结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统技术方案

本发明专利技术涉及用于从燃料中去除产灰成分的锅炉用燃料生产系统，更具体涉及从草本类、木质类、藻类生物质中，通过物理、化学方法来去除在锅炉运行时对反应器壁面、热交换器等传热面引起结垢、结渣、高温腐蚀、炉渣的产生等不良影响的产灰成分，将去除后的固相成分作为固体燃料应用于单燃或者共燃中，并且对含有产灰成分的液相成分应用了利用包括酸处理、碱处理、热水处理、膜过滤、离子交换、凝聚、吸附、离心分离的方法来进行水处理的去除产灰成分的锅炉用燃料生产系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统
本专利技术涉及用于从燃料中去除产灰成分的锅炉用燃料生产系统，更具体涉及从草本类、木质类、藻类生物质中，通过物理、化学方法来去除在锅炉运行时对反应器壁面、热交换器等传热面引起结垢(fouling)、结渣(slagging)、高温腐蚀、炉渣(clinker)的产生等不良影响的产灰成分，将去除后的固相成分作为固体燃料应用于单燃或者共燃中，并且对含有产灰成分的液相成分应用了利用包括酸处理、碱处理、热水处理、膜过滤、离子交换、凝聚、吸附、离心分离来进行水处理的方法的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的锅炉用燃料生产系统。
技术介绍
基于化石燃料的能源是二氧化碳产生量最多的主要原因，并且是对地球温暖化问题竞争力最差的能源。所以可再生能源利用和推广成为现阶段能源资源的世界焦点。主要原因是相对于现有的石油、煤炭等化石燃料二氧化碳的排放减少，是可对应地球温暖化及气候变化的能源资源。随着在国内化石燃料的枯竭和根据作为国际条约的气候变化协议要求温室气体的减排，对建设有规定的规模(500MW)以上的发电设备(除了可再生能源设备)的发电厂(供应义务者)制定按总发电量的规定的比率利用可再生能源发电的可再生能源义务制度(RenewablePortfolioStandard；RPS)，法制规定对于没有执行的所述义务供应量部分根据供应认证书平均交易价格的150％以内，考虑不执行理由、不执行次数等可进行罚款。于是，为了供应可再生能源而得到认证，作为证明电厂利用可再生能源设备生产并供应电的认证书，供应义务者可以购买可再生能源供应认证书充当义务供应量，在供应认证书发行对象设备以供应MHh基准的可再生能源电量乘于加权值来给予可再生能源供应认证书(REC,RenewableEnergyCertificate)，按可再生能源的加权值是考虑了对环境、技术开发及产业活性化所起的影响，发电成本，资源潜在量，对温室气体减排所起的效果等，由政府制定并每三年重新检讨。于是，大型煤燃烧电厂为了达到所述可再生能源供应义务比重，作为煤炭的二氧化碳的减排电厂连接和改善方案，进行了煤气化发电(IntegratedGasificationCombinedCycle；IGCC)、超超临界(UltraSupercritical,USC)技术、CO2捕集和储藏技术等洁净煤技术(CleanCoalTechnology,CCT)及生物质(bio-mass)共燃等，但是还是存在不少从根本上要解决的问题和需要改善的部分。特别是，在共燃生物质时，因为燃烧比煤炭低热值的生物质而具有导致发电效率下降的问题。并且，为了共燃而投入的生物质和煤炭的燃烧特性不同，所以在以煤炭作为对象原料设计的现有发电设备内出现多段燃烧而导致出现设备运行上的问题。并且，存在生物质内的无机成分包含的金属成分所造成的结垢或者结渣等问题。为了解决这些问题在先研究中做了有关利用煤炭中混合油类生物质的混合燃料技术开发。如此单纯把煤炭和油类生物质混合的燃料，一般是在煤炭表面涂覆油类或者细孔中含浸一些油类。但是因为油类本身的低表面张力和油类生物质和煤炭表面的结合力的缺乏，煤炭和油类生物质各自维持固有的燃烧特性，其结果表现出不同的燃烧特性。于是利用在电厂时，在燃烧器前端因为油类的低温燃烧规律而优先过量消耗氧气，以至于阻碍煤炭的燃烧而未燃碳(unburnedcarbon)的量增加，发电效率降低。并且，生物质内灰的代表性凝聚现象主要是在粉煤燃烧炉中各燃烧炉辐射面及对流传达面发生的结渣(slagging)和炉渣(clinker)、结垢(fouling),流化床燃烧炉的灰凝聚(agglomeration)等。可能会发生电厂过热蒸汽管高温氯腐蚀，因省煤器管堵灰现象的流速变化导致的磨损，流化床燃烧器流动砂所引起的管道磨损，吹灰机的机械磨损，若燃料成份内的无机成分钾和氯成分在燃烧过程中通过化学结合生成KCl，因为KCl(熔融温度776℃)是粘性强的物质而容易粘贴，被认为可加速因氯反应的等腐蚀。如果在燃烧炉发生这种现象，不仅是降低工艺效率的主要原因，若这种现象加深时最终会导致停止运行，以至带来重大的经济损失。灰凝聚现象一般是受灰(ash)成分、温度、粒度、气体环境、运行条件等影响，特别是在高温中若灰的一部分熔融，这种现象会加速进行。另外，为了对应所述问题而调查多篇已知文献结果如下。日本公开专利特开2016-125030号中公开了，把植物微粒化后浸泡在常压水中，再把浸泡在常压水中的植物脱水，把脱水后的植物作为燃料，把脱水得到的溶液作为肥料的植物性生物燃料的改质方法。日本公开专利特开平11-240902号中公开了，在80度以上140度以下温度、pH值为2至7的条件下，利用水性介质从包含半纤维素的原料中提取水溶性半纤维素，把其提取液浓缩至1.5倍以上，再去除不溶性物质为特点的水溶性半纤维素制造方法。日本授权专利第2688509号中公开了，水洗麦渣去除水溶性物质后，用0.1～0.4碱水溶液处理，把半纤维素主要组成部分溶解在碱水溶液，利用膜及离子交换树脂精制为特点的半纤维素提取精制方法。韩国授权专利第10-0476239号中公开了，从稻壳中制造水溶性及不溶性半纤维素方法。制造方法主要包括如下工序。(1)从稻壳中去除蛋白质及稻壳洗涤工序；(2)用0.5至1M浓度的氢氧化钠溶液提取及过滤稻壳工序；(3)往在(2)阶段得到的碱提取液里添加磷酸而降低pH，沉淀回收半纤维素的工序；(4)从(3)阶段得到的沉淀物再用磷酸或者用乙二酰洗涤后通过草酸盐-高锰酸钾(oxalate-potassiumpermanganate)处理的脱色工序；(5)从上阶段得到的脱色半纤维素通过溶液的pH调节可选择分离水溶性及不溶性半纤维素，在回收水溶性半纤维素时可添加磷酸沉淀分离或者添加钙转化成不溶性物质后回收的工序；(6)通过所述一系列连续工序得到的水溶性及不溶性半纤维素通过自然干燥或者喷雾干燥得到粉末后，再研磨后通过规定的大小的筛网得到微细粉末的工序。韩国专利公报第10-0413384号中公开了，水溶性膳食纤维的制造方法。主要包括如下工序。(i)从玉米皮中去除淀粉及蛋白质的工序；(ii)把去除淀粉及蛋白质的玉米皮用碱液提取后再用滤布过滤工序；(iii)把从(ii)阶段得到的碱提取液用纤维素酶及纤维二糖酶处理进行反应工序；(iv)把从(iii)阶段得到的酶反应液用吸附剂处理后通过膜过滤而得到过滤液的工序；(v)精制所述过滤液的工序。韩国专利公报第10-1457470号中公开了，改善纸力的造纸方法。包括如下工序。a)从生物质提取半纤维素的阶段；b)从半纤维素提取液沉淀分离半纤维素的阶段；及c)把所述分离半纤维素投入造纸工序阶段。韩国专利公报第10-0872358号中公开了，利用二段浓缩脱水的脱水方法和装置。主要包括如下。把混合有污泥的废水通过主轴的内部空间投入到旋转器内部的第一阶段；回转旋转轴把从第一阶段流入的废水利用离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，包括：/n反应器本体(100)，用低温催化剂处理被供应的原料，以便从该原料中最大限度地分离产灰成分；/npH调节槽(400)，用于向所述反应器本体供应低温催化液；/n洗涤水储藏槽(500)，用于向所述反应器本体供应洗涤水；以及/n原料注入装置(700)，用于向所述反应器本体注入原料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，包括：
反应器本体(100)，用低温催化剂处理被供应的原料，以便从该原料中最大限度地分离产灰成分；
pH调节槽(400)，用于向所述反应器本体供应低温催化液；
洗涤水储藏槽(500)，用于向所述反应器本体供应洗涤水；以及
原料注入装置(700)，用于向所述反应器本体注入原料。


