一種生物質燃油二次霧化全氧燃燒的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種生物質燃油二次霧化全氧燃燒的方法，屬于資源與環(huán)境領域。本發(fā)明所述方法對生物質燃油進行加熱加壓、調整生物質燃油出口粘度低于10mm2/s，出口壓力在0.1~1.5MPa，在氧濃度為90~100%的氧化劑一次和二次霧化噴吹下在爐窯內實現全氧燃燒；產生的高溫煙氣經二次燃燒及余熱鍋爐降溫至180~150℃后，進入煙氣后處理系統(tǒng)；余熱鍋爐產出蒸汽一部分用于加熱生物質燃油，另一部分直接發(fā)電或熱利用；本發(fā)明所述方法有效克服生物質燃油燃點高，不易著火的缺點；提高燃油燃燒效率、降低爐窯熱損失，改善因生物質燃油粘度高、流動性差、含脂類組分等因素導致燃料燃燒性能差等缺陷。
【專利說明】
-種生物質燃油二次霧化全氧燃燒的方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及一種生物質燃油二次霧化全氧燃燒的方法，屬于資源與環(huán)境領域。
【背景技術】
[0002] 我國是目前世界上第一大能源消費國，能源需求W前所未有的速率急劇增加，能 源生產不能滿足GDP快速增長的需求，在相當程度上要依賴國際市場的能源供給，"能源供 給危機"已成為制約我國經濟發(fā)展的焦點問題。工業(yè)過程的金屬冶煉是能源消耗的大戶，而 工業(yè)爐害在使用過程中存在能耗高和對環(huán)境排放的污染物危害大且量集中，占比高、能源 利用效率不高、對環(huán)境污染大是目前制約我國工業(yè)發(fā)展的技術瓶頸。生物質燃油是一種可 再生能源，硫含量低和可再生性是其最鮮明的特點。采用生物質燃油替代石化燃油在金屬 冶煉、玻璃爐害、建筑材料等高能耗行業(yè)中的應用，是有效解決我國能源短缺和經濟可持續(xù) 發(fā)展的互補性途徑，生物質燃油的冶金過程應用可W很大程度上緩解一次能源的消耗。
[0003] 生物質燃油主要來源于利用農林固體廢物為原料生產的液體燃料、壓棒油料或生 物乙醇。與化石燃料相比，生物質燃油的使用很少產生SOx、肥1等大氣污染物；由于生物質 0)2的吸收和排放在自然界形成碳循環(huán)，其能源利用導致的0)2排放遠低于常規(guī)能源。未來 生物質燃油最大的來源是熱解后的熱解液體。熱解液體的特點是高含碳量和高含氧量，必 須對其精制才能更好地利用，精制工藝包括催化加氨、熱加氨、催化裂解及兩段精制處理 等。而當前生物質燃油的應用主要是利用來源于生物質轉化后的液體燃料進行進一步化工 精制轉化成生物柴油，因加工工藝及技術的成熟度問題，導致生物柴油的生產成本居高，與 石化柴油在價格上的優(yōu)勢不明顯。而對于冶金冶煉過程，因烙煉烙池的蓄熱作用，導致高溫 穩(wěn)定的溫度場易于實現，對于燃料的著火及燃盡率不如內燃機的條件苛刻。如何有效地將 生物質燃油替代常規(guī)石化燃料應用于工業(yè)爐害，實現工業(yè)過程的低碳化是當前生物質燃油 開發(fā)應用的重點方向。開發(fā)新型生物質燃油燃燒方法能更好地適應生物質燃油的高粘度、 高含碳量、高含氧量、熱值略低的特性，是解決生物質燃油直接應用于工業(yè)爐害的核屯、技術 之一。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題為:生物質燃油因粘度高、流動性差、含脂類組分等因素 導致燃料燃燒性能差，生物質燃油燃點高，不易著火。
[0005] 本發(fā)明的目的在于:利用爐害穩(wěn)定的高于1000°C溫度的爐內溫度場可有效克服生 物質燃油燃點高，不易著火的缺點;將全氧燃燒技術與一、二次霧化操作相結合提高燃油燃 燒效率、降低爐害熱損失，還可W改善因生物質燃油粘度高、流動性差、含脂類組分等因素 導致燃料燃燒性能差等缺陷。
