一种生物质气化产物与煤共燃烧的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种生物质气化产物与煤共燃烧的系统及方法，该系统包括生物质气化装置、生物质气化产物分离输送装置和锅炉共燃烧装置，生物质气化装置以生物质为原料，并利用该生物质原料得到生物质气化产物，生物质气化产物包括生物质焦和气态产物；生物质气化产物分离输送装置用于将生物质气化产物分离并输送到锅炉共燃烧装置中与煤共燃；锅炉共燃烧装置用于将生物质气化装置中得到的生物质气化产物与煤在锅炉中共燃；所述方法采用所述系统实现生物质气化产物与煤的共燃烧。本发明专利技术通过将生物质气化得到的固、气、液产物分离，充分利用了生物质原料气化得到的所有产物，提高了常规生物质与煤共燃锅炉的发电效率，减少了污染物和温室气体的排放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源利用
，更具体地，涉及一种生物质气化产物与煤共燃烧的系统及方法。
技术介绍
燃煤发电的大量采用导致每年排放大量的二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳气体，这些污染物的排放及由其形成的酸雨造成的损失约占GDP总量的8％，而且二氧化碳的大量排放造成了严重的温室效应，导致全球气温升高，极端天气愈加频繁。因此，加快能源结构调整，降低煤炭使用量刻不容缓。中国是一个农业大国，每年的农林废弃物产量巨大，大量农业秸秆采用的是田间焚烧处理方法，产生大量的PM2.5颗粒并造成了大量资源的浪费。与化石能源相比，生物质具有资源丰富、低污染、低灰和可再生的特点，燃用生物质发电可以显著的降低二氧化硫、氮氧化物、重金属和二氧化碳的排放。将现有的燃煤锅炉进行改造，掺烧生物质可以显著降低污染物排放，并在发电规模、燃烧效率和运行稳定等方面有明显的优势。但是，由于生物质种类繁多，物理化学特性各不相同，普通的共燃方式对燃料适应性差，输送生物质及生物质前处理困难，大规模推广共燃技术仍然存在问题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种生物质气化产物与煤共燃烧的系统及方法，其利用生物质气化产物与煤共燃的低氮燃烧技术，将各种生物质原料进行热解和气化，产生生物质焦、生物油、气
化气三种产物，可将性质差别较大的生物质转化为性质较为统一的气化产物，有效地解决了锅炉对于原料适应性的限制，同时，将生物质颗粒转化为气、液、固三态产物，分别投入锅炉共燃，显著提高了生物质的利用效率与共燃效果，充分利用气化产物的燃烧特性，降低了烟气中氮氧化物的含量，达到提高锅炉原料适应性、降低污染物排放的目的。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种生物质气化产物与煤共燃烧的系统，其特征在于，该系统包括生物质气化装置、生物质气化产物分离输送装置和锅炉共燃烧装置，其中：所述生物质气化装置以生物质为原料，并利用该生物质原料得到生物质气化产物，所述生物质气化产物包括生物质焦和气态产物；所述生物质气化产物分离输送装置用于将生物质气化产物分离并输送到锅炉共燃烧装置中与煤共燃；所述锅炉共燃烧装置用于将生物质气化装置中得到的生物质气化产物与煤在锅炉中共燃。作为进一步优选的，所述生物质气化装置包括生物质进料器和气化反应炉，所述生物质进料器与气化反应炉相连，其用于将生物质原料输送至气化反应炉中；所述气化反应炉作为生物质原料气化反应的容器，其底部与锅炉共燃烧装置中的锅炉尾部相连，以此直接利用锅炉尾部的高温烟气为气化反应炉提供气化反应所需的能量、O2和CO2。作为进一步优选的，所述气化反应炉与锅炉共燃烧装置中的锅炉通过高温烟气管道相连，该高温烟气管道上设置有风机，以便于抽取锅炉中的高温烟气。作为进一步优选的，所述锅炉共燃烧装置包括锅炉以及与锅炉尾部相连的烟囱。作为进一步优选的，所述生物质气化产物分离输送装置包括气固分离器、生物油液化分离器和磨煤机，所述气固分离器将离开气化反应炉的气
