[发明专利]一种高温生物质燃气冷却及余热利用的系统及方法

说明书

本发明公开了一种高温生物质燃气冷却及余热利用的系统及方法，包括：由依次串联连接的燃煤锅炉、空预器、除尘器、引风机和脱硫岛构成的主烟道，还包括：烟气再循环管道、导热介质‑烟气换热器、燃气‑导热介质换热器以及喷雾干燥塔；喷雾干燥塔连接至除尘器之前的主烟道，所述烟气再循环管道与除尘器之后的主烟道连接，所述主烟道经过烟气再循环管道与导热介质‑烟气换热器连通；所述导热介质‑烟气换热器的烟气与喷雾干燥塔连通，所述导热介质‑烟气换热器的导热介质与燃气‑导热介质换热器连通，所述燃气‑导热介质换热器的燃气与燃煤锅炉连通。本发明利用废弃的生物质气的显热来脱除脱硫废水中的有害物质，既节能又环保，而且副产品盐结晶的纯度高、附加值高。

技术领域

本发明属于燃煤耦合生物质发电领域，尤其涉及一种高温生物质燃气冷却及余热利用的系统及方法。

背景技术

燃煤耦合生物质耦合发电技术可破解秸秆田间直焚等社会治理难题，可克服生物质资源能源化利用污染物排放水平偏高的缺点，可促进电力行业特别是煤电的低碳清洁发展。其中，生物质气化耦合是重要的耦合发电途径。

生物质循环流化床气化是在气化炉内通过生物质氧化燃烧、还原和热分解等反应，包括部分原料与空气中的氧进行燃烧，提供还原和热分解反应所需要的能量，大部分原料在高温缺氧状态下进行热分解，产生温度超过700℃燃气。

如果超过700℃燃气直接输送到被耦合的燃煤锅炉中燃烧的话，由于同等压力下高温燃气的比容积较大，与低温燃气相比，需要更大截面的燃气管道去输送，而且，高温燃气管道的热膨胀和热位移都比低温燃气管道大，应力状态比低温燃气管道更恶劣，更加不安全；另一方面，超过700℃燃气直接输送到燃烧器中，对燃烧器的冷却保护不利，容易造成燃烧器的烧损。因此，通常把气化产生的高温燃气冷却下来再输送到燃煤锅炉中燃烧。

生物质气还有另一种特性，就是含有大量的焦油。高温燃气在冷却过程中焦油沉积容易导致换热冷却失效。而且，一旦因焦油沉积导致换热冷却失效，就要把气化炉及燃气输送管道停炉后来检修导热油换热器，而这也成为制约生物质气体再燃发电技术发展的主要因素之一。

现有技术公开了一种生物质热燃气冷却系统，先用导热油冷却高温燃气，再用凝结水去冷却导热油。然而，由于凝结水的温度较低，通常低于100摄氏度，故导热油被冷却后的温度也较低，从而与高温燃气换热的导热油温度通常较低，故容易引起燃气-导热油换热器的壁温偏低，从而导致燃气中的焦油析出，严重的可以导致焦油堵塞、换热器失效，必要时需要把气化炉及燃气输送管道停炉后来检修导热油换热器，因凝结水温度低导致的燃气-导热油换热器的壁温低，进而导致的停炉经济损失巨大。

脱硫废水通常是在锅炉烟气湿法脱硫过程中，吸收塔内产生的排放水，在具体的作业过程中，为了保持脱硫装置中浆液循环系统物质稳定在某个平衡状态，以免烟气中的可溶物质超过相关规范的要求，并保证石膏质量，进而将系统中的水排放一部分，成为废水，也就是说石膏脱水和清洗系统等的共同作用产生了脱硫废水。在废水中含有大量的硫酸盐及重金属等等，且有相当一部分为国家环保规定要必须进行排放控制的物质，因此要对脱硫废水进行一定的处理，最终实现零排放的目的。脱硫废水零排放是多项综合用水、节水技术的采用，最后才能实现的。各项节水技术贯穿于生产工艺的过程中，单独谈某一项节水技术是很难实现零排放。