[发明专利]秸秆低温气化熔融燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种秸秆低温气化熔融燃烧方法，属于秸秆处理的技术领域。

背景技术

能源是人类生存与发展的前提和基础。当今人类对化石能源的极大依赖，不仅给环境带来严重的污染，并且由于这种能源的逐渐匮乏，还必将成为未来社会的潜在危机。在能源和环境的双重压力下，使得人类不得不开始寻找一种相对比较清洁的可再生能源，而秸秆是目前比较理想的选择之一，其具有以下特点：①可再生性；②低污染性；③广泛的分布性。利用秸秆发电，不仅可为缺电地区提供宝贵的电力，而且会改善大气酸雨环境，减少大气中二氧化碳含量，对环境保护非常有利。目前，在秸秆发电技术中，比较成熟的有直接燃烧发电和气化发电两种类型。

在秸秆直接燃烧发电方面，国外以丹麦BWE公司为代表，在专用锅炉中直接燃烧产生蒸汽，通过汽轮发电机转换为电能。目前已有较多应用实例。我国已引进该技术，建立示范工程。秸秆密度小悬浮燃烧份额高，秸秆原料中挥发分占70％以上，燃烧炉内燃烧组织不良时极易产生碳黑，即使团聚后的碳黑，其粒径也大多在10μm以下，要使得这些碳黑完全燃烬，需要较高的燃烧温度，但由于秸秆中碱金属、卤素含量较高，高温时易引起炉内结焦，特别在流化床燃烧炉中，碱金属的化合物与床料易形成低共熔点化合物，导致流化床结渣不能正常流化。同时秸秆直接燃烧时还存在高低温腐蚀、燃烧难稳定、烟气中飘尘含量高等问题。

秸秆气化发电技术可分为三类：①气化炉产生的可燃气在燃气轮机内燃烧带动发电机发电。燃气轮机必须进行相应的改造，将热值较低的可燃气增压到0.5-3.0MPa之间，否则发电效率较低。②可燃气在内燃机内燃烧带动发电机发电。前两种方式要求可燃气稳定，且必须净化。采用传统的固定床或流化床对秸秆直接气化，生成的可燃气中焦油含量较高，而目前的净化措施难以使之完全去除，这样会引起管路堵塞和积炭，严重影响燃气轮机和内燃机稳定运行。③可燃气作为蒸汽锅炉的燃料燃烧，生产蒸汽带动汽轮发电机发电。这种方式在气体成分和热值有变化时能够保持稳定的燃烧状态。但蒸汽锅炉的燃烧温度同样受秸秆中特有的碱金属、卤素的限制。

发明内容

技术问题：本发明针对目前在利用秸秆发电过程中出现的炉内结焦、管道焦油阻塞等问题，提出一种秸秆低温气化熔融燃烧方法，该方法具有连续、稳定和安全的效果。

技术方案：本发明的秸秆气化熔融方法为：

(1)秸秆在循环流化床气化炉内进行低温气化，气化温度为400-650℃。流化床内存有大量的惰性床料，能够迅速加热新进炉的秸秆使其达到气化反应温度，其蓄热功能还可减小由于加料不均匀、秸秆种类和水分变化引起的炉内温度波动。

(2)气化炉出口设置高温旋风分离器，将随可燃气带出炉外的细颗粒惰性床料分离下来，经过回料器重新送回气化炉，以此在炉内形成高浓度颗粒物料的循环，其热载体功能可使气化炉沿高度方向温度趋于一致，以利于秸秆气化反应、炉内高效脱氯，并防止炉内结焦。

(3)向气化炉内添加石灰等吸附剂，可以定向脱除硫、氯、氟等污染物，特别是深度脱氯之后，可以防止金属材料的高温腐蚀，因此可以采用常规材料制造后面的余热锅炉，大大节省投资费用，并实现高效发电。

(4)气化炉产生的可燃气携带未完全反应的含碳灰粒进入高温立式旋风熔融炉进行熔融燃烧，燃烧温度为1000-1500℃，气体停留时间为2-3s，可保证可燃气体和灰中所含的碳完全燃烬。燃烬后的灰份呈熔融状态从熔融炉底部排入急冷水槽。

(5)熔融炉排出的高温烟气依次通过余热锅炉的辐射式蒸发受热面、过热器、省煤器、空预器和除尘器，最后经过引风机从烟囱排空。余热锅炉产生的高温或中温过热蒸汽进入汽轮发电机并网发电。秸秆气化和熔融燃烧产生的部分碱金属蒸汽凝结在辐射式蒸发受热面上，经过振打和吹扫，一部分落入辐射式蒸发受热面底部灰斗，其余随烟气进入尾部烟道和除尘器，分别被尾部烟道下方灰斗和除尘器捕集。

(6)秸秆在气化炉中气化时，其中所含的碱金属部分会迁移至惰性床料表面，当惰性床料表面碱金属含量达到一定浓度时，惰性床料将发生相互粘结，严重时造成气化炉流化恶化，影响气化炉正常运行，因此需定期排出部分床料。排出的热床料进入气化炉下部的冷却水槽，经水浸泡再生后可重新作为床料加入气化炉。

(7)空气在空预器中预热到300-400℃后分成两部分，一部分进入气化炉，作为气化介质与秸秆进行气化反应；其余作为燃烧空气进入熔融炉，使可燃气体和灰中的碳完全燃烬。