本發(fā)明涉及的是一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐及其運(yùn)行方法，特別是涉及一種帶燃料預(yù)處理裝置的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐及其運(yùn)行方法。

背景技術(shù)：

生物質(zhì)往往水分含量高，進(jìn)入爐膛后首先吸收熱量蒸發(fā)水分，然后燃燒。同時(shí)，由于生物質(zhì)的流動(dòng)性差，實(shí)現(xiàn)均勻給料比較困難。因此，往往導(dǎo)致?tīng)t膛中床溫波動(dòng)較大，燃燒反應(yīng)即氧氣消耗速率不穩(wěn)定，亦即導(dǎo)致過(guò)量空氣系數(shù)即爐膛出口煙氣中氧氣含量波動(dòng)，co排放變化很大，在0～3000ppm。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于高水分含量生物質(zhì)燃料的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐及其運(yùn)行方法。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐，包括一次風(fēng)室、布風(fēng)板、爐膛、二次風(fēng)口、分離器、料腿、返料閥、給料裝置和尾部煙道，所述布風(fēng)板和一次風(fēng)室依次設(shè)置在所述爐膛底部；所述二次風(fēng)口設(shè)置在爐膛上部；所述分離器入口與爐膛出口通過(guò)分離器入口煙道連接，所述分離器下方設(shè)有料腿。所述鍋爐還包括燃料預(yù)處理裝置，所述燃料預(yù)處理裝置進(jìn)料口與所述給料裝置相連；所述分離器通過(guò)料腿和返料閥與所述燃料預(yù)處理裝置相連，所述返料閥設(shè)置在料腿上；所述分離器煙氣出口與尾部煙道相連；所述燃料預(yù)處理裝置出料口與所述爐膛下部通過(guò)出料管相連；所述燃料預(yù)處理裝置頂部設(shè)置有氣體通道與所述分離器入口煙道連接。

上述技術(shù)方案中，所述氣體通道設(shè)置有旁通氣體管道與所述爐膛上部連接。所述氣體通道與所述旁通氣體管道的連接處設(shè)置有氣體閥門(mén)。

上述技術(shù)方案中，所述燃料預(yù)處理裝置底部設(shè)置布風(fēng)系統(tǒng)。

上述技術(shù)方案中，所述料腿下部形成u形的返料閥。

生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行方法，其使用如上述技術(shù)方案所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于：

生物質(zhì)燃料通過(guò)所述給料裝置給入所述燃料預(yù)處理裝置；

在外加熱源或系統(tǒng)熱源的加熱作用下，生物質(zhì)燃料在燃料預(yù)處理裝置中受熱完成水分蒸發(fā)并發(fā)生部分熱解反應(yīng)，生成生物質(zhì)部分熱解氣和固體殘余物；

生物質(zhì)部分熱解氣通過(guò)氣體通道進(jìn)入分離器入口煙道或進(jìn)入旁通氣體管道后進(jìn)入爐膛上部；固體殘余物通過(guò)所述燃料預(yù)處理裝置出料口由出料管進(jìn)入爐膛下部；

所述一次風(fēng)室通入一次風(fēng)，一次風(fēng)通過(guò)布風(fēng)板進(jìn)入爐膛，使?fàn)t膛的床料和進(jìn)入爐膛的固體殘余物流化和充分混合；在一次風(fēng)作用下，固體殘余物進(jìn)一步熱解燃燒并形成混合煙氣向爐膛上方揚(yáng)析；

二次風(fēng)從爐膛上部的二次風(fēng)口噴入爐膛，使混合煙氣進(jìn)一步完全燃燒干凈；二次風(fēng)同時(shí)使得從旁通氣體管道進(jìn)入爐膛的生物質(zhì)部分熱解氣完全燃燒；

完全燃燒后產(chǎn)生的熱煙氣攜帶有固體物料進(jìn)入分離器進(jìn)行氣固分離；而從氣體通道進(jìn)入分離器入口煙道的生物質(zhì)部分熱解氣被熱煙氣也攜帶著進(jìn)入分離器，還原nox；分離器分離后的煙氣進(jìn)入尾部煙道進(jìn)行換熱，然后除塵處理；分離器分離下來(lái)的固體物料通過(guò)料腿和返料閥進(jìn)入到燃料預(yù)處理裝置中作為系統(tǒng)熱源。

上述技術(shù)方案中，所述鍋爐啟動(dòng)時(shí)：

生物質(zhì)燃料通過(guò)所述給料裝置給入所述燃料預(yù)處理裝置；

在所述燃料預(yù)處理裝置內(nèi)通過(guò)外加熱源將生物質(zhì)燃料加熱，使生物質(zhì)燃料中的水分完全蒸發(fā)并開(kāi)始熱解生成生物質(zhì)部分熱解氣和固體殘余物；

