[发明专利]一种秸秆生物质燃料提质改性的系统及方法

说明书

本发明属于秸秆利用技术领域，公开了一种秸秆生物质燃料提质改性的系统及方法，包括：提质处理模块、机械脱水模块、干燥模块、改性模块、供热模块、循环再利用模块；将粉碎后的秸秆、补给水及脱除剂混合后放入提质处理模块，获得改性浆料；将改性浆料传输至机械脱水模块，通过机械方式对其进行脱水处理；将脱水后的改性浆料传输至干燥模块进行干燥处理至改性模块进行低温烘培，提高固定碳的含量获得高品质的燃料和可燃气体。本发明通过对秸秆生物质的脱灰、脱碱金属、提质改性，能够有效降低秸秆生物质废弃物中的灰分、碱金属等有害及无用组分，并提高热值，使其作为燃料能实现更好的利用，可以有效提高热值和燃料品质。

技术领域

本发明属秸秆利用技术领域，尤其涉及一种秸秆生物质燃料提质改性的系统及方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

秸秆生物质燃料作为一种可再生能源，并且具有资源分布广、零排放、污染小、易点燃等特点，越来越受到全社会的关注，是可再生能源发展的主要方向之一。我国作为农业大国，具有丰富的农作物秸秆资源，开发利用生物质对我国的能源战略和环境保护有着重要作用。但是，作为燃料使用，秸秆生物质还存在以下问题：

(1)灰分含量高。由于秸秆生物质中的灰分含量通常较高，因此，颗粒燃料的灰分沉积速度一般大大超过煤的燃烧，有的甚至超出煤炭大约一个数量级。此外，积灰中通常存在大量的KCl等氯化物，也是需要注意的一个问题。

(2)结渣现象严重。在秸秆生长过程中，会吸收包含了一定含量的碱金属元素(包括K、Na、Cl、S、Ca、Si、P等)，其以盐或者氧化物的形式存在于生物质机体内部或者灰分等杂质中(包括K、Na、Cl、S、Ca、Si、P等)。当秸秆类生物质固体成型燃料燃烧时达到的温度远远高于灰熔点温度范围，导致炉底的秸秆灰在800～900℃时就开始软化，温度过高时灰分会全部或者部分发生熔化，导致结渣率较高，试验表明玉米秸秆颗粒燃料的结渣率在50％以上。这不仅影响燃烧设备的热性能，甚至会危及燃烧设备的安全。

(3)秸秆生物质燃料与煤等化石燃料相比，固定碳含量少，最高仅50％左右，相当于褐煤中的含碳量，热值较低；另一方面，秸秆生物质具有较高的挥发分含量，一般在76％～86％之间，一般在200～300℃时开始析出。如果此时无法提供足够的助燃空气，则未燃尽的挥发分被气流带出，形成黑烟，加大燃料的化学不完全燃烧损失。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)秸秆生物质中的灰分含量通常较高，颗粒燃料的灰分沉积速度一般大大超过煤的燃烧，积灰中通常存在大量的KCl等氯化物，可直接沉积在生物质锅炉的传热表面，造成各级受热面的积灰、过热器结渣与腐蚀等问题。

(2)秸秆类生物质固体成型燃料燃烧时达到的温度远远高于灰熔点温度范围，导致炉底的秸秆灰在800～900℃时就开始软化，温度过高时灰分会全部或者部分发生熔化，导致结渣率较高，这不仅影响燃烧设备的热性能，甚至会危及燃烧设备的安全。

(3)秸秆生物质燃料固定碳含量少，具有较高的挥发分含量，易形成黑烟，加大燃料的化学不完全燃烧损失。

解决上述技术问题的难度和意义：

通过对秸秆生物质的脱灰、脱碱金属、提质改性，一方面能够有效降低秸秆生物质中的灰分、碱金属等有害及无用组分，可以避免对生物质锅炉换热面造成腐蚀，延长生物质锅炉的使用寿命来弥补，提高燃料灰熔点，结渣现象可得到有效改善，Cl元素减少可以达到降低二噁英和呋喃的目的；另一方面，脱除大部分的水分和低热值轻质挥发分，提高了热值、能量密度和可磨性特性，可改善秸秆等生物质的储运特性和能源品质，使其作为燃料能实现更好的利用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种秸秆生物质燃料提质改性的系统及方法。