2.根据权利要求1所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
所述反应器本体包括：
脱水压力机(200)，对于反应后的所述原料进行加压；
移送压力机(300)，对于加压后的所述原料进行移送。


3.根据权利要求2所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
包括金属离子分离装置(600)，该金属离子分离装置(600)用于分离从所述反应器本体排出的脱水液中的金属离子。


4.根据权利要求3所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
当被供应的所述低温催化液及/或者所述洗涤水符合与所述原料的规定的反应条件时，所述反应器本体进行爆气搅拌运行。


5.根据权利要求3所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
当符合规定的反应结束条件时，所述反应器本体进行用所述脱水压力机分离所述原料和脱水液的一次脱水。


6.根据权利要求5所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
对分离出所述脱水液的所述原料进行爆气搅拌洗涤。


7.根据权利要求6所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
进行用于分离被洗涤的所述原料和洗涤液的二次脱水。


8.根据权利要求5所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
当通过了所述金属离子分离装置的所述脱水液处于规定的金属离子浓度以下时，将该脱水液供应到所述pH调节槽。


9.根据权利要求7所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
当所述洗涤液的金属离子浓度处于规定的浓度以上时，将该洗涤液供应到所述金属离子分离装置，而当所述洗涤液的金属离子浓度小于规定的浓度时，将该洗涤液供应到所述洗涤水储藏槽。


10.根据权利要求4所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
被供应到所述反应器本体的所述低温催化液及/或者所述洗涤水与所述原料的质量比是1.05：1至10：1。


11.根据权利要求3所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
所述金属离子分离装置利用离子交换树脂及/或者膜来分离离子成分。


12.根据权利要求8所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
所述脱水液在被供应到pH调节槽之前，能够被供应到用于生成有机酸的有机酸储藏槽。


13.根据权利要求7所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
所述原料通过所述移送压力机被移送到燃料处理装置(800)。


14.根据权利要求8所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
包含未能通过所述金属离子分离装置的金属离子的脱水液被分离并供应到阳离子储藏槽和阴离子储藏槽。


15.根据权利要求7所述的结合脱水洗涤工艺的低温条件下去除生物质内产灰成分的燃料生产系统，其特征在于，
经过所述二次脱水的所述原料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔荣燦，金正根，李动昱，崔钟元，朴世埈，南宫煊，李泳周，朴柱炯，宋奎涉，
申请(专利权)人：韩国能源技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR