一种生物质气化燃烧及脱硝一体化系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种生物质气化燃烧及脱硝一体化系统及工艺，该系统包括生物质气化燃烧单元、还原气处理单元、还原气脱硝单元，生物质气化燃烧单元中生物质气化炉的气体出口连接燃烧炉的燃料进口；还原气处理单元中生物质气化炉的气体出口还连接还原气净化装置；燃烧炉的烟气出口连接余热锅炉的烟气进口，还原气净化装置的出口连接余热锅炉的侧壁进口，还原气净化装置的出口还连接低温脱硝装置的进口，余热锅炉的烟气出口也连接低温脱硝装置的进口，低温脱硝装置的进口设有加热装置，低温脱硝装置的出口连接低温等离子体设备。本发明专利技术能够大大提高生物质类废弃物的气化燃烧后的脱硝效率，从而实现生物质类废弃物的气化燃烧清洁能源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质气化燃烧及脱硝一体化系统及工艺
本专利技术涉及生物质气化燃烧与烟气脱硝
，具体涉及一种生物质气化燃烧及脱硝一体化系统及工艺。
技术介绍
近年来，生物质气化技术作为一种新能源的处理技术发展迅速，国家对环保的政策要求也是日趋严格，全面实现烟气超低排放势在必行。目前主流的燃烧烟气氮氧化物的控制方法仍然是沿用传统的燃煤锅炉的SNCR(选择性非催化还原法)和SCR(选择性催化还原法)，然而这两种方法都涉及到还原剂(尿素、氨水等)使用，还原剂使用量大，且存在氨基还原剂储存过程中的泄露和后续氨逃逸等问题。同时，氨基还原剂进行低温SCR脱硝时，烟气中的SO2和还原剂氨气易生成硫酸氢氨、硫酸铵等物质吸附在催化剂的表面，造成催化剂孔隙结构堵塞，催化剂活性减弱甚至丧失。再者，生物质灰中含有K、Na、Mg、Ca等碱金属物质吸附在催化剂表面，易造成催化剂碱中毒。针对以上问题，为实现生物质类废弃物的气化燃烧清洁能源化利用，急需一种生物质气化燃烧及脱硝一体化系统及工艺。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提供一种生物质气化燃烧及脱硝一体化系统，采用生物质气化气作为脱硝技术中的还原气代替常规使用的氨基还原气，避免氨气泄露、逃逸等问题的同时保证脱硝效果，从而实现生物质类废弃物的气化燃烧清洁能源化利用。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种生物质气化燃烧及脱硝一体化系统，包括生物质气化燃烧单元、还原气处理单元、还原气脱硝单元及低温等离子体设备；所述生物质气化燃烧单元包括生物质气化炉、燃烧炉，生物质气化炉的气体出口连接燃烧炉的燃料进口；所述还原气处理单元包括还原气净化装置，所述还原气净化装置为去除生物质气化炉气化产生的生物质气中含有的杂质的装置，生物质气化炉的气体出口还连接还原气净化装置；所述还原气脱硝单元包括余热锅炉、低温脱硝装置，所述低温脱硝装置为内部脱硝催化剂为低温脱硝催化剂的脱硝装置，燃烧炉的烟气出口连接余热锅炉的烟气进口，还原气净化装置的出口连接余热锅炉的侧壁进口，还原气净化装置的出口还连接低温脱硝装置的进口，余热锅炉的烟气出口也连接低温脱硝装置的进口，低温脱硝装置的进口设有加热装置，低温脱硝装置的出口连接低温等离子体设备。生物质经过生物质气化炉热解气化后产生的生物质气中含有气化燃气(包括CO、H2、CH4等)、不燃气体(例如CO2、N2等)及杂质(例如飞灰、焦油等)。本专利技术直接利用气化燃气的还原性，能够在余热锅炉中还原燃烧炉产生烟气中的氮氧化物，从而实现一次脱硝。然而，生物质气中含有飞灰、焦油等杂质，若直接将还原气利用，则在输送过程飞灰、焦油等杂质会沉降附着在管路内侧，长期运行容易导致输送管路、设备堵塞等问题。