[0006] 本發(fā)明通過W下技術方案實現： (1)生物質燃油經加熱、過濾使生物質燃油出口粘度低于IOmm^s，然后對生物質燃油 進行加壓使噴嘴入口壓力為0. . 5MPa; (2) 步驟(1)得到的生物質燃油首先經過一次氧氣霧化，一次氧霧化過程中氧氣過剩系 數為0.1~0.75，壓力為0.3~1.5Mpa;再經過二次氧氣霧化后噴入爐害內燃燒，二次氧氣過剩 系數為0.55~I.2;壓力為O.3~1.6Mpa; (3) 燃燒后的煙氣與工業(yè)爐害工藝過程中產生的煙氣混合后經二次燃燒及余熱鍋爐后 進入煙氣后處理系統(tǒng);余熱鍋爐產出蒸汽一部分用于步驟(1)中的生物質燃油加熱，另一部 分直接發(fā)電或熱利用。
[0007]所述生物質燃油包括生物柴油、粗制地溝油、餐飲廢油（脂）、生物質熱解液體、植 物種子(巧)油，如橡膠巧油、小桐子油等； 過濾過程中過濾網孔徑0為300~350微米，將顆粒物或部分不易流動的油脂分離出來， 過濾網要求分離出生物質燃油中的粒徑大于過濾網孔徑的顆粒物，或加熱到工藝設定溫度 和壓力下還不易流動，粘度大的油脂。
[000引步驟(2)所述氧氣的純度為90~100%;總空氣過剩系數為1.05~1.3。
[0009] 本發(fā)明的有益效果： (1)本發(fā)明綜合考慮到生物質燃油因來源、品質的不同導致燃油的粘度、熱值存在較大 的差異，采用全氧燃燒技術提高生物質燃油在爐害內的燃燒效率和能源利用率;充分利用 爐害穩(wěn)定生產過程形成的穩(wěn)定高溫溫度場的自有功能，克服生物質燃油燃燒穩(wěn)定性差、霧 化效果差的缺點；利用加熱、加壓減緩流動性差的缺點，與一次、二次霧化燃燒工藝和全氧 燃燒技術相結合，可W兼顧生物質燃油特性和全氧燃燒特性實現生物質燃油有效替代石化 燃料的低碳工業(yè)化應用目標。
[0010] (2)本發(fā)明所述方法實現了工業(yè)爐害耗能由高碳向低碳轉變的新突破;對生物質 燃油的適用性好，本發(fā)明所述方法可W應用于植物油脂的直接燃燒，也可W應用生物質油 料制品的高效燃燒;本發(fā)明所述方法提高了燃燒效率和能源利用率，爐害節(jié)能達到18~35%; 可降低爐害投資成本，簡化爐害結構，減少助燃風機能耗和脫銷裝置的壓力，爐害的處理能 力可提升10~20〇/〇。
[0011] (3)本發(fā)明所述方法為生物質燃油應用于爐害中燃燒提供工序需能，為爐害采用 低碳的生物質燃料提供了一種有效的途徑;為生物質燃油在工業(yè)中推廣應用提供了技術手 段，拓展了可再生能源替代常規(guī)化石能源的應用途徑。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于 所述內容。
[0014] 實施例1 將粗制地溝油（油料物化特性如表1所示)供入間壁式換熱器中，通過與余熱鍋爐出來 的水蒸氣進行換熱將地溝油升溫至90°C，地溝油的粘度下降為9.3 ;加熱后的地溝油 經過320微米烙銅濾油網過濾后經過加壓累將管路中的地溝油升壓至0. SMPa供入噴嘴中； 在噴嘴中地溝油首先與經過空氣制氧分離加壓后(壓力為〇.9MPa)的氧氣一次預混合霧化， 一次空氣過剩系數為0.5;經過一次霧化后的地溝油在噴嘴出口與二次氧(壓力為1.3 MPa， 二次空氣過剩系數為0.7)霧化混合噴入銅冶煉反射爐內燃燒;燃燒效率為99.9%，降低爐害 熱損失25%，NOx的排放濃度350mg/Nm3。
[001引表1地溝油的物化性能指標
