生物质气化与燃煤发电锅炉的高效组合发电方法

摘要

本发明提供一种生物质气化与燃煤发电锅炉的高效组合发电方法，生物质经给料机械送入气化炉，同时从燃煤发电锅炉未端的空气预热器来的热风也送入气化炉，气化炉产生的高温燃气经换热设备换热，将部分热量传给凝结水带回燃煤发电机组的除氧器；降温后的高温燃气仍以400～450℃高温，经引风机升压后送入燃煤发电锅炉最上层煤粉火咀至燃烬风层区间的1500-1600℃的高温区进行燃烧。本发明提高了生物质气化发电的综合效率，减少了汽轮发电机组或燃气发电机组及输配电系统的投资与运营成本，充分利用现有的高效发电组件，在保证稳发满发的同时减降了石化煤的用量。

说明书

技术领域

本发明涉及生物质能综合利用技术领域，具体是一种生物质气化 与燃煤发电锅炉的高效组合发电方法。

背景技术

我国是农业大国，农作物秸秆产量约为7亿吨/年，居世界首位。 目前，我国秸秆的主要用途是造纸、饲料、农村生活能源（作为燃料 使用），还有一部分用来还田造肥，其余的秸秆被废弃或焚烧。成为“用 处不大”但必须处理掉的“废弃物”，每年夏收和秋冬之际，总有大量 的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，不仅成为 农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城镇环境的罪魁祸首，已成 为农村面源污染的新源头。

随着经济的发展，一次能源供应日益紧张，作为可再生可贮运的 生物质能源受到了重视，但由于其具有密度低、分布广、含水率波动 大等特点，导致其收贮运成本高，利用效率低，一直不能大规模利用。

生物质直燃发电虽取得长足的发展，但排渣含碳量过高，生物质 利用率不高，效率偏低。生物质固定床气化发电的生物质气化效率也 难以突破70%的效率，而且，由于上述两种方式均需要配置发电量偏 小的汽轮发电机组或燃气发电机组，其综合效率更低，为此，国电长 源湖北生物质气化科技有限公司一度试验在超临界火电锅炉中将生 物质粉碎后直接入炉混烧，发现仍无法解决排渣或飞灰中生物质渣碳 量过大的问题，且由此产生了对飞灰大渣综合利用的负面影响以及生 物质本身所含的碱金属给发电锅炉带来了隐患。申请人结合上述情况 转向寻求高效气化，高效利用燃气的研发。

发明内容

本发明提供一种生物质气化与燃煤发电锅炉的高效组合发电方 法，提高了生物质气化发电的综合效率，而且相对于当前单一的生物 质发电厂，减少了汽轮发电机组或燃气发电机组及输配电系统的投资 与运营成本，充分利用现有的高效发电组件，在保证稳发满发的同时 减降了石化煤的用量。

本发明所采用的技术方案如下：

一种生物质气化与燃煤发电锅炉的高效组合发电方法，生物质经 给料机械送入气化炉，同时从燃煤发电锅炉未端的空气预热器来的热 风也送入气化炉，生物质在气化炉产生高温燃气；气化炉产生的高温 燃气经换热设备换热，将热量传给凝结水带回燃煤发电锅炉内的除氧 器；高温燃气经过换热设备被降温到400～450℃后，经引风机升压后 送入燃煤发电锅炉最上层煤粉火咀至燃烬风层区间的1500-1600℃的 高温区进行燃烧。

如上所述的生物质气化与燃煤发电锅炉的高效组合发电方法，利 用燃煤发电锅炉未端的空气预热器加热气化用空气，到达气化炉时为 300-320℃。

本发明将高效能的超临界发电机组与生物质的气化有机接合，不 仅提高了生物质气化发电的综合效率，而且相对于当前单一的生物质 发电厂，减少了汽轮发电机组或燃气发电机组及输配电系统的投资与 运营成本，充分利用现有的高效发电组件，在保证稳发满发的同时减 降了石化煤的用量，由此利于国家总体的能源利用规划向更合理的方 向发展。

