[实用新型]一种高效利用生物资源系统

说明书

本实用新型公开了一种高效利用生物资源系统，其特征在于，包括加入生物质物料和粉状石灰进入搅拌均匀的混合器、与混合器连接且对生物质物料和粉状石灰的混合进行热解的螺旋热解装置、与螺旋热解装置连接的旋风除尘器、与螺旋热解装置连接的焚烧炉和空预器、与焚烧炉连接的水冷式旋风分离装置，及分别与旋风除尘器和水冷式旋风分离装置连接的锅炉本体。本实用新型具有避免锅炉结焦、积灰和腐蚀的问题，及提高锅炉的综合应用效率的效果。

技术领域

本实用新型属于生物质燃烧领域，特别涉及一种高效利用生物资源系统。

背景技术

生物质能是世界第四大能源，仅次于煤炭、石油和天然气。面对资源和环境的双重压力，我国以煤电为主的电力结构将逐渐显现它的弊端，大力发展可再生能源是解决我国目前能源与环境的最可行方案之一。合理开发和利用生物质能，改善我国能源结构，也是响应国家节能减排政策，突破环境对社会经济发展制约的主要途径。发展生物质能源，替代传统的煤炭、石油、天然气等资源，还能够显著减少二氧化碳和二氧化硫的排放，对环境产生巨大的效益。

生物质在锅炉中直接燃烧是生物质最直接、最有效的利用方式之一，但随着生物质供热以及生物质发电厂的建设和运行，一些始料不及的燃烧过程问题、原料收集储存问题开始一定程度的制约了发电设备的正常运转，其中，生物质燃烧过程中的结焦和积灰以及腐蚀现象是影响锅炉正常运行的最严重的问题。

下面对生物质燃烧存在的缺陷进行说明：

1、生物质燃烧特性分析

生物质燃烧过程中的结焦和积灰以及腐蚀问题主要由生物质燃料的元素组成特性决定。众所周知，生物质中包含的基本化学元素有碳、氢、氧、氮、钾、钠和微量元素如：镁、钙、铝等。其中生物质燃料与煤的主要区别为生物质中碱金属元素含量较高，一般煤中碱金属含量在0.1～0.5 ％左右，而生物质中碱金属含量能高达3％，此外，生物质还存在硫含量低(含量一般小于0.12％)，氯含量较高(0.01％～0.7％)，氯通常与钾、钠等碱金属以氯盐的形式存在。灰分组成方面，生物质灰一般有SiO2、A12O3、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、CaO、P2O5、TiO2等，其中一部分是燃料本身固有的，由植物自然生长过程中形成，并均匀地分布于燃料中，另一部分为燃料后期加工过程中带入的，比如土壤、沙粒等。碱金属与氯、硫等元素以及各类无机盐类对生物质燃烧利用过程产生的影响主要体现在：一是燃烧过程中，生物质中含有的碱金属以液态熔融的形式存在，这些液态熔融物容易与生物质颗粒、灰渣颗粒等粘结成团，导致炉排、炉膛等部位结焦，影响炉内正常稳定的燃烧过程；二是生物质中含有的碱金属以气态的形式析出，如KCl(g)，KOH(g)等，这些气态产物在高温换热器表面上被冷却，形成粘稠的熔融态物质粘附在受热面上，并继续捕集烟气中的固体颗粒，形成团聚和结渣，影响受热面换热效果，导致设备热效率降低；三是燃烧过程释放的KOH(g)、NaOH(g)、HCl、SO2等气体对炉膛耐火材料、换热器金属表面造成腐蚀，降低设备的使用寿命。

通过分析碱金属对生物质燃烧过程的影响，生物质燃烧过程中的结焦和积灰以及腐蚀的机理主要有以下三种类型：第一类，为碱金属硅酸盐型，即硅与碱金属反应导致的结焦。硅在植物体中主要以水化无定性二氧化硅和石英存在，而钾是生物质中最主要的碱金属元素；在燃烧过程中硅与钾在较低温度下便能形成熔融状态的共晶体，导致炉排与炉膛等部位结焦。第二类为碱金属化合物型，即碱金属与氧、氯、碳和硫等形成的无机钾盐导致的结渣。在燃烧高温区，碱金属化合物容易形成气态的氧化物、氯化物、硫酸盐和氢氧化物等，并存在于烟气中，当到达受热面周围被冷却时，凝固在受热面金属表面上，并进一步黏附烟气中的飞灰形成积灰。第三类为低温共晶熔融型。KCl本身的熔点为774℃，但当KCl与FeCl2共同存在时，能形成低温共晶体其熔点为355℃；KCl与CrCl2形成的共晶体熔点为470℃；KCl与FeCl3形成的共晶体熔点仅有202～220℃。因此碱金属氯化物能与换热器表面上的金属或金属氧化物发生反应，并且在金属表面形成局部的液相。由于化学反应在液相中速率比固固相反应更快的特点，这种熔融态物质能增大腐蚀的速率。