[0016] 實施例2 將小桐子油（油料物化特性如表2所示)供入間壁式換熱器中，通過與余熱鍋爐出來的 水蒸氣進行換熱將地溝油升溫至85°C，地溝油的粘度下降為8.9mm^s;加熱后的小桐子油 經過300微米烙銅濾油網過濾后經過加壓累將管路中的地溝油升壓至0.5MPa供入噴嘴中； 在噴嘴中小桐子油首先與經過空氣制氧分離加壓后(壓力為〇.7MPa)的氧氣一次預混合霧 化，一次空氣過剩系數為0.4;經過一次霧化后的小桐子油在噴嘴出口與二次氧(壓力為1.1 MPa,二次空氣過剩系數為0.9)霧化混合噴入銅冶煉艾薩爐內燃燒;燃燒效率為99.9%，降低 爐害熱損失22%，NOx的排放濃度300mg/Nm3。
[0017]表2小桐子油的物化性能指標
[001引實施例3 因地溝油生物柴油的粘度為6.7mm^s，直接將地溝油生物柴油（油料物化特性如表3所 示)經過310微米烙銅濾油網過濾后經過加壓累將管路中的地溝油升壓至0.1 M化供入噴嘴 中；在噴嘴中小桐子油首先與經過空氣制氧分離加壓后(壓力為0.3MPa)的氧氣一次預混合 霧化，一次空氣過剩系數為0.1;經過一次霧化后的小桐子油在噴嘴出口與二次氧(壓力為 0.6 MPa，二次空氣過剩系數為9.05)霧化混合噴入加熱爐內燃燒;燃燒效率為99.9%，降低 爐害熱損失35%，NOx的排放濃度290mg/Nm3。
[0019] 表3地溝油生物柴油的物化性能指標
[0020] 實施例4 將生物質熱解液體(油料物化特性如表2所示)供入間壁式換熱器中，通過與余熱鍋爐 出來的水蒸氣進行換熱將地溝油升溫至75°C，地溝油的粘度下降為7.7mm2/s;加熱后的小 桐子油經過300微米烙銅濾油網過濾后經過加壓累將管路中的地溝油升壓至1. IM化供入噴 嘴中；在噴嘴中小桐子油首先與經過空氣制氧分離加壓后(壓力為1.6MPa)的氧氣一次預混 合霧化，一次空氣過剩系數為0.75;經過一次霧化后的小桐子油在噴嘴出口與二次氧(壓力 為1.1 MPa，二次空氣過剩系數為0.5)霧化混合噴入回轉烙煉爐內燃燒;燃燒效率為99.8%， 降低爐害熱損失18%，NOx的排放濃度280mg/Nm3。
[0021]表4小桐子油的物化性能指標
【主權項】
1. 一種生物質燃油二次霧化全氧燃燒的方法，其特征在于，具體包括以下步驟： (1) 生物質燃油經加熱、過濾使生物質燃油出□粘度低于l〇mm2/s，然后對生物質燃油進 行加壓使噴嘴入口壓力為〇 · 1~1 · 5MPa; (2) 步驟（1)得到的生物質燃油首先經過一次氧氣霧化，一次氧霧化過程中氧氣過剩系 數為0.1~0.75，壓力為0.3~1.5MPa;再經過二次氧氣霧化后噴入爐窯內燃燒，二次氧氣過剩 系數為0 · 55~1 · 2;壓力為0 · 3~1 · 6MPa; (3) 燃燒后的煙氣與爐窯工藝過程中產生的煙氣混合后經二次燃燒及余熱鍋爐降溫至 180~150°C后，進入煙氣后處理系統(tǒng);余熱鍋爐產出蒸汽一部分用于步驟（1)中的生物質燃 油加熱，另一部分直接發(fā)電或熱利用。2. 根據權利要求1所述生物質燃油二次霧化全氧燃燒的方法，其特征在于:所述生物質 燃油包括生物柴油、粗制地溝油、餐飲廢油、生物質熱解液體、植物種子油。3. 根據權利要求1所述生物質燃油二次霧化全氧燃燒的方法，其特征在于:過濾過程中 過濾網孔徑0為300~350微米。4. 根據權利要求1所述生物質燃油二次霧化全氧燃燒的方法，其特征在于：步驟(2)所 述氧氣的純度為90~100%;總空氣過剩系數為1.05~1.3。
【文檔編號】F23L7/00GK106016338SQ201610336014
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】胡建杭, 王 華, 王沖
【申請人】昆明理工大學