[发明专利]一种生物质循环流化床直燃锅炉及其与气化炉耦合发电联产活性炭系统

说明书

本发明的一种生物质循环流化床直燃锅炉及其与气化炉耦合发电联产活性炭系统，包括气化活化装置、生物质循环流化床直燃锅炉和汽轮发电机组；所述气化活化装置包括气化系统和活化系统，生物质原料送入气化系统气化生成裂解可燃气和生物质炭，所述裂解可燃气通过燃气燃烧设备通入生物质循环流化床直燃锅炉，通过燃气喷口通往流化风室预燃加热生物质料；所述气化系统气化生成的生物质炭送入活化系统活化后生成活性炭送出。本发明提供了一种能缓解现有生物质循环流化床直燃锅炉床料烧结、受热面积灰、腐蚀、生物质原料的能量有效利用率低等问题，能有效提高生物质电厂经济效益的适用于生物质循环流化床直燃锅炉的耦合发电联产活性炭系统。

技术领域

本发明属于生物质能源综合利用领域，具体涉及一种生物质循环流化床直燃锅炉及其与气化炉耦合发电联产活性炭系统。

背景技术

生物质能是一种可再生的清洁能源，来源十分丰富，是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。生物质燃料的开发利用已成为世界的共识，直接燃烧是目前我国生物质资源利用的最主要方式。

目前燃烧生物质的锅炉主要有两种，一种是炉排式的层燃锅炉，一种是流化床锅炉。由于我国循环流化床技术的日趋成熟，采用循环流化床技术燃用生物质燃料已突破技术瓶颈，因此该技术以其燃料适应性广、运行稳定以及优越的负荷调节性、环保性能和低廉的成本，已成为目前我国生物质发电锅炉的首选。但循环流化床直燃锅炉在燃烧生物质方面也存在一定的问题，主要表现在以下几个方面。

(1)生物质中钾、钠等碱金属含量较高，在高温条件下与循环流化床直燃锅炉床料中的SiO₂发生反应，生成低熔点的共晶体，共晶体在炉膛的高温下熔化并沿着砂的缝隙流动，将砂粒粘结，形成块状导致床料的烧结，影响锅炉的运行。

(2)生物质因钾、氯含量较高，所以燃烧后灰中含有大量碱金属盐，易导致对流受热面的积灰；灰中的碱金属盐熔点低，易在锅炉尾部高温受热面上凝结，造成受热面的高温腐蚀，严重影响电厂锅炉设备的安全性和稳定性。

(3)目前国内在运行的生物质流化床锅炉其入炉生物质燃料普遍含水量高，燃料入炉后，着火相应延迟，燃料在炉内的有效停留时间短，造成燃烧效率下降，燃料消耗量增加；着火滞后引起炉膛上部温度偏高使过热器管壁出现超温的危险；锅炉密相区床温控制变得困难，锅炉低负荷稳燃水平下降。

(4)生物质循环流化床直燃锅炉运行温度一般在800℃左右，烟气中的焦油含量较高，烟气较为粘稠，易在高温受热面上结焦，造成受热面的腐蚀，还会降低受热面的换热效率，进而影响锅炉的整体效率。

(5)生物质电厂的经济效益很大程度上取决于生物质原料的价格，生物质原料在生物质电厂运行成本中占60％左右，随着生物质原料价格的上升，目前中温中压的电厂如果不供热难以实现盈利，高温高压电厂也只能微利运行。

因此，如何以较小的改造成本来缓解生物质电厂现有循环流化床直燃锅炉床料烧结、受热面积灰、腐蚀等问题，同时兼顾生物质原料的综合利用价值，提高生物质电厂的经济效益，是生物质循环流化床直燃电厂发展的关键。

中国专利申请CN108003937A公开了“一种生物质直燃锅炉耦合生物质气化联产炭的装置和方法”，其中生物质炭气联产装置生产的生物质燃气从生物质直燃锅炉中部和中下部喷入炉膛燃烧。但是燃气从直燃锅炉中下部喷入炉膛，增加了因生物质中碱金属析出而导致的直燃炉炉内受热面碱金属腐蚀的可能性；燃气从直燃锅炉中部喷入炉膛，使得炉膛火焰中心上移，排烟温度升高。

中国专利申请CN105441134A公开了“一种生物质热解气助燃直燃锅炉工艺的系统及方法”，其中生物质热解气化炉产生的燃气经过除尘净化后直接送入直燃锅炉助燃。该装置中生物质燃气的入炉位置在生物质给料口附近，由于燃气燃烧温度较高，燃气助燃生物质燃料的同时会使得直燃锅炉局部床温过高，造成床料在助燃位置附近的局部烧结。