生物質(zhì)部分熱解氣攜帶著蒸發(fā)的水分通過(guò)氣體通道進(jìn)入分離器入口煙道或進(jìn)入旁通氣體管道后進(jìn)入爐膛的上部；固體殘余物通過(guò)所述燃料預(yù)處理裝置出料口由出料管進(jìn)入爐膛下部；

所述一次風(fēng)室通入一次風(fēng)，一次風(fēng)通過(guò)布風(fēng)板進(jìn)入爐膛，使?fàn)t膛的床料和進(jìn)入爐膛的固體殘余物流化和充分混合；攜帶著熱量的固體殘余物將爐膛內(nèi)的床料加熱，同時(shí)在一次風(fēng)的作用下進(jìn)一步熱解燃燒產(chǎn)生混合煙氣并向爐膛上方揚(yáng)析；二次風(fēng)從爐膛上部的二次風(fēng)口噴入，使?fàn)t膛內(nèi)的混合煙氣完全燃燒干凈，并使得從旁通氣體管道進(jìn)入爐膛的生物質(zhì)部分熱解氣完全燃燒；完全燃燒后產(chǎn)生的熱煙氣攜帶有固體物料進(jìn)入分離器進(jìn)行氣固分離；而從氣體通道進(jìn)入分離器入口煙道的生物質(zhì)部分熱解氣被熱煙氣攜帶著進(jìn)入分離器，還原nox；分離器分離后的煙氣進(jìn)入尾部煙道進(jìn)行換熱，然后除塵處理；分離器分離下來(lái)的固體物料通過(guò)料腿和返料閥進(jìn)入到燃料預(yù)處理裝置中作為系統(tǒng)熱源。

上述技術(shù)方案中，所述氣體閥門(mén)采用調(diào)節(jié)擋板，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入分離器入口煙道和通過(guò)旁通氣體通道的生物質(zhì)部分熱解氣的比例。

上述技術(shù)方案中，所述分離器分離后的煙氣進(jìn)入尾部煙道進(jìn)行換熱，換熱后的煙氣回送到一次風(fēng)室與一次風(fēng)混合共同作為流化介質(zhì)；如本發(fā)明所述的鍋爐換熱產(chǎn)生蒸汽，部分蒸汽回送到一次風(fēng)室與一次風(fēng)混合共同作為流化介質(zhì)。所述流化介質(zhì)中氧氣的體積分?jǐn)?shù)低于12.5％。

上述技術(shù)方案中，生物質(zhì)燃料80％以上通過(guò)給料裝置給入燃料預(yù)處理裝置；所述爐膛連接有爐膛給料裝置，其余生物質(zhì)燃料從爐膛給料裝置給入爐膛。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：1、生物質(zhì)燃料先受熱蒸發(fā)、熱解，節(jié)約了在爐膛中的停留時(shí)間，充分利用循環(huán)灰熱容大的特點(diǎn)，減少床溫波動(dòng)；2、熱解氣送入分離器入口煙道，靠近分離器入口，在循環(huán)物料的作用下此處o2比較低，進(jìn)一步利用熱解氣中的ch4、co等還原生成的nox，解決生物質(zhì)燃料旋風(fēng)筒溫度低不能用sncr的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所涉及的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐示意圖。

圖中：1－一次風(fēng)室；2－布風(fēng)板；3－爐膛；4－二次風(fēng)口；5－分離器；6－料腿；7－返料閥；8－給料裝置；9－分離器入口煙道；10－燃料預(yù)處理裝置；11－出料管；12－氣體通道；13－旁通氣體管道；14－氣體閥門(mén)；15－尾部煙道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方法和實(shí)施方法進(jìn)行詳細(xì)論述。

本申請(qǐng)文件中的上、下、左、右、前和后等方位用語(yǔ)是基于附圖所示的位置關(guān)系而建立的。附圖不同，則相應(yīng)的位置關(guān)系也有可能隨之發(fā)生變化，故不能以此理解為對(duì)保護(hù)范圍的限定。

