本发明专利技术属于生物质流化床燃烧领域，并具体公开了一种生物质流化床直燃系统及其脱硝方法，其包括生物质流化床锅炉、旋风分离器、返料反应器、余热锅炉、烟气净化装置和配风装置，生物质流化床锅炉下端设置有第一给料器和排渣管，侧上方设置有脱硝装置；旋风分离器设置在生物质流化床锅炉上端，并与返料反应器相连；返料反应器上端设置有排气管，下端设置有返料管，排气管和返料管均与生物质流化床锅炉连通，返料反应器上还设置有第二给料器；余热锅炉一端与旋风分离器相连，另一端与烟气净化装置相连；配风装置用于给生物质流化床锅炉送风。本发明专利技术针对传统生物质燃烧锅炉内脱硝效率低的问题进行了优化，脱硝效率高，同时降低运行了成本。
A biomass fluidized bed direct combustion system and its denitration method
【技术实现步骤摘要】
一种生物质流化床直燃系统及其脱硝方法
本专利技术属于生物质流化床燃烧领域，更具体地，涉及一种生物质流化床直燃系统及其脱硝方法。
技术介绍
近年来，生物质能源因其储量丰富、低污染和可再生等特点，逐渐成为研究和利用的热点。生物质直燃发电技术具有燃料适应性好、生产规模大、转化效率高、污染排放少等显著优点，是国内外大规模利用生物质能源的主要途径。尤其是在生物质燃料品质波动大，含水率高时，其他生物质能转化利用技术难以实施的情况下，直接燃烧利用具有较大优势。目前列入国家能源局生物质示范项目目录的项目，均要求实现超净排放。生物质原料灰份、硫份含量低，较为容易实现尘、硫的超净排放，而很难达标的环节在氮氧化物的处理上。脱硝环节最主流的两种技术是选择性催化还原(SCR)和非选择性催化还原(SNCR)，一般而言选择性催化还原(SCR)效率更高，但因其成本较高，同时在生物质锅炉上采用SCR易造成催化剂中毒甚至失效，还原剂会造成尾部受热面腐蚀以及堵塞等问题无法达到其经济性效益。而采用非选择性催化还原脱硝(SNCR)虽然相对成本低，但对温度窗口要求严格，炉温波动会造成脱硝效率低，无法达到氮氧化物超净排放要求(要求氮氧化物含量小于50mg/Nm3)。因此，从经济和环保的角度来看，研发低成本高效率的SNCR炉内脱硝系统是生物质燃烧烟气净化技术的发展方向。
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流化床直燃系统及其脱硝方法，其目的在于，将返料反应器和烟气循环系统集成到传统生物质流化床炉内脱硝装置中，提高脱硝反应区温度，从而提高脱硝效率，降低氮氧化物排放量，同时实现烟气循环利用。为实现上述目的，按照本专利技术的一方面，提出了一种生物质流化床直燃系统，包括生物质流化床锅炉、旋风分离器、返料反应器、余热锅炉、烟气净化装置和配风装置，其中：所述生物质流化床锅炉下端设置有第一给料器和排渣管，侧上方设置有脱硝装置；所述旋风分离器设置在所述生物质流化床锅炉上端，并与所述返料反应器相连；所述返料反应器上端设置有排气管，下端设置有返料管，该排气管和返料管均与所述生物质流化床锅炉连通，所述返料反应器上还设置有第二给料器；所述余热锅炉一端与所述旋风分离器相连，另一端与所述烟气净化装置相连；所述配风装置包括第一风机、一次风管道、第二风机、二次风管道和燃尽风管道，其中，所述第一风机通过所述一次风管道给所述生物质流化床锅炉送风，所述一次风管道出口位于所述生物质流化床锅炉下端；所述第二风机分别通过所述二次风管道和燃尽风管道给所述生物质流化床锅炉送风，所述二次风管道出口位于所述生物质流化床锅炉侧面，所述燃尽风管道出口位置高于所述排气管出口，且低于所述脱硝装置出口。作为进一步优选的，所述配风装置还包括循环引风机，其与所述烟气净化装置相连。作为进一步优选的，所述脱硝装置为SNCR脱硝装置，其包括相互连接的尿素储罐、输送泵和双流体喷枪，所述双流体喷枪位于所述生物质流化床锅炉内部。