[发明专利]检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统和方法

说明书

本发明公开了一种检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的方法和系统，所述方法包括在锅炉中仅燃烧燃煤、仅燃烧生物质和耦合燃烧燃煤和生物质三种情况下在锅炉尾部分别测量烟气中的氧气含量和二氧化碳含量，并分别得出三种情况下基于标准氧量的二氧化碳含量，根据三种情况下基于标准氧量的二氧化碳含量计算燃煤和生物质耦合燃烧时输入锅炉的生物质的热量份额R。本发明的检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的方法相对简单，可以相对准确地获得燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量的份额。

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，具体地，涉及一种检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统和方法。

背景技术

全球气候的剧烈变化和CO₂排放量的日益增长，对人类未来的生存带来了很多压力，降低化石燃料的消耗量可以降低CO₂的排放量，减轻温室效应。提升火力发电能效和增加生物质燃料的使用量，可以降低燃煤电厂的燃煤消耗量，因此，将生物质与燃煤进行耦合燃烧，利用已有的燃煤锅炉和热力发电设备进行发电将是一种解决上述问题的捷径。

生物质与燃煤耦合发电有两种形式：直接混燃和气化燃烧。对于直接混燃的发电锅炉，由于生物质燃料的特性差异较大，特别是水分、灰分和燃料热值，容易受到客观或者主观方面因素干扰，因此，无法利用直接计量的方法测量进入锅炉中的生物质燃料量和输入热量，不能很直观地区分耦合发电机组中生物质发电份额，政府部门和电网公司难于对耦合发电项目进行电价补贴，导致直接混燃耦合发电方式不能有效地推广应用。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

相关技术中，直接混燃时，生物质热量份额和发电量的计算通常有两种方法，其中方法一为先将生物质燃料在气化炉内气化，将生成的可燃反应气送入燃煤锅炉炉膛内的进行燃烧，通过测量反应气的流量和热值，从而得到了耦合燃烧送入锅炉的生物质热量份额，计算得出生物质发电量；方法二为分析锅炉尾部烟道中的烟气成分，检测CO₂气体中的C14的含量，从而推算出送入锅炉的生物质含量，C14仅存在于生物质燃料中，并且含量非常低，而化石燃料如燃油、燃煤中基本上不含有C14，通过测量C14的含量间接地计算得到入炉生物质质量。

然而，发明人通过研究发现，对于上述方法一，将生物质送入到气化锅炉中燃烧气化，得到了反应气，在气化过程中容易析出焦油等粘稠状成分，对后续的气体输送和计量带来了技术障碍和较多不便。另外气化炉中需要控制温度和压力等参数，必须严格控制进入锅炉内的生物质尺寸和成分，并且排渣时也造成了燃烬率不高，底渣没有经过高温作用，难以进一步综合利用。

由于生物质在气化过程中的气化效率不高，造成生物质燃料的热量在进入燃煤锅炉之前发生了衰减和损失，造成该耦合发电方式的净生物质发电效率较低，影响发电经济性，并且气化炉设备及系统非常复杂，投资较高，难以做到灵活调节和适应不同生物质。

对于上述方法二，利用自然界的C14含有一定的放射性，半衰期较长，自然界的生物质中含有一定量比例的C14，当耦合燃烧发电时，燃煤产物中几乎不含有C14，检测微量浓度的C14来间接计算入炉的生物质含量，不能很直观地反映真正的入炉生物质质量，不同的生物质中C14含量存在差异，导致间接利用C14来计算生物质输入量的方法不够准确。

当前，采用C14检测技术，需要定期对锅炉的尾部烟道的烟气进行取样，并送到实验室化验，需要较长的周期，对于生物质掺混比例发生变化和运行方式多变的机组不够现实。采用C14进行检测的方法成本较高，目前还不能实时地进行检测，因此不能在燃煤耦合生物质电厂进行推广和应用。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个方面提出了一种检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的方法，该方法操作相对简单，获得的生物质热量的份额准确性高。