一种综合利用秸秆成型生物质燃料的方法技术

本发明专利技术涉及一种综合利用秸秆成型生物质燃料的方法。将由秸秆粉碎并挤压成型而制得的成型生物质燃料投入生物质直燃锅炉，成型生物质燃料燃烧得到的渣和灰由加湿搅拌包装机处理后作为钾肥燃料使用，锅炉产生的部分蒸汽通过汽轮机和发电机发电，所产生的电被输入电网，而通过汽轮机做功后的部分低品位的蒸汽被抽出用于供热，其余部分蒸汽继续由汽轮机做功后通过冷凝器冷凝成凝结水后回锅炉使用。本发明专利技术的生物质直燃锅炉使用水冷振动炉排锅炉结构，燃料适应性强，秸秆只需简单预处理即可入炉，而且磨损几乎没有，并且通过改进锅炉结构达到了综合利用高效、低成本、清洁的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种综合利用秸杆成型生物质燃料的方法。
技术介绍
生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，是一种典型的可再生能源。利用生物质能源替代石油、煤炭和天然气等燃料生产电力，可减少对矿物能源的依赖，保护国家能源资源，减轻能源消费给环境造成的污染。我国SO2排放空间有限，全国每年燃煤超过7亿吨，SO2的排放量就已达到上限。由于SO2的污染,酸雨已危害30%的国土面积。2003年仅酸雨危害这一项使农、林作物损失高达220亿元，SO2的污染更危及人民身体健康。由于生物质中硫的含量仅是煤的1/10左右，故利用农林废弃物(秸杆)发电可以大大减少SO2的排放。农林废弃物(秸杆)发电产生的CO2，在农作物生长过程中通过光合作用又被农作物吸收，循环使用。因此，利用农林废弃物(秸杆)发电CO2排放量可视为零，可以大量地减少温室气体CO2对环境的影响。目前我国大多生物质能源以直接燃烧的利用方式为主，总的利用效率低于10%，造成了巨大的资源浪费。随着农民生活水平的提高和新农村建设的推进，农民逐步使用液化气，作为燃料的秸杆被大量替代，形成大量剩余，被残留在田间直接焚烧，焚烧产生大量烟雾影响交通安全，既浪费了宝贵的资源，又严重地污染了环境，同时还会引起火灾和人身烧伤事故。通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭、石油和天然气等燃料产生电力，从而减少对矿物能源的依赖，保护国家能源资源，减轻能源消费给环境造成的污染。生物质发电工程是实现农林废弃物，特别是秸杆的工业化方式综合利用的有效途径，可实现生物质肥料的高品质应用，同时农民将生物质废料出售给生物质发电厂，还可增加收入，而生物质燃料的运输、加工成品也能增加当地就业机会。清洁、高效地利用废弃生物质发电、供热，可以保护环境，减少污染，节约能源，对增加农民收入和生活水平，改善当地的投资环境都具有重要意义，是一项利国利民的措施，也是符合国家产业政策的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种安全、高效、经济的综合利用秸杆成型生物质燃料的方法。这种综合利用秸杆成型生物质燃料的方法为将由秸杆粉碎并挤压成型而制得的成型生物质燃料投入生物质直燃锅炉，成型生物质燃料燃烧得到的渣和灰由加湿搅拌包装机处理后作为钾肥燃料使用，锅炉产生的部分蒸汽通过汽轮机和发电机发电，所产生的电被输入电网，而通过汽轮机做功后的部分低品位的蒸汽被抽出用于供热，其余部分蒸汽继续由汽轮机做功后通过冷凝器冷凝成凝结水后回锅炉使用。其中，生物质直燃锅炉采用M型多烟道炉型结构，炉膛部分为三个炉室，第一炉室为燃烧室，在炉膛出口处设置了屏式过热器，第二炉室为冷却室，在冷却室布置了高温过热器，第三炉室为中、低温过热器室，布置了中温过热器和低温过热器，屏式过热器和高温过热器的结构管束呈W形布置；炉膛下部的前墙的给料机上部和对应的后墙设置了前拱和后拱，所述前拱的垂直高度比后拱高O. 2-0. 8m，前拱的上半段与水平方向夹角为30-70°，前拱的下半段与水平方向的夹角为20-60°，后拱的上半段与水平方向的夹角为15-60°，后拱的下半段与水平方向的夹角为35-75°，前拱和后拱均由膜式壁组成，并且在前拱和后拱以及给料器下设置了四层二次风，直燃锅炉的尾部采用光管式省煤器和管式空气预热器，炉膛底部设置水冷振动炉排，水冷振动炉排与水平呈25度的夹角，水冷炉排面上开有小孔，水冷振动炉排按照生物质在炉膛深度方向的走向分成三个区干燥初始燃烧区、主燃区和燃尽区，整个炉排平均开孔率为a=2. 