作为进一步优选的，所述烟气净化装置包括相互连接的脱硫塔和除尘器。作为进一步优选的，所述燃尽风管道出口高于排气管出口10mm～20mm，且低于所述双流体喷枪口600mm～800mm。作为进一步优选的，所述返料反应器为底面向下倾斜15°～30°的方体压力容器。按照本专利技术的另一方面，提出了一种生物质流化床直燃系统脱硝方法，具体包括如下步骤：S1部分生物质原料从第一给料器进入生物质流化床锅炉，并在一次风管道送入的一次风和二次风管道送入的二次风作用下燃烧，得到灰渣、烟气和未燃尽的生物质颗粒，其中灰渣通过排渣管排出；S2未燃尽的生物质颗粒经旋风分离器分离后进入返料反应器，同时另一部分生物质原料从第二给料器进入返料反应器，该生物质原料利用未燃尽的生物质颗粒的热量进行气化反应，产生气化气以及焦炭和灰渣，气化气通过排气管进入生物质流化床锅炉的脱硝装置处，并在燃尽风管道输出的燃尽风作用下燃烧，使脱硝装置处温度上升，焦炭和灰渣从返料管进入生物质流化床锅炉底部继续燃烧；S3所述S1中产生的烟气经过脱硝装置处进行炉内脱硝，然后依次经过旋风分离器、余热锅炉和烟气净化装置，得到净化烟气，完成生物质流化床直燃系统脱硝。作为进一步优选的，所述S3中的净化烟气一部分排出，另一部分通过循环引风机后，分别由二次风管道和燃尽风管道送入生物质流化床锅炉。作为进一步优选的，所述S3中净化烟气的15％～20％进入循环引风机，循环引风机中净化烟气的75％～85％通过二次风管道送入生物质流化床锅炉。作为进一步优选的，系统空气过量系数为1.1～1.4，一次风比例为50％～65％，二次风比例为20％～35％，燃尽风比例为5～15％。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.本专利技术针对传统生物质燃烧锅炉内脱硝反应温度低且分布不均匀而导致脱硝效率低的问题进行了优化，将返料反应器集成到生物质流化床炉内脱硝装置中，使脱硝反应区温度到达850℃～1000℃，可实现85％以上的脱硝效率，NOx排放降低至50mg/Nm3以下，满足超低排放要求。2.本专利技术对双流化床燃烧系统进行了优化，保留了其高脱销效率优点的同时，减小了炉膛占地面积，提升了燃烧效率；同时将烟气循环系统集成到生物质流化床炉内脱硝装置中，通过循环引风机实现部分净化烟气循环利用，降低了运行成本。3.本专利技术对燃尽风管道出口位置进行设置，具体高于排气管出口10mm～20mm，且低于双流体喷枪口600mm～800mm，增加了可燃气的停留时间，使其充分燃烧放热。4.本专利技术中的返料反应器未外加辅热装置，其所需热源由锅炉内的床料持续提供，且其内设置有挡板，一方面增加了返料器内生物质的反应时间，另一方面防止气路发生短路现象，提高稳定性。5.本专利技术对系统空气过量系数以及一次风、二次风、燃尽风比例进行限定，以保证生物质原料在低NOx燃烧氛围充分燃烧。附图说明图1为本专利技术实施例生物质流化床直燃系统示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-第一给料器，2-第一风机，3-排渣管，4-生物质流化床锅炉，5-双流体喷枪，6-输送泵，7-尿素储罐，8-一次风管道，9-二次风管道，10-返料管，11-返料反应器，12-第二给料器，13-排气管，14-燃尽风管道，15-旋风分离器，16-余热锅炉，17-脱硫塔，18-除尘器，19-循环引风机，20-第二风机。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。