态产物进行分离获得固体颗粒，该固体颗粒与生物质焦及煤混合后并经磨煤机磨制后喷入锅炉的炉膛中共燃，以利用生物质焦的异相还原特性，还原煤粉燃烧过程中产生的氮氧化物，进而降低烟气中氮氧化物的排放；所述生物油液化分离器将经过分离的气态产物进行冷凝以获得生物油和气化气，所述生物油收集在生物油收集器中。作为进一步优选的，所述气化气作为再燃燃料喷入锅炉炉膛中部的再燃区，以形成还原区，将燃煤生成的氮氧化物还原成N2，进而降低氮氧化物的生成，减少燃烧烟气中氮氧化物的含量。作为进一步优选的，所述生物油作为再燃燃料喷入锅炉炉膛中部的再燃区，以形成还原区，将煤燃烧形成的氮氧化物还原成N2，进而降低锅炉NOX的排放量；或将生物油通入锅炉的一次风口内，以作为锅炉的点火用油；或将生物油通入锅炉的一次风口和二次风口内，以作为锅炉的稳燃用油，进而实现生物质能源的高效梯级利用。作为进一步优选的，所述高温烟气的温度为100℃～1200℃，组成成分为5％O2、14％CO2、15％H2O、65.8％氮气和0.2％的氮氧化物与硫氧化物。按照本专利技术的另一方面，提供了一种生物质气化产物与煤共燃烧的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、利用生物质气化装置以生物质为原料得到生物质气化产物，生物质气化产物包括生物质焦和气态产物；S2、利用生物质气化产物分离输送装置将生物质气化产物分离并输送到锅炉共燃烧装置中；S3、利用锅炉共燃烧装置将生物质气化装置中得到的生物质气化产物与煤在锅炉中共燃。作为进一步优选的，步骤S1包括如下子步骤：S11、开启连通生物质气化装置和锅炉共燃烧装置的高温烟气管道，向生物质气化装置中输送气化反应所需的能量、O2和CO2；S12、生物质原料经生物质进料器连续的输送到生物质气化装置中，并快速气化以得到生物质焦和气态产物；步骤S2包括如下子步骤：S21、将气态产物中固体颗粒进行分离，收集固体颗粒，并将生物质气化装置中的生物质焦分离出来，将固体颗粒和生物质焦混合后再与煤混合，然后输送至锅炉共燃烧装置中共燃；S22、将分离的气态产物进行冷凝分离获得生物油和气化气，将生物油和气化气分别输送到锅炉共燃烧装置中。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本专利技术系统将生物质原料在共燃之前，先进行气化处理，得到气、固、液三种气化产物，根据三种产物的物理化学特性的不同，以分别适合这三态产物的共燃方式投入到锅炉中与煤共燃，以将特性差别较大的不同生物质转化为差别较小的三态产物，充分利用了生物质原料气化得到的所有产物，达到高效利用生物质能，提高常规生物质与煤共燃锅炉的发电效率，提高了锅炉对生物质的适应性，减少煤的使用,减少污染物和温室气体的排放，最终达到保护环境和碳减排的目的。2.本专利技术中改变气化反应炉中的反应条件基本不会对随后的共燃产生明显影响，在使用不同生物质原料时，不需要对锅炉进行改动，只需对气化反应条件进行修改，有效解决了锅炉对于原料适应性的限制问题。3.本专利技术中，气化气和生物油喷入到再燃区，提供还原性气氛，降低氮氧化物的生成，同时生物质自身氮含量较低，可有效降低燃烧烟气中的氮氧化物含量。4.本专利技术中，利用生物油代替柴油和重油作为锅炉点火和稳燃用油，实现生物质能源的高效梯级利用；此外，对于煤粉锅炉而言，形状不一且不宜磨碎的生物质很难直接输送入煤粉炉内，本专利技术采用固定床式的气化
