生物質流化床燃燒裝置的製作方法

2023-06-03 09:27:26 2

專利名稱：生物質流化床燃燒裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生物質燃燒的裝置，特別是一種有效抑制生物質燃燒過程中鹼金 屬腐蝕問題的循環流化床燃燒裝置。
技術背景我國擁有豐富的生物質資源，而化石能源緊缺，21世紀又將面臨著經濟增長和環境保 護的雙重壓力，因此發展生物質能燃燒利用技術，對建立可持續的能源系統，促進國民經 濟的發展和環境保護具有重要意義。近年來隨著生物質燃燒氣化發電應用日益廣泛，流化床技術是生物質高效燃燒主要技 術途徑之一，但是生物質流化床燃燒技術應用中也遇到了各種問題，如固體未完全燃燒損 失增加，灰熔點低產生灰團聚、結渣和沉積，以及生物質燃燒引起金屬設備的鹼金屬腐蝕 等問題越來越突出。儘管國內外積極探索解決生物質燃燒過程中的鹼金屬沉積、腐蝕等問 題，提出了一些緩解鹼金屬問題的方法，包括使用添加劑、選擇適宜的床料、燃燒前脫除 鹼金屬、對鍋爐進行優化設計、調整燃燒工況等，但仍未獲得解決適應不同生物質燃燒過 程中沉積、腐蝕問題的有效方法，對商業應用生物質燃燒發電設備的長期穩定、安全運行 帶來了很大的困難。 發明內容本實用新型的目的在於克服上述現有技術的不足，而提供一種生物質高效燃燒且燃 燒過程中能有效抑制鹼金屬腐蝕問題的循環流化床燃燒裝置。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案，它包括一設置有至少一個進氣口和 一煙氣出口的燃燒反應器，它還包含一熱解氣化反應器，所述的熱解氣化反應器通過熱解 氣體連接管和返料連接管與燃燒反應器相連，熱解氣體連接管通入燃燒反應器上部或中部 的稀相燃燒區，返料連接管通入燃燒反應器下部的密相燃燒區，所述的熱解氣化反應器上 還設置有一進氣口和一加料口。生物質在熱解氣化反應器中發生熱解氣化反應，產生的半 焦和熱解氣體進入燃燒反應器完成燃燒過程，從而將生物質的熱解氣化和燃燒分開，具有 高效，安全燃燒的目的。為了充分利用在燃燒反應器中的高溫灰渣，所述的煙氣出口與一旋風分離器相連，高 溫灰渣經旋風分離器的下端連接至熱解氣化反應器內充當熱載體，在旋風分離器的上部設 置有一煙氣出口。 為了降低氮氧化物的排放，所述的燃燒反應器的進氣口為兩個， 一個是設置在燃燒反 應器的底部，氣體由此通入燃燒反應器的密相燃燒區； 一個是設置在燃燒反應器的中部或 上部，氣體由此通入燃燒反應器的稀相燃燒區。所述的旋風分離器的煙氣出口與熱解反應器的進氣口相連。有益效果1、採用熱解氣化反應器與燃燒反應器相組合的燃燒裝置，使生物質的熱 解氣化和燃燒相分離，生物質發生熱解氣化反應生成生物質半焦和熱解氣，然後將生成的 生物質半焦和熱解氣通入燃燒反應器中再燃燒，完成燃燒過程，增長了生物質在爐內的停 留時間，降低了未完全燃燒損失，提高了燃燒效率；2、在燃燒反應器煙氣出口連接旋風 分離器，對燃燒反應器產生的攜帶固體灰渣的煙氣進行氣固分離成固體灰渣和煙氣，固體 灰渣通入熱解氣化反應器作為熱載體，循環利用；3、本實用新型的燃燒方法將生物質的 熱解氣體由熱解反應器引入至燃燒反應器的上部或中部，熱解氣體中含有大量的還原性氣 體如一氧化碳、氫氣等，同時結合燃燒反應器的二個進氣口一、 二次風配比的調整，有利 於降低氮氧化物的排放；4、本實用新型還具有其燃燒適應性廣，不僅可以使用各類生物 質包括秸稈、稻殼、果殼、枝條等農林廢棄物，還可實現煤與生物質的混燒。