本专利技术实施例提供的一种生物质流化床直燃系统，如图1所示，包括生物质流化床锅炉4、旋风分离器15、返料反应器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生物质流化床直燃系统，其特征在于，包括生物质流化床锅炉(4)、旋风分离器(15)、返料反应器(11)、余热锅炉(16)、烟气净化装置和配风装置，其中：/n所述生物质流化床锅炉(4)下端设置有第一给料器(1)和排渣管(3)，侧上方设置有脱硝装置；所述旋风分离器(15)设置在所述生物质流化床锅炉(4)上端，并与所述返料反应器(11)相连；所述返料反应器(11)上端设置有排气管(13)，下端设置有返料管(10)，该排气管(13)和返料管(10)均与所述生物质流化床锅炉(4)连通，所述返料反应器(11)上还设置有第二给料器(12)；所述余热锅炉(16)一端与所述旋风分离器(15)相连，另一端与所述烟气净化装置相连；/n所述配风装置包括第一风机(2)、一次风管道(8)、第二风机(20)、二次风管道(9)和燃尽风管道(14)，其中，所述第一风机(2)通过所述一次风管道(8)给所述生物质流化床锅炉(4)送风，所述一次风管道(8)出口位于所述生物质流化床锅炉(4)下端；所述第二风机(20)分别通过所述二次风管道(9)和燃尽风管道(14)给所述生物质流化床锅炉(4)送风，所述二次风管道(9)出口位于所述生物质流化床锅炉(4)侧面，所述燃尽风管道(14)出口位置高于所述排气管(13)出口，且低于所述脱硝装置出口。/n...
【技术特征摘要】
1.一种生物质流化床直燃系统，其特征在于，包括生物质流化床锅炉(4)、旋风分离器(15)、返料反应器(11)、余热锅炉(16)、烟气净化装置和配风装置，其中：
所述生物质流化床锅炉(4)下端设置有第一给料器(1)和排渣管(3)，侧上方设置有脱硝装置；所述旋风分离器(15)设置在所述生物质流化床锅炉(4)上端，并与所述返料反应器(11)相连；所述返料反应器(11)上端设置有排气管(13)，下端设置有返料管(10)，该排气管(13)和返料管(10)均与所述生物质流化床锅炉(4)连通，所述返料反应器(11)上还设置有第二给料器(12)；所述余热锅炉(16)一端与所述旋风分离器(15)相连，另一端与所述烟气净化装置相连；
所述配风装置包括第一风机(2)、一次风管道(8)、第二风机(20)、二次风管道(9)和燃尽风管道(14)，其中，所述第一风机(2)通过所述一次风管道(8)给所述生物质流化床锅炉(4)送风，所述一次风管道(8)出口位于所述生物质流化床锅炉(4)下端；所述第二风机(20)分别通过所述二次风管道(9)和燃尽风管道(14)给所述生物质流化床锅炉(4)送风，所述二次风管道(9)出口位于所述生物质流化床锅炉(4)侧面，所述燃尽风管道(14)出口位置高于所述排气管(13)出口，且低于所述脱硝装置出口。
2.如权利要求1所述的生物质流化床直燃系统，其特征在于，所述配风装置还包括循环引风机(19)，其与所述烟气净化装置相连。
3.如权利要求1所述的生物质流化床直燃系统，其特征在于，所述脱硝装置为SNCR脱硝装置，其包括相互连接的尿素储罐(7)、输送泵(6)和双流体喷枪(5)，所述双流体喷枪(5)位于所述生物质流化床锅炉(4)内部。
4.如权利要求1所述的生物质流化床直燃系统，其特征在于，所述烟气净化装置包括相互连接的脱硫塔(17)和除尘器(18)。
5.如权利要求3所述的生物质流化床直燃系统，其特征在于，所述燃尽风管道(14)出口高于排气管(13)出口10mm～20mm，且低于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张世红，罗俊伟，张雄，王信诚，刘省标，廖新杰，向家涛，王贤华，杨海平，陈汉平，吴晓松，杨文海，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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