检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统，所述系统包括锅炉、燃煤喷燃器、生物质喷燃器和检测装置，燃煤喷燃器设在锅炉内用于燃烧燃煤，生物质喷燃器设在锅炉内且位于燃煤喷燃器上方，用于燃烧生物质，检测装置设在锅炉尾部用于检测仅燃烧燃煤时、仅燃烧生物质时以及耦合燃烧燃煤和生物质时锅炉尾部烟气中氧气和二氧化碳含量，分别得出三种情况下基于标准氧量的二氧化碳含量，根据三种情况下基于标准氧量的二氧化碳含量计算燃煤和生物质耦合燃烧时输入锅炉的生物质的热量份额R。本实用新型专利技术的系统结构相对简单，可以相对准确地获得燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量的份额。

【技术实现步骤摘要】
检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统
本技术涉及能源利用
，具体地，涉及一种检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统。
技术介绍
全球气候的剧烈变化和CO2排放量的日益增长，对人类未来的生存带来了很多压力，降低化石燃料的消耗量可以降低CO2的排放量，减轻温室效应。提升火力发电能效和增加生物质燃料的使用量，可以降低燃煤电厂的燃煤消耗量，因此，将生物质与燃煤进行耦合燃烧，利用已有的燃煤锅炉和热力发电设备进行发电将是一种解决上述问题的捷径。生物质与燃煤耦合发电有两种形式：直接混燃和气化燃烧。对于直接混燃的发电锅炉，由于生物质燃料的特性差异较大，特别是水分、灰分和燃料热值，容易受到客观或者主观方面因素干扰，因此，无法利用直接计量的方法测量进入锅炉中的生物质燃料量和输入热量，不能很直观地区分耦合发电机组中生物质发电份额，政府部门和电网公司难于对耦合发电项目进行电价补贴，导致直接混燃耦合发电方式不能有效地推广应用。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识作出的：相关技术中，直接混燃时，生物质热量份额和发电量的计算通常有两种方法，其中方法一为先将生物质燃料在气化炉内气化，将生成的可燃反应气送入燃煤锅炉炉膛内的进行燃烧，通过测量反应气的流量和热值，从而得到了耦合燃烧送入锅炉的生物质热量份额，计算得出生物质发电量；方法二为分析锅炉尾部烟道中的烟气成分，检测CO2气体中的C14的含量，从而推算出送入锅炉的生物质含量，C14仅存在于生物质燃料中，并且含量非常低，而化石燃料如燃油、燃煤中基本上不含有C14，通过测量C14的含量间接地计算得到入炉生物质质量。然而，专利技术人通过研究发现，对于上述方法一，将生物质送入到气化锅炉中燃烧气化，得到了反应气，在气化过程中容易析出焦油等粘稠状成分，对后续的气体输送和计量带来了技术障碍和较多不便。另外气化炉中需要控制温度和压力等参数，必须严格控制进入锅炉内的生物质尺寸和成分，并且排渣时也造成了燃烬率不高，底渣没有经过高温作用，难以进一步综合利用。由于生物质在气化过程中的气化效率不高，造成生物质燃料的热量在进入燃煤锅炉之前发生了衰减和损失，造成该耦合发电方式的净生物质发电效率较低，影响发电经济性，并且气化炉设备及系统非常复杂，投资较高，难以做到灵活调节和适应不同生物质。对于上述方法二，利用自然界的C14含有一定的放射性，半衰期较长，自然界的生物质中含有一定量比例的C14，当耦合燃烧发电时，燃煤产物中几乎不含有C14，检测微量浓度的C14来间接计算入炉的生物质含量，不能很直观地反映真正的入炉生物质质量，不同的生物质中C14含量存在差异，导致间接利用C14来计算生物质输入量的方法不够准确。当前，采用C14检测技术，需要定期对锅炉的尾部烟道的烟气进行取样，并送到实验室化验，需要较长的周期，对于生物质掺混比例发生变化和运行方式多变的机组不够现实。采用C14进行检测的方法成本较高，目前还不能实时地进行检测，因此不能在燃煤耦合生物质电厂进行推广和应用。本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术提出了一种检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统，该系统结构相对简单，操作方便，获得的生物质热量的份额准确性高。根据本技术的实施例的检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统包括：锅炉；燃煤喷燃器，所述燃煤喷燃器设在所述锅炉内用于燃烧燃煤；生物质喷燃器，所述生物质喷燃器设在所述锅炉内且位于所述燃煤喷燃器上方，用于燃烧生物质；检测装置，所述检测装置设在所述锅炉尾部用于检测仅燃烧燃煤时、仅燃烧生物质时以及耦合燃烧燃煤和生物质时锅炉尾部烟气中氧气含量和二氧化碳含量，在锅炉中仅燃烧燃煤时检测到的烟气中氧气含量和二氧化碳含量分别为VO21和VCO21，在锅炉中仅燃烧生物质时检测到的烟气中氧气含量和二氧化碳含量分别为VO22和VCO22，在锅炉中耦合燃烧燃煤和生物质时检测到的烟气中氧气含量和二氧化碳含量分别为VO23和VCO23，根据VO21和VCO21得到在锅炉中仅燃烧燃煤时烟气中基于标准氧量的二氧化碳含量VCO21s，根据VO22和VCO22得到在锅炉中仅燃烧生物质时烟气中基于标准氧量的二氧化碳含量VCO22s，根据VO23和VCO23得到在锅炉中同时燃烧燃煤和生物质时烟气中基于标准氧量的二氧化碳含量VCO23s，根据以下公式(1)获得燃煤和生物质耦合燃烧时输入锅炉的生物质的热量份额R：根据本技术的实施例的检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统，在锅炉尾部设置检测装置，可以检测仅燃烧燃煤时、仅燃烧生物质时以及耦合燃烧燃煤和生物质时锅炉尾部烟气中氧气含量和二氧化碳含量，从而便于利用公式(1)计算燃煤耦合生物质燃烧中输入锅炉的生物质热量占比，实现了耦合发电机组生物质发电量的计量和统计，该系统结构相对简单，便于操作，而且获得的生物质热量的份额准确性高。在一些实施例中，所述检测装置包括第一检测装置和第二检测装置，所述第一检测装置用于检测锅炉尾部烟气中氧气含量，所述第二检测装置用于检测锅炉尾部烟气中二氧化碳含量。在一些实施例中，所述第一检测装置用于检测锅炉尾部烟气中的干基状态下的氧气体积浓度，所述第二检测装置用于检测锅炉尾部烟气中的干基状态下的二氧化碳体积浓度，以使检测的所述VO21、VCO21、VO22、VCO22、VO23和VCO23均为在干基状态下的体积浓度。在一些实施例中，所述标准氧量为6％氧量，其中由以下公式(2)(3)(4)可得所述VCO21s、VCO22s和VCO23s：在一些实施例中，所述检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统还包括：燃煤制粉装置，所述燃煤制粉装置位于所述锅炉外且与所述燃煤喷燃器相连，用于将燃煤破碎和制粉并供给到所述燃煤喷燃器中；第一分析计量装置，所述第一分析计量装置位于所述锅炉外且与所述燃煤制粉装置和所述燃煤喷燃器相连，用于检测进入锅炉内的燃煤煤质成分、低位热值LHV1和质量流量m1；生物质制粉装置，所述生物质制粉装置位于所述锅炉外且与所述生物质喷燃器相连，用于将生物质破碎和制粉并供给到所述生物质喷燃器中；第二分析计量装置，所述第二分析计量装置位于所述锅炉外且与所述生物质制粉装置和所述生物质喷燃器相连，用于检测进入锅炉内的生物质成分、低位热值LHV2和质量流量m2。在一些实施例中，在锅炉中耦合燃烧燃煤和生物质时，所述第一分析计量装置检测进入锅炉内的燃煤的低位热值LHV1和质量流量m1，所述第二分析计量装置检测进入锅炉内的生物质的低位热值LHV2和质量流量m2，根据以下公式(5)获得燃煤和生物质耦合燃烧时输入锅炉的生物质的热量份额R0：比较R和R0核实公式(1)获得的R的误差是否满足运行和计量要求。在一些实施例中，所述生物质为基准生物质，所述基准生物质的低位热值为LHV2b，所述基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统，其特征在于，包括：/n锅炉；/n燃煤喷燃器，所述燃煤喷燃器设在所述锅炉内用于燃烧燃煤；/n生物质喷燃器，所述生物质喷燃器设在所述锅炉内且位于所述燃煤喷燃器上方，用于燃烧生物质；/n检测装置，所述检测装置设在所述锅炉尾部用于检测仅燃烧燃煤时、仅燃烧生物质时以及耦合燃烧燃煤和生物质时锅炉尾部烟气中氧气含量和二氧化碳含量。/n