附图说明

图1是本发明生物质气化与燃煤发电锅炉的高效组合发电方法 的流程示意图。

图中：1—气化炉，2—换热设备，3—引风机，4—燃煤发电锅炉， 5—空气预热器。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、 完整地描述。

请参考图1，本发明生物质气化与燃煤发电锅炉的高效组合发电 方法采用的装置有：气化炉1、换热设备2、引风机3、燃煤发电锅 炉4以及空气预热器5。

生物质经给料机械送入气化炉1，同时从燃煤发电锅炉4未端的 空气预热器5来的热风也送入气化炉1，生物质在气化炉1内进行高 温下的空气气化后产生高温燃气。通过利用燃煤发电锅炉4未端的空 气预热器5加热气化用空气，到达气化炉1时为300-320℃，有利于 充分利用火电厂的烟气残热，可以提高生物质含水率的宽范化（即对 生物质的含水率范围放宽），减少了生物质在气化装置中的氧化量， 使生物质更高效率地转化为可燃气体，有利用于生物质复杂的气化反 应中高发热量的氢能产生。

气化炉1产生的高温燃气经换热设备2换热，高温燃气的热量传 给凝结水带回燃煤发电锅炉4的除氧器，这样高温燃气被降温到 400～450℃后，经引风机3升压后送入燃煤发电锅炉4最上层煤粉火 咀至燃烬风层区间的1500-1600℃的高温区进行燃烧。用锅炉给水对 气化炉1产生的高温燃气适当吸热，使燃气降到合适的温度（400～450 ℃），这部分燃气显热以给水吸热利用，减少了锅炉用煤量。由于采 用高温输送入炉方式（即将400～450℃生物质气化燃气送入燃煤发电 锅炉4内），使生物质气化不可避免的焦油副产品完全以气态方式进 入发电锅炉内可使焦油气短时间完全燃烧的高温区，提高了生物质焦 油所携热量的利用和燃气的显热利用，减少了焦油处理设备，使气化 装置系统更简洁，投资、运行、维护成本降，规避了因焦油处理带来 的一系列污水、污油、难闻气体的排放，保证了环境洁净，符合环保 要求；另外，除尘后的燃气中仍有微量过细的飞灰，这些飞灰进入高 温区后能迅速地完全燃烧掉其偏低的可燃碳。

本发明通过特殊的送入位置使燃气自带显热、自身燃气成份的燃 烧发热外，还将燃煤发电锅炉4内的部分煤粉进行了助燃，使煤粉机 械不完全燃烧损失下降，也将煤燃烧产生的还原性气体进行了氧化发 热处理，使煤粉化学不完全燃烧损失下降，不仅燃气显热及可燃成份 供热减少了煤耗，还提升了煤粉炉的发电效率，并因符合NOX降低 措施，也降低了发电锅炉炉膛出口的含NOX量。

本发明利用燃煤发电锅炉4尾部的空气预热器5加热空气作为气 化介质，减少了生物质氧化量，使产气可燃成份升高和热值提高，并 因此控制了发电锅炉的排烟温度，提高了发电锅炉的效率；另外，当 前超临界燃煤发电机组锅炉，以前后墙对冲旋流燃烧器布置方式居 多，本发明从发电锅炉的非供风区确定适当的高度与宽度位置，将高 温（400～450℃）生物质气化燃气送入炉内，并配置空气预热器5提 供的适量热风，不仅保证了输入燃气的再燃，并将原锅炉的煤粉悬浮 燃烧加强，使其燃烬度及燃烧产生的CO等还原性气体得到进一步氧 化利用，即保证燃气入炉不对煤粉燃烧产生冲击，相反燃气入炉后不 仅保证了混合助燃，还发挥了强化煤粉燃烬的作用。经专业的热能试 验研究院进行详细的试验分析确定，这种燃气的通入及配风方式使发 电锅炉实际产生的生物质替代石化标煤量高于理论上限的2：1，本 发明在完成生物质本身热值替代的同时，通过对炉内煤粉助燃，实际 替代量接近了1：1的程度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并 不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范 围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。