5-3%，三个区的平均开孔率分别为(O. 8-1) a、(1. 2-1. 6) a、(O. 5-0. 6) a ;炉排在物料移动方向上的长度为L，干燥初始燃烧区、主燃区和燃尽区在物料移动方向上的长度为(l/5-2/5)L、(2/5-3/5)L, (1/5-2/5)L ;炉排下方为一次风室和出渣斗。烟气从炉膛带走的部分灰经过冷却室至过热器室180°转弯分离后，落入底部出灰口，落入出灰口的这部分灰通过灰斗和连接管也被接入冷渣机，烟气携带的灰由吸风机引入旋风分离器和布袋除尘器进行二级除尘，此后烟气通过烟 排入大气，收集的灰经仓泵输入灰库，渣和灰由加湿搅拌包装机处理后作为钾肥燃料使用。进一步的，锅炉用冷却水为常温低压的除盐水，并且冷却后的水补入除氧器。进一步的，同时干燥初始燃烧区在炉膛宽度方向上根据生物质给料量的多少分成三个区，I区、II区和III区，最靠近给料口的I区的开孔率为(l-1.2)a，最远离给料口的III区开孔率为O. 3-0. 4a，II区开孔率为(O. 5-1.1) a。进一步的，锅炉配有火检孔查看秸杆堆积、着火和燃烧情况；并配有熄火灭火保护。进一步的，锅炉配有炉膛工业电视检查全炉膛火焰以及配有水位工业电视，检测锅筒水位。通过汽轮机做功后的部分低品位的蒸汽被抽出用于供热，其余部分低品位的蒸汽继续由汽轮机做功后通过冷凝器冷凝成凝结水后回锅炉使用。炉膛出口烟温为900°C以下。高温过热器采用高铬高镍耐腐蚀的合金钢材料制成，型号为SA213-TP347H，中温过热器的材质选用为12CrlMoWG。锅炉采用两副振动炉排，各配以独立的驱动装置；锅炉出渣方式为干式或湿式。生物质直燃锅炉的选择，是确保成型生物质发电高效、经济的关键，生物质燃料如稻壳、木屑、甘蔗渣等比较适合选用流化床锅炉，因为燃烧完全，虽然电耗高，总体经济性还比较合适。但是生物质燃料如农业秸杆、林业废弃物等灰中K、Na和Cl含量较高时，采用流化床燃烧最大的难题就是床料选择和给料问题，许多农业废物在流化床燃烧过程中，可能发生烧结现象。例如稻草、麦草的软化温度在800°C左右，玉米杆的软化温度在1050°C左右。砂子虽是最廉价的床料，但砂子主要成分是Si02，在床温800°C以上时会与K、Na反应生成低熔点的玻璃，很容易造成床料粘结，流化床一旦结渣，则床内温度梯度和床压波动开始形成，随着给料的继续和结渣程度的加剧，最终将导致整个床层流化失败。给料问题是最麻烦的问题，因为循环流化床为正压燃烧，给料点通常为微正压，很容易出现回火现象，造成火灾安全隐患。此外，循环流化床还存在的另一个问题是出力较低，主要是因为结焦风险使得运行温度较低。同时需经常补充调换床料，影响热效率。还有就是磨损问题和分离器内出现结焦再燃现象也比较普遍。而由于秸杆挥发份很高，燃料中的灰份相对较少，燃烧后对炉排没有保护，加上很多秸杆的易结焦性，对秸杆进行燃烧时也不宜采用链条炉排式锅炉。为了克服流化床和链条床的这些缺点，本专利技术使用水冷振动炉排锅炉结构，水冷振动炉排锅炉形式，燃料适应性强，秸杆只需简单预处理即可入炉，而且磨损几乎没有(除非人为掺杂泥土杂质，也可通过采取相应的防磨措施解决)。高温高压生物质直燃锅炉为了确保较高的发电效率，对炉排锅炉本体炉膛部分布言，随着锅炉参数(温度、压力)的提高，受热面的膨胀量会相应增加，炉膛与炉排间密封更难处理，对锅炉的运行影响很大，所以宜采用支撑式结构锅炉，以解决锅炉密封问题。锅炉采用M型多烟道炉型结构，以布置足够的受热面，并将二、三烟道中积灰返回炉膛，防止尾部受热面积灰。采用较小的炉膛断面热负荷和炉膛容积热负荷，有利于秸杆的燃尽和防止水冷壁结焦。