[发明专利]煤和生物质的混烧利用装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于能源环境领域，特别涉及煤和生物质的综合利用，具体为煤和生物质的混烧利用装置及方法。

背景技术

中国能源结构与世界能源结构有所不同，长期以煤炭为主。当前，中国能源短缺环境污染严重，制约了国民经济的发展和人民生活水平的提高。生物质能的开发利用，特别是生物质能发电得到了各级政府的高度重视和大力支持。生物质与煤混合燃烧发电技术，能充分利用现有技术与设备，是一种低成本、低风险、大规模使用生物质发电的有效技术手段，有助于减少常规化石能源消耗，减排CO₂、NO_X和SO₂，缓解日益增多的环境问题和温室效应。

生物质与煤混合燃烧发电技术，在欧洲和北美地区应用相当普遍。在美国，有300多家发电厂采用生物质与煤混合燃烧发电技术，装机容量达6000MW。1997年奥地利Zeltweg Biococomb 137MW电厂利用生物质与煤炭混合燃烧技术发电，生物质掺烧比例30％。国内一些高校和科研单位对生物质与煤混合燃烧发电技术及其设备进行了开发研究，取得了有价值成果。欧盟已与中国科技部签订协议，在生物质能利用领域进行合作研究与示范推广，拟在河南、湖南、黑龙江三省建设三个不同技术类型的示范工程。

目前，煤和生物质混烧存在的问题：

(1)无论是颗粒的密度还是形状、大小，煤炭和生物质都存在一定差异，这两种物质属于异形异质颗粒。在混烧利用过程中，两种不同物料的均匀混合存在一定难度。而混合程度的不均匀，必然会造成燃烧过程的不稳定，不利于系统的控制。

(2)生物质颗粒密度比较小，煤炭属于“宽筛分”范围物质，本身就有许多细小颗粒。燃烧过程中会造成细小物料的“逃逸”，燃烧效率低下。

(3)流化床反应器的加热方式主要有电加热和柴油燃烧加热两种。其中，电加热使用方便、简单，但是容易出现故障，维修复杂；柴油燃烧加热的方式维修简单，但是效率比较低，加热速度慢。

(4)生物质含碱金属比较多，燃烧过程中，碱金属、硫和氯元素以气体的形态挥发出来，相互之间发生化学反应，然后以硫酸盐或氯化物的形式凝结在飞灰颗粒和受热面的壁面上。积灰结渣将降低设备的利用效率，减少设备使用寿命。

(5)传统的鼓泡流化床反应器，供风来源于底部的流化风。物料在流化风的作用下，主要进行垂直方向的运动，缺少水平方向的移动，限制了煤与生物质的混合，不利于充分燃烧。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种煤和生物质的混烧利用装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种煤和生物质的混烧利用装置，包括机械-空气组合加料系统、柴油燃烧加热系统、生物质和煤炭回料系统、流化床系统、排渣系统和烟气监测系统；

其中，所述流化床系统包括流化床，流化床外壁设置有双螺旋加热管，内壁设有一级挡板和二级挡板，底部连接排渣系统；

所述排渣系统包括依次连接的电磁阀、柔性连接装置和底渣仓；

所述机械-空气组合加料系统包括料仓，所述料仓上方设有煤加料口、变频电动机和生物质加料口，料仓内部设有煤加料孔道，料仓下方内侧壁上设有风帽，料仓底部为出料口，出料口连接螺旋加料杆，螺旋加料杆与流化床相连；

所述柴油燃烧加热系统包括柴油罐，所述柴油罐连接柴油燃烧室，燃烧室的空气入口与联箱相连，联箱与鼓风机相连；燃烧室的空气出口连接双螺旋加热管的入口，双螺旋加热管的出口连接流化风换热器；

所述生物质和煤炭回料系统包括依次相连的一级旋风除尘器和二级旋风除尘器，所述一级旋风除尘器与流化床的顶部连接，一级旋风除尘器和二级旋风除尘器的底部均与回料仓相连，回料仓通过回料腿与流化床的中下部连通，二级旋风除尘器连接布袋除尘器；

所述烟气监测系统包括依次连接的布袋除尘器、引风机和烟囱，其中烟囱外排出装有烟气监测系统。

所述联箱与流化风换热器连接，流化风换热器分别与布袋除尘器和流化床底部流化风入口相连。

所述联箱与料仓下方位于风帽底部的位置连通。

所述的煤加料口与煤料孔道连通，煤料孔道的数量为2个，呈左右分布，煤料孔道的下端为楔状；两个煤料孔道能够在变频电动机的带动下沿着水平方向进行圆周转动，转速为15-30r/min；风帽在料仓下方内下方侧壁上呈四周平均分布，共有8个。

所述的双螺旋加热管包括上行螺旋管和下行螺旋管，其中上行螺旋管是高温烟气从流化床底部到顶部，下行螺旋管是高温烟气从流化床顶部到底部。