如圖1所示，本發(fā)明所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐，包括一次風(fēng)室1、布風(fēng)板2、爐膛3、二次風(fēng)口4、分離器5、料腿6、返料閥7、給料裝置8和尾部煙道15。所述布風(fēng)板2和一次風(fēng)室1從上到下依次設(shè)置在所述爐膛3底部，一次風(fēng)從一次風(fēng)室1通過(guò)布風(fēng)板2布風(fēng)進(jìn)入爐膛3。一次風(fēng)既作為反應(yīng)介質(zhì)也作為流化介質(zhì)。所述二次風(fēng)口4設(shè)置在爐膛3上部，二次風(fēng)從二次風(fēng)口4噴入爐膛3。二次風(fēng)口4可環(huán)繞著爐膛3設(shè)置多個(gè)。所述分離器5入口與爐膛3出口通過(guò)分離器入口煙道9連接，所述分離器5下方設(shè)有料腿6，料腿6上設(shè)置有返料閥7，返料閥7為由料腿彎折布置成的u形閥。所述鍋爐還包括燃料預(yù)處理裝置10，所述燃料預(yù)處理裝置10進(jìn)料口與所述給料裝置8相連，生物質(zhì)燃料通過(guò)給料裝置8給入燃料預(yù)處理裝置10。由于生物質(zhì)燃料往往水分含量高，為避免爐膛溫度波動(dòng)、生物質(zhì)燃料燃燒不充分，本發(fā)明所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐80％以上生物質(zhì)燃料由給料裝置8給入燃料預(yù)處理裝置10先進(jìn)行預(yù)處理。所述分離器5通過(guò)料腿6和返料閥7與所述燃料預(yù)處理裝置10相連，分離器5分離下來(lái)的熱灰經(jīng)過(guò)料腿6和返料閥7流入燃料預(yù)處理裝置10，返料閥7調(diào)節(jié)著熱灰的流動(dòng)速度和返料量。所述分離器5煙氣出口與尾部煙道16相連，分離后的熱煙氣進(jìn)入尾部煙道16與設(shè)置在尾部煙道16中的換熱器(如過(guò)熱器、省煤器等)換熱。所述燃料預(yù)處理裝置10出料口與所述爐膛3下部通過(guò)出料管11相連，而燃料預(yù)處理裝置10頂部設(shè)置有氣體通道12與所述分離器入口煙道9連接。

所述氣體通道12設(shè)置有旁通氣體管道13與所述爐膛3上部連接。所述氣體通道12與所述旁通氣體管道13的連接處設(shè)置有氣體閥門(mén)14，用于調(diào)節(jié)從氣體通道12進(jìn)入分離器入口煙道9和通過(guò)旁通氣體通道13進(jìn)入爐膛3的生物質(zhì)部分熱解氣的比例。

上述技術(shù)方案中，所述燃料預(yù)處理裝置10底部設(shè)置布風(fēng)系統(tǒng)。

生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行方法，其使用如上述技術(shù)方案所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐，包括：

生物質(zhì)燃料通過(guò)所述給料裝置8給入所述燃料預(yù)處理裝置10；

在外加熱源或系統(tǒng)熱源的加熱作用下，生物質(zhì)燃料在燃料預(yù)處理裝置10中受熱發(fā)生水分完全蒸發(fā)并且發(fā)生部分熱解反應(yīng)，生成生物質(zhì)部分熱解氣和固體殘余物；

生物質(zhì)部分熱解氣通過(guò)氣體通道12進(jìn)入分離器入口煙道9或進(jìn)入旁通氣體管道13后進(jìn)入爐膛3上部；固體殘余物通過(guò)所述燃料預(yù)處理裝置10出料口由出料管11進(jìn)入爐膛3下部；

所述一次風(fēng)室1通入一次風(fēng)，一次風(fēng)通過(guò)布風(fēng)板2進(jìn)入爐膛3，使?fàn)t膛3的床料和進(jìn)入爐膛3的固體殘余物流化和充分混合；在一次風(fēng)作用下，固體殘余物進(jìn)一步熱解燃燒并形成混合煙氣向爐膛3上方揚(yáng)析；

二次風(fēng)從爐膛3上部的二次風(fēng)口4噴入爐膛3，使混合煙氣進(jìn)一步完全燃燒干凈；二次風(fēng)同時(shí)使得從旁通氣體管道13進(jìn)入爐膛3的生物質(zhì)部分熱解氣完全燃燒；

完全燃燒后產(chǎn)生的熱煙氣攜帶有固體物料進(jìn)入分離器5進(jìn)行氣固分離；而從氣體通道12進(jìn)入分離器入口煙道9的生物質(zhì)部分熱解氣同時(shí)被熱煙氣攜帶著進(jìn)入分離器5，還原nox的同時(shí)實(shí)現(xiàn)ch4和co的氧化；分離器5分離后的煙氣進(jìn)入尾部煙道9進(jìn)行換熱，然后除塵處理；分離器5分離下來(lái)的固體物料通過(guò)料腿6和返料閥7進(jìn)入到燃料預(yù)處理裝置10中作為系統(tǒng)熱源。

