[发明专利]燃煤锅炉前置生物质超高速自平衡气化混燃装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质利用技术领域，具体涉及燃煤锅炉前置生物质超高速自平衡气化混燃装置及方法。

背景技术

生物质是传统的可再生资源，我国生物质能资源非常丰富，发展生物质发电产业大有可为。一方面，我国农作物播种面积有18亿亩，年产生物质约7亿吨。除部分用于造纸和畜牧饲料外，剩余部分都可做燃料使用。另一方面，我国现有森林面积约1.75亿公顷，森林覆盖率18.21%，每年通过正常的灌木平茬复壮、森林抚育间伐、果树绿篱修剪以及收集森林采伐、造材、加工剩余物等，可获得生物质资源量约8亿至10亿吨。此外，我国还有4600多万公顷宜林地，可以结合生态建设种植农植物，这些都是中国发展生物质发电产业的优势。

2006年12月1日投产的国能单县30兆瓦生物质直燃发电项目是我国第一个生物质直燃发电项目，拉开了国内大规模生物质发电产业发展的序幕。从近几年的实践来看，我国生物质直燃发电项目单个装机规模普遍为12MW-30MW，装机规模小、受原料限制大、抗风险能力弱，发电效率通常在22%~26%的水平，发电效率非常低。大部分的生物质直燃发电项目即使获得0.75元/KW·h的电价补贴也难以生存。生物质气化在我国主要以使用低水分，高热值、高灰熔点、流动性好的生物质（例如稻壳、木屑等）为原料，其他原料容易导致生物质气化不稳定、气化过程中结渣、加料卡阻等问题，装置无法长期稳定运行。

因此，需要一种合理的生物利用模式来提高原料利用的广泛性，提高生物质利用效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供燃煤锅炉前置生物质超高速自平衡气化混燃的装置及方法。

燃煤锅炉前置生物质超高速自平衡气化混燃装置，包括生物质超高速自平衡气化设备（1），所述生物质超高速自平衡气化设备（1）前端开设入料口（104），生物质超高速自平衡气化设备（1）的燃气出口与旋风分离器（2）的进口相连，旋风分离器（2）的出口与燃气换热器（3）的进口连接，燃气换热器（3）的出口与高温燃气风机（9）的一端相连，高温燃气风机（9）的另一端与锅炉（5）内部设置的燃气燃烧器（501）相连；锅炉（5）的尾气出口通过尾气增压混风设备（7）与生物质超高速自平衡气化设备（1）内设置的自平衡返料器风室（102）相连；锅炉（5）的蒸汽出口与汽轮机（6）相连，汽轮机（6）中压段设有蒸汽抽气口，蒸汽抽气口与燃气换热器（3）的进口相连，燃气换热器（3）的出口还后进入与空气换热器（10）的进口相连，空气换热器（10）的出口与除氧器（4）的进口相连，除氧器（4）的出口与锅炉（5）的进口相连；空气换热器（10）还设有空气进口与空气出口，空气进口与鼓风机（8）相连，空气出口与生物质超高速自平衡气化设备（1）内设置的自平衡气化设备风室（101）相连。

作为上述技术方案的进一步描述：

生物质超高速自平衡气化设备（1）底部为锥形。

作为上述技术方案的进一步描述：

生物质超高速自平衡气化设备（1）中部设有二次风入口（103）。

作为上述技术方案的进一步描述：

尾气增压混风设备（7）包括尾气增压风机和空气混比阀。

作为上述技术方案的进一步描述：

自平衡气化设备风室（101）及自平衡返料器风室（102）均设有风帽。

作为上述技术方案的进一步描述：

燃气燃烧器（501）布置在两层煤粉燃烧器之间。

燃煤锅炉前置生物质超高速自平衡气化混燃的方法，包括以下步骤：

（1）生物质原料、床料通过入料口（104）加入生物质超高速自平衡气化设备（1），生物质超高速自平衡气化设备（1）产生高温燃气，底部锥段的运行速度为3-7m/s，底部密相区温度低于生物质灰熔点以下50~150℃，中部稀相区温度600~920℃，燃气出口温度450-900℃，通过旋风分离器（2）除尘后，燃气经燃气换热器（3）换热，温度降至350-550℃，高温燃气风机（9）将降温后的燃气送入锅炉（5）炉膛内燃气燃烧器（501）燃烧；

（2）锅炉（5）燃烧后的尾气一部分经过尾气增压混风设备（7）增压后，供给至自平衡返料器风室（102），作为返料风使用，通过尾气增压混风设备（7）调节空气加入量控制返料风的含氧量，控制自平衡返料器风室（102）温度为生物质灰熔点以下50~200℃；