圖1是本實用新型裝置示意圖具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型做詳細說明，如圖l所示，它包括燃燒反應器l，在燃 燒反應器l的底部、上中部各設置一進氣口 A和B，燃燒反應器的上部與旋風分離器2相 連，旋風分離器2的頂部設置有煙氣出口 C,旋風分離器2的下端D通入熱解氣化反應器 3中，熱解氣化反應器3還設置有四個口，分別為進氣口F，加料口 E以及與燃燒反應器1 相連的返料連接管G和熱解氣體連接管H，返料連接管G通向燃燒反應器1的下部的密相 燃燒區，熱解氣體連接管H通向燃燒反應器1中部或上部的稀相燃燒區。燃燒時，首先由加料口 E將生物質和鈣基化合物和或高嶺土等添加劑送入熱解氣化反 應器3，進氣口F通以流化介質，生物質和添加劑在熱解氣化反應器3中發生熱解氣化反 應生成半焦和熱解氣；其次將反應後的生物質半焦由返料連接管G進入燃燒反應器1的密 相燃燒區，熱解氣由熱解氣體連接管H引入至燃燒反應器的稀相燃燒區中充分燃燒，鈣基化合物可以選用氧化鈣、氫氧化鈣或碳酸鈣中的一種或多種，燃燒反應器l中燃燒產生的 攜帶固體灰渣的煙氣經旋風分離器2氣固分離成煙氣和固體灰渣，煙氣由出氣口 C送出， 出氣口 C的部分煙氣循環通至熱解氣化反應器3的進氣口 F，分離出來的高溫灰渣送入熱
解氣化反應器3充當熱載體循環使用。在反應過程中，熱解氣化反應器反應溫度為400-800'C，燃燒反應器的反應溫度600 一950'C,最佳的反應溫度為熱解氣化反應器反應溫度500-7501C,燃燒反應器的反應溫 度750—900'C。在熱解氣化反應器中添加鈣基化合物和高嶺土等添加劑，鈣基化合物氧化鈣、氫氧化 鈣或碳酸鈣等與其經過燃燒反應器煅燒生成的氧化鈣可與生物質中的硫和氯反應生成硫 化鈣和氯化鈣，起到吸收和脫除生物質中的硫和氯的作用；此外添加劑中的高嶺土等與生 物質的鹼金屬氯化物和硫酸鹽反應，生成高熔點的矽鋁酸鹽如矽鋁酸鉀、矽鋁酸鈉，從而 抑制低熔點鹼金屬灰渣和氣相鹼金屬氯化物如氯化鉀和氯化鈉產生，實現脫硫固氯的作 用；熱解氣化後生成的生物質半焦及灰渣包括硫化鈣、氯化鈣、矽鋁酸鉀、矽鋁酸鈉等由 連接管進入燃燒反應器下部的密相燃燒區，硫化鈣在氧化性氣氛下轉化為硫酸鈣，由於氯 化鈣不可能和氧氣直接反應釋放出氯氣，而且生物質含硫量低，且床料中含有氧化鈣，生 物質中的硫固化為硫酸鈣，因而脫除二氧化硫的同時，抑制了二氧化硫條件下氯氣的釋放; 另外鹼金屬在循環流化床燃燒反應器中主要以高熔點的矽鋁酸鹽如矽鋁酸鉀、矽鋁酸鈉形 式存在，從而可解決氧化性氣氛下生物質燃燒鹼金屬沉積、腐蝕的問題。
權利要求1、一種生物質流化床燃燒裝置，包括一設置有至少一個進氣口和一煙氣出口的燃燒反應器(1)，其特徵在於它還包含一熱解氣化反應器(3)，所述的熱解氣化反應器(3)通過熱解氣體連接管(H)和返料連接管(G)與燃燒反應器(I)相連，熱解氣體連接管(H)通入燃燒反應器(1)上部或中部的稀相燃燒區，返料連接管(G)通入燃燒反應器(1)下部的密相燃燒區，所述的熱解氣化反應器(3)上還設置有一進氣口(F)和一加料口(E)。
2、 根據權利要求1所述的生物質流化床燃燒裝置，其特徵在於所述的煙氣出口與一 旋風分離器(2)相連，所述的旋風分離器(2)的下端連接至熱解氣化反應器(3)內，在旋風分 離器(2)的上部設置有一煙氣出口(C)。
3、 根據權利要求1或2所述的生物質流化床燃燒裝置，其特徵在於所述的燃燒反應 器的進氣口為兩個， 一個是設置在燃燒反應器(1)底部的(A)，氣體由此通入燃燒反應器(l) 的密相燃燒區； 一個是設置在燃燒反應器(1)中部或上部的(B)，氣體由此通入燃燒反應器(l) 的稀相燃燒區。
4、 根據權利要求1或2所述的生物質流化床燃燒裝置，其特徵在於所述的旋風分離 器(2)的煙氣出口(c)與熱解氣化反應器(3)的進氣口(F)相連。
專利摘要本實用新型公開了一種生物質流化床燃燒裝置，它包括一設置有至少一個進氣口和一煙氣出口的燃燒反應器，它還包含一熱解氣化反應器，熱解氣化反應器通過熱解氣體連接管和返料連接管與燃燒反應器相連，熱解氣體連接管通入燃燒反應器的上部或中部，返料連接管通入燃燒反應器的下部，在熱解氣化反應器上還設置有一進氣口和一加料口；本實用新型燃燒裝置具有高效燃燒且燃燒過程中能有效抑制鹼金屬腐蝕問題等特點。
文檔編號F23G5/30GK201047595SQ20072003741
公開日2008年4月16日 申請日期2007年5月15日 優先權日2007年5月15日
發明者沈來宏, 軍 肖 申請人:東南大學