水冷振动炉排与水平呈2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种综合利用秸秆成型生物质燃料的方法，其特征在于，将由秸秆粉碎并挤压成型而制得的成型生物质燃料投入生物质直燃锅炉(14)，成型生物质燃料燃烧得到的渣和灰由加湿搅拌包装机处理后作为钾肥燃料使用，锅炉(14)产生的部分蒸汽通过汽轮机（24）和发电机（26）发电，所产生的电被输入电网，而通过汽轮机（24）做功后的部分低品位的蒸汽被抽出用于供热，其余部分蒸汽继续由汽轮机（24）做功后通过冷凝器冷凝成凝结水后回锅炉(14)使用，其中，生物质直燃锅炉(14)采用M型多烟道炉型结构，炉膛部分为三个炉室，第一炉室为燃烧室，在炉膛出口处设置了屏式过热器(A)，第二炉室为冷却室，在冷却室布置了高温过热器（B），第三炉室为中、低温过热器室，布置了中温过热器(C)和低温过热器（D），屏式过热器（A）和高温过热器（B）的结构管束呈W形布置；炉膛下部的前墙的给料口（141）上部和对应的后墙设置了前拱(E)和后拱（F），所述前拱(E)的垂直高度比后拱（F）高0.2?0.8m，前拱(E)的上半段与水平方向夹角为30?70°，前拱(E)的下半段与水平方向的夹角为20?60°，后拱（F）的上半段与水平方向的夹角为15?60°，后拱（F）的下半段与水平方向的夹角为35?75°，前拱(E)和后拱（F）均由膜式壁组成，并且在前拱（E）和后拱（F）以及给料器下设置了四层二次风（G），直燃锅炉(14)的尾部采用光管式省煤器（H）和管式空气预热器（I），炉膛底部设置水冷振动炉排（J），水冷振动炉排（J）与水平呈25度的夹角，水冷炉排面上开有小孔（Jk），水冷振动炉排按照生物质在炉膛深度方向的走向分成三个区：干燥初始燃烧区、主燃区和燃尽区，整个炉排平均开孔率为a=2.5?3%，三个区的平均开孔率分别为（0.8?1）a、（1.2?1.6）a、（0.5?0.6）a；炉排在物料移动方向上的长度为L，干燥初始燃烧区、主燃区和燃尽区在物料移动方向上的长度为(1/5?2/5)L、(2/5?3/5)L、(1/5?2/5)L；炉排下方为一次风室（K）和出渣斗（L）；烟气从炉膛带走的部分灰经过冷却室至过热器室180°转弯分离后，落入底部出灰 口（P），落入出灰口（P）的这部分灰通过灰斗和连接管也被接入冷渣机（16），烟气携带的灰由吸风机（20）引入旋风分离器（17）和布袋除尘器（18）进行二级除尘，此后烟气通过烟囱（21）排入大气，收集的灰经仓泵（19）输入灰库（22），渣和灰由加湿搅拌包装机（23）处理后作为钾肥燃料使用。...

【技术特征摘要】
1.一种综合利用秸杆成型生物质燃料的方法，其特征在于，将由秸杆粉碎并挤压成型而制得的成型生物质燃料投入生物质直燃锅炉(14)，成型生物质燃料燃烧得到的渣和灰由加湿搅拌包装机处理后作为钾肥燃料使用，锅炉(14)产生的部分蒸汽通过汽轮机(24)和发电机(26)发电，所产生的电被输入电网，而通过汽轮机(24)做功后的部分低品位的蒸汽被抽出用于供热，其余部分蒸汽继续由汽轮机(24)做功后通过冷凝器冷凝成凝结水后回锅炉(14)使用， 其中，生物质直燃锅炉(14)采用M型多烟道炉型结构，炉膛部分为三个炉室，第一炉室为燃烧室，在炉膛出口处设置了屏式过热器(A)，第二炉室为冷却室，在冷却室布置了高温过热器(B)，第三炉室为中、低温过热器室，布置了中温过热器(C)和低温过热器(D)，屏式过热器(A)和高温过热器(B)的结构管束呈W形布置；炉膛下部的前墙的给料口(141)上部和对应的后墙设置了前拱(E)和后拱(F)，所述前拱(E)的垂直高度比后拱(F)高0.2-0.8m，前拱(E)的上半段与水平方向夹角为30-70°，前拱(E)的下半段与水平方向的夹角为20-60°，后拱(F)的上半段与水平方向的夹角为15-60°，后拱(F)的下半段与水平方向的夹角为35-75°，前拱(E)和后拱(F)均由膜式壁组成，并且在前拱(E)和后拱(F)以及给料器下设置了四层二次风(G)，直燃锅炉(14)的尾部采用光管式省煤器(H)和管式空气预热器(I )，炉膛底部设置水冷振动炉排(J)，水冷振动炉排(J)与水平呈25度的夹角，水冷炉排面上开有小孔(Jk)，水冷振动炉排按照生物质在炉膛深度方向的走向分成三个区:干燥初始燃烧区、主燃区 和燃尽区，整个炉排平均开孔率为a=2.5-3%，三个区的平均开孔率分别为(0.8-1) a、(1.2-1.6) a、(0.5-0.6) a ;炉排在物料移动方向上的长度为L，干燥初始燃烧区、主燃区和燃尽区在物料移动方向上的长度为(l/5-2/5)L、(2/5-3/5)L、(1/5-2/5)L ;炉排下方为一次风室(K)和出渣斗(L)； 烟气从炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞保云，孟志浩，章平衡，计荣林，庄建发，胡宁，吴斌，
申请(专利权)人：嘉兴新嘉爱斯热电有限公司，
类型：发明
国别省市：