因而本专利技术在生物质气通入余热锅炉及低温脱硝装置前，先经过还原气净化装置去除生物质气中的飞灰、焦油等杂质，防止生物质气中携带的焦油和飞灰等杂质冷凝在容器及管路中造成的设备堵塞等问题。由于余热锅炉能够将高温气体冷却至175～230℃，低温脱硝催化剂的起活温度为150℃，符合设计要求。然而在长期运行过程中，由于生物质燃烧后的烟气中含有K、Na、Mg、Ca等碱金属物质，而这些物质与烟气中硫氧化物/氨气等接触反应生成硫酸盐/铵盐等晶体物质会附着在催化剂表面，从而降低催化剂的比表面积，脱硝率降低。因而本专利技术在低温脱硝装置的进口设有加热装置，一是起炉停炉过程中烟气温度较低(160℃以下)时，升高温度满足催化剂脱硝要求；二是定期将烟气温度升高至300～350℃运行5～8h对催化剂进行维护，将附着在催化剂表面的硫酸盐/铵盐等物质加热挥发，释放催化剂被杂质物质占据的活性位点，保证脱硝效果的同时延长催化剂的使用寿命，以提高二次脱硝效率。本专利技术通过等离子体对二次脱硝后的烟气进行进一步处理，能够更进一步脱硝，同时减少燃烧生物质过程中产生的有毒有害气体的排放。本专利技术通过生物质气余热锅炉内的一次高温脱硝、低温脱硝催化剂的二次催化脱硝及低温等离子体的辅助处理，大大提高了生物质燃料的脱硝效率，实现生物质类废弃物的气化燃烧清洁能源化利用。本专利技术的目的之二是提供一种生物质气化燃烧及脱硝一体化工艺，提供上述一体化系统，将生物质加入至生物质气化炉进行热解反应后获得生物质气，生物质气一部分进入燃烧炉进行燃烧，另一部分经过还原气净化装置去除杂质获得还原气，燃烧炉排出的烟气与一部分还原气在余热锅炉中进行高温还原一次脱硝，余热锅炉排出的烟气与另一部分还原气混合后进入低温脱硝装置，在低温催化剂的作用下进行催化还原二次脱硝，低温脱硝装置排出的气体采用低温等离子体进行进一步处理。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术不使用氨基还原剂对氮氧化物进行还原，因此不存在氨气泄露、逃逸等问题。2.本专利技术对生物质气进行多级利用，实现生物质气化燃烧脱硝一体化，工艺简单。3.本专利技术采用等离子体工艺对烟气进行辅助处理，达到进一步脱硝的同时减少燃烧过程中产生的有毒有害气体等的排放。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术的一体化系统的结构示意图；其中，Ⅰ、生物质气化燃烧单元，Ⅱ、还原气处理单元，Ⅲ、还原气脱硝单元，1、生物质气化炉，2、燃烧炉，3、两级燃料管路，4、燃烧炉配风室，5、循环烟气管路，6、还原气净化装置，7、还原气储存装置，8、余热锅炉，9、脱硝还原气输送管路，10、旋风除尘器，11、低温脱硝装置，12、加热装置，13、布袋除尘器，14、低温等离子体设备，15、脱硫塔。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。本申请中所述高温脱硝中的高温是指不低于900℃的温度。本申请中所述低温脱硝中的低温是指低于400℃的温度。本申请中所述低温等离子体是等离子体的一种，其电子温度远大于离子温度，电子温度可达上万度，而离子和中性粒子的温度却可低至室温，因而整个体系的表观温度较低，因此称为低温等离子体。而高温等离子体的电子温度等于离子温度，即体系温度可达上万度。本申请所述的低温脱硝催化剂是指钒钛基为主的钒-钛-钨系列脱硝催化剂或钒-钛-钼系列脱硝催化剂，该种催化剂在低温下具有高活性、高比表的优势，具有良好的抗硫抗水侵蚀效果，能有效避免催化剂孔道堵塞，延长催化剂寿命。