炉，可以将切碎的物料直接输送至气化炉，解决了物料送入问题。附图说明图1是本专利技术实施例的生物质气化产物与煤共燃烧系统的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，本专利技术实施例提供的一种生物质气化产物与煤共燃烧的系统，其主要包括生物质气化装置A、生物质气化产物分离输送装置B和锅炉共燃烧装置C，其中，生物质气化装置A以生物质为原料，并利用生物质原料得到生物质气化产物，生物质气化产物主要包括生物质焦和气态产物；生物质气化产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质气化产物与煤共燃烧的系统，其特征在于，该系统包括生物质气化装置(A)、生物质气化产物分离输送装置(B)和锅炉共燃烧装置(C)，其中：所述生物质气化装置(A)以生物质为原料，并利用该生物质原料得到生物质气化产物，所述生物质气化产物包括生物质焦和气态产物；所述生物质气化产物分离输送装置(B)用于将生物质气化产物分离并输送到锅炉共燃烧装置(C)中与煤共燃；所述锅炉共燃烧装置(C)用于将生物质气化装置中得到的生物质气化产物与煤在锅炉中共燃。

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化产物与煤共燃烧的系统，其特征在于，该系统包括生物质气化装置(A)、生物质气化产物分离输送装置(B)和锅炉共燃烧装置(C)，其中：所述生物质气化装置(A)以生物质为原料，并利用该生物质原料得到生物质气化产物，所述生物质气化产物包括生物质焦和气态产物；所述生物质气化产物分离输送装置(B)用于将生物质气化产物分离并输送到锅炉共燃烧装置(C)中与煤共燃；所述锅炉共燃烧装置(C)用于将生物质气化装置中得到的生物质气化产物与煤在锅炉中共燃。2.根据权利要求1的生物质气化产物与煤共燃烧的系统，其特征在于，所述生物质气化装置(A)包括生物质进料器(1)和气化反应炉(2)，所述生物质进料器(1)与气化反应炉(2)相连，其用于将生物质原料输送至气化反应炉(2)中；所述气化反应炉(2)作为生物质原料气化反应的容器，其底部与锅炉共燃烧装置(C)中的锅炉尾部相连，以此直接利用锅炉尾部的高温烟气为气化反应炉提供气化反应所需的能量、O2和CO2。3.根据权利要求2的生物质气化产物与煤共燃烧的系统，其特征在于，所述气化反应炉(2)与锅炉共燃烧装置(C)中的锅炉通过高温烟气管道(14)相连，该高温烟气管道(14)上设置有风机(13)，以便于抽取锅炉中的高温烟气。4.根据权利要求3的生物质气化产物与煤共燃烧的系统，其特征在于，所述锅炉共燃烧装置(C)包括锅炉(6)以及与锅炉(6)尾部相连的烟囱(7)。5.根据权利要求1的生物质气化产物与煤共燃烧的系统，其特征在于，所述生物质气化产物分离输送装置(B)包括气固分离器(3)、生物油液
\t化分离器(4)和磨煤机(11)，所述气固分离器(3)将离开气化反应炉的气态产物进行分离获得固体颗粒，该固体颗粒与生物质焦及煤混合后并经磨煤机(11)磨制后喷入锅炉(6)的炉膛中共燃，以利用生物质焦的异相还原特性，还原煤粉燃烧过程中产生的氮氧化物，进而降低烟气中氮氧化物的排放；所述生物油液化分离器(4)将经过分离的气态产物进行冷凝以获得生物油和气化气，所述生物油收集在生物油收集器(5)中。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：向军，熊哲，汪一，胡松，苏胜，江龙，孙依，唐浩，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42