【技术特征摘要】
1.一种检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统，其特征在于，包括：
锅炉；
燃煤喷燃器，所述燃煤喷燃器设在所述锅炉内用于燃烧燃煤；
生物质喷燃器，所述生物质喷燃器设在所述锅炉内且位于所述燃煤喷燃器上方，用于燃烧生物质；
检测装置，所述检测装置设在所述锅炉尾部用于检测仅燃烧燃煤时、仅燃烧生物质时以及耦合燃烧燃煤和生物质时锅炉尾部烟气中氧气含量和二氧化碳含量。


2.根据权利要求1所述的检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统，其特征在于，所述检测装置包括第一检测装置和第二检测装置，所述第一检测装置用于检测锅炉尾部烟气中氧气含量，所述第二检测装置用于检测锅炉尾部烟气中二氧化碳含量。


3.根据权利要求2所述的检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统，其特征在于，所述第一检测装置用于检测锅炉尾部烟气中的干基状态下的氧气体积浓度，所述第二检测装置用于检测锅炉尾部烟气中的干基状态下的二氧化碳体积浓度。


4.根据权利要求1所述的检测燃煤耦合生物质燃烧中生...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁建丽，张怀宇，李璟涛，尤姗姗，张起，戴碧艳，包伟伟，
申请(专利权)人：国家电投集团电站运营技术北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11