且该低温催化剂的起活温度在150℃，200℃的脱硝率可达到90％以上，满足工艺设计。例如：钒-钛-钨系列低温催化剂，活性组分种类：V-W-Ti，活性组分含量0.5～3.0％，载体为TiO2，载体成分在80～85％，最低使用温度为180℃，轴向抗压强度≥2.0MPa，径向抗压强度≥0.4MPa，磨损率≤0.15％/kg，硬化端长度为20mm。本申请所述的还原气为不含杂质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质气化燃烧及脱硝一体化系统，其特征是，包括生物质气化燃烧单元、还原气处理单元、还原气脱硝单元及低温等离子体设备；所述生物质气化燃烧单元包括生物质气化炉、燃烧炉，生物质气化炉的气体出口连接燃烧炉的燃料进口；所述还原气处理单元包括还原气净化装置，所述还原气净化装置为去除生物质气化炉气化产生的生物质气中含有的杂质的装置，生物质气化炉的气体出口还连接还原气净化装置；所述还原气脱硝单元包括余热锅炉、低温脱硝装置，所述低温脱硝装置为内部脱硝催化剂为低温脱硝催化剂的脱硝装置，燃烧炉的烟气出口连接余热锅炉的烟气进口，还原气净化装置的出口连接余热锅炉的侧壁进口，还原气净化装置的出口还连接低温脱硝装置的进口，余热锅炉的烟气出口也连接低温脱硝装置的进口，低温脱硝装置的进口设有加热装置，低温脱硝装置的出口连接低温等离子体设备。

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化燃烧及脱硝一体化系统，其特征是，包括生物质气化燃烧单元、还原气处理单元、还原气脱硝单元及低温等离子体设备；所述生物质气化燃烧单元包括生物质气化炉、燃烧炉，生物质气化炉的气体出口连接燃烧炉的燃料进口；所述还原气处理单元包括还原气净化装置，所述还原气净化装置为去除生物质气化炉气化产生的生物质气中含有的杂质的装置，生物质气化炉的气体出口还连接还原气净化装置；所述还原气脱硝单元包括余热锅炉、低温脱硝装置，所述低温脱硝装置为内部脱硝催化剂为低温脱硝催化剂的脱硝装置，燃烧炉的烟气出口连接余热锅炉的烟气进口，还原气净化装置的出口连接余热锅炉的侧壁进口，还原气净化装置的出口还连接低温脱硝装置的进口，余热锅炉的烟气出口也连接低温脱硝装置的进口，低温脱硝装置的进口设有加热装置，低温脱硝装置的出口连接低温等离子体设备。2.如权利要求1所述的系统，其特征是，燃烧炉设有多级燃料进口，生物质气化炉的气体出口通过多级燃料管路连接燃烧炉的多级燃料进口，一级燃料管路对应一级燃料进口。3.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述生物质气化燃烧单元还包括燃烧炉配风室，燃烧炉设有多级助燃风进口，燃烧炉配风室通过多级配风管路连接燃烧炉的多级助燃风进口，一级配风管路对应一级助燃风进口。4.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述还原气处理单元还包括还原气储存装置，还原气净化装置的出口经过还原气储存装置连接余热锅炉烟气进口、低温脱硝装置的进口。5.如权利要求1所述的系统，其特征是，余热锅炉出口与低温脱硝装置进口之间设有旋风除尘器，且旋风除尘器安装在低温脱硝装置的进口和与低温脱硝装置的进口连接的还原气净化装置的出口之间。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兆远，沙响玲，于圣涛，徐鹏举，张兆玲，董磊，
申请(专利权)人：山东百川同创能源有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37