的燃煤锅炉生物质气化再燃系统，该系统中，绞龙进料系统、气化炉体和旋转除灰系统都通过法兰与气化炉连接，绞龙进料系统位于气化炉体侧上方的进料口处，旋转除灰系统位于气化炉体的底部，高温输送管道通过法兰连接气化炉产气口和锅炉燃料喷口。该中国专利申请能够连续稳定处理生物质料稳定输出气化气，用作锅炉再燃燃料。

在实现本发明的过程中，发明人发现以上现有技术存在如下不足之处：

公开号为CN1963299A的中国专利申请中，在煤粉锅炉中主要是通过直接将生物质制粉后喷入煤粉锅炉的再燃区与煤粉混合燃烧。由于生物质形状各异、不易破碎，直接混燃会导致燃料仓堵塞等问题，生物质燃料中碱金属和氯含量较高，直接与煤粉在炉内高温燃烧时容易引起结渣和腐蚀，并且可能影响混燃灰的利用。

公开号为CN102121706A的中国专利申请中，在生物质热解气化产生热解气的同时，会产生另一种重要产物——半焦，半焦是生物质经过一定温度干馏之后得到的一种固体产物，并且内部具有丰富的孔隙结构。这部分半焦在该现有技术中未能得到合理的利用和处理，因此影响生物质能的利用率，造成能源和热量的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质燃料再燃系统、生物质燃料再燃方法和锅炉，旨在避免生物质与煤粉直接混燃，同时提高生物质能的利用率。