由于生物質(zhì)燃料水分含量高，為保證鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行提高生物質(zhì)燃料的燃燒效率，生物質(zhì)燃料80％以上通過(guò)給料裝置8給入燃料預(yù)處理裝置10；所述爐膛3連接有爐膛給料裝置，其余生物質(zhì)燃料從爐膛給料裝置給入爐膛3。

在本發(fā)明所述的鍋爐啟動(dòng)時(shí)：

爐膛3內(nèi)裝載適量的床料；生物質(zhì)燃料通過(guò)所述給料裝置8給入所述燃料預(yù)處理裝置10；

此時(shí)由于鍋爐處于冷態(tài)，沒(méi)有熱灰作為系統(tǒng)熱源加熱燃料。因此，在所述燃料預(yù)處理裝置10內(nèi)通過(guò)外加熱源將生物質(zhì)燃料加熱，使生物質(zhì)燃料中的水分完全蒸發(fā)并開(kāi)始熱解生成生物質(zhì)部分熱解氣和固體殘余物；外加熱源可以是通過(guò)點(diǎn)火引燃部分生物質(zhì)燃料產(chǎn)生熱量加熱其余生物質(zhì)燃料；燃料預(yù)處理裝置10底部設(shè)置有布風(fēng)系統(tǒng)，通過(guò)控制布風(fēng)量控制生物質(zhì)燃燒和熱解的量；

生物質(zhì)部分熱解氣攜帶著蒸發(fā)的水分通過(guò)氣體通道12上行，氣體通道12上設(shè)置的氣體閥門(mén)14采用調(diào)節(jié)擋板，用于調(diào)節(jié)從氣體通道12進(jìn)入分離器入口煙道9和通過(guò)旁通氣體通道13進(jìn)入爐膛3的生物質(zhì)部分熱解氣的比例；

攜帶著蒸發(fā)水分的生物質(zhì)部分熱解氣進(jìn)入分離器入口煙道9或進(jìn)入旁通氣體管道13后進(jìn)入爐膛3的上部；固體殘余物通過(guò)所述燃料預(yù)處理裝置10出料口由出料管11進(jìn)入爐膛3下部；

所述一次風(fēng)室1通入一次風(fēng)，一次風(fēng)通過(guò)布風(fēng)板2進(jìn)入爐膛3，使?fàn)t膛3的床料和進(jìn)入爐膛3的固體殘余物流化和充分混合；攜帶著熱量的固體殘余物將爐膛3內(nèi)的床料加熱，同時(shí)在一次風(fēng)的作用下進(jìn)一步熱解燃燒產(chǎn)生混合煙氣并向爐膛3上方揚(yáng)析；二次風(fēng)從爐膛3上部的二次風(fēng)口4噴入，使?fàn)t膛3內(nèi)的混合煙氣完全燃燒干凈，并使得從旁通氣體管道13進(jìn)入爐膛3的生物質(zhì)部分熱解氣完全燃燒；完全燃燒后產(chǎn)生的熱煙氣攜帶有固體物料進(jìn)入分離器5進(jìn)行氣固分離；而從氣體通道12進(jìn)入分離器入口煙道9的生物質(zhì)部分熱解氣同時(shí)被熱煙氣攜帶著進(jìn)入分離器5，還原nox的同時(shí)實(shí)現(xiàn)ch4和co的氧化；

分離器5分離后的煙氣進(jìn)入尾部煙道15進(jìn)行換熱，然后除塵處理；分離器5分離下來(lái)的固體物料通過(guò)料腿6和返料閥7進(jìn)入到燃料預(yù)處理裝置10中作為系統(tǒng)熱源。

鍋爐啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程中，所述分離器5分離后的煙氣進(jìn)入尾部煙道15進(jìn)行換熱，換熱后的煙氣部分回送到一次風(fēng)室1與一次風(fēng)混合共同作為流化介質(zhì)；如本發(fā)明所述的鍋爐換熱產(chǎn)生蒸汽，部分蒸汽回送到一次風(fēng)室與一次風(fēng)混合共同作為流化介質(zhì)。所述流化介質(zhì)中氧氣的體積分?jǐn)?shù)低于12.5％。

本發(fā)明中燃料預(yù)處理裝置的設(shè)置，使得高水分生物質(zhì)燃料先在燃料預(yù)處理裝置中受熱蒸發(fā)、熱解，節(jié)約了其在爐膛中的停留時(shí)間，同時(shí)充分利用循環(huán)灰熱容大的特點(diǎn)，減少床溫波動(dòng)，保證了生物質(zhì)鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。