本实用新型涉及一种生物质颗粒与燃煤耦合发电系统，属于生物质与燃煤耦合发电技术领域。
背景技术：
目前，能源与环境的矛盾日益严重，随着我国经济迅速发展，对能源需求量日益增加，在面临化石能源渐趋枯竭的背景下，谋求以循环经济、生态经济为指导，坚持可持续发展战略。根据国内《能源生产和消费革命战略》，要求非化石能源发电量占全部发电量的比重力争达到50％。《“十三五”控制温室气体排放工作方案》要求大型发电集团单位供电co2排放控制在550g/kwh。
现有的生物质燃烧发电技术是非化石能源发电技术，它主要有两种类型：一种是生物质直燃发电技术，即将生物质作为唯一燃料，采用水冷振动炉排或循环流化床燃烧发电；另一种是生物质气化燃煤耦合发电技术，即将生物质气化后带有可燃气体的烟气送入燃煤锅炉进行耦合发电。生物质直燃发电技术存在制造成本高、发电效率低、燃料适应性差、受热面结焦、腐蚀等问题；生物质气化燃煤耦合发电技术存在气化装置结构复杂、运行控制难度大、投入成本高、焦油析出导致阀门堵塞等安全问题。
综上所述，急需提出一种新方式的生物质与燃煤耦合发电系统，以解决上述技术问题。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术中上述的不足，提供了一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统。在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。
本实用新型的技术方案：
一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，包括用于生物质原料加工并储藏的生物质颗粒制备系统、用于生物质颗粒输送的生物质颗粒输送系统、用于燃烧发电的燃煤锅炉和用于烟气处理的烟气净化系统，所述的生物质颗粒制备系统通过生物质颗粒输送系统与燃煤锅炉建立连通，燃煤锅炉燃烧后烟气用于加热燃料燃烧所需空气，再经过烟气净化系统后排出。
进一步地、所述的生物质颗粒制备系统包括生物质破碎机、蒸汽干燥器、生物质粉碎机和粉料仓，所述的生物质破碎机通过一级螺旋输料机与蒸汽干燥器连通，蒸汽干燥器通过二级螺旋输料机与生物质粉碎机连通，生物质粉碎机与粉料仓连通，所述的粉料仓与生物质颗粒输送系统建立连通。
进一步地、所述的生物质颗粒输送系统包括输粉机、锥形粉斗、风机和输送管，所述的锥形粉斗的入口端通过输粉机与粉料仓连通，锥形粉斗的出口端通过输送管连通燃煤锅炉，锥形粉斗上连通有风机，通过风机将锥形粉斗内的生物质颗粒输送到燃煤锅炉内。
进一步地、所述的输送管上安装有快关阀、风速测量装置、温度传感器和气动球阀，输送管上还安装有清堵压缩空气连通管道。
进一步地、所述的烟气净化系统包括燃烧器、脱硝装置、除尘器、引风机、脱硫装置和烟囱，所述的脱硝装置连通燃煤锅炉的烟气出气口，脱硝装置与空预器的热端入口连通，空预器的冷端出口与除尘器连通，空预器的冷端入口连接有送风机，空预器的热端出口与燃煤锅炉的燃烧器内部连通，所述的除尘器的出口端依次连接有引风机、脱硫装置和烟囱。
一种生物颗粒与燃煤耦合方法，包括以下步骤：
步骤一、将生物质原料送入生物质破碎机完成初步加工，形成燃料粒径为3-6cm的生物质颗粒；
步骤二、将步骤一加工形成的3-6cm粒径的生物质颗粒送入蒸汽干燥器内进行干燥处理，干燥处理后的生物质颗粒水分低于12％；
步骤三、将步骤二进行干燥处理后粒径为3-6cm的生物质颗粒经过二级螺旋输料机送入生物质粉碎机中，锤刀切割和高速气流冲击作用将生物质制成粒径约5mm的颗粒，随后送至粉料仓内存储；
步骤四、将步骤三制备的5mm颗粒的生物质颗粒经过输粉机送入锥形粉斗中，锥形粉斗中的生物质颗粒经过风机的作用下吹送至输送管，随后被送入燃煤锅炉的炉膛中；
步骤五、经过燃煤锅炉燃烧发电产生的烟气经过空预器加热燃料燃烧所需的空气后经过烟气净化系统处理后排出。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型提供了一种新的生物质利用技术，可应用于生物质颗粒与燃煤耦合发电。本实用新型可明显减少燃煤机组co2、so2及nox排放量，保护环境；提高多种生物质燃料的利用率及生物质燃烧效率；避免生物质直燃及气化发电技术带来的受热面结焦、腐蚀、焦油堵塞、控制等问题；可充分利用当地资源，增加农民收入，增强企业经济效益和生存能力。
附图说明
图1是一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统连接关系图；
图中：1生物质破碎机，2-一级螺旋输料机，3-蒸汽干燥器，4-二级螺旋输料机，5-生物质粉碎机，6-粉料仓，7-输粉机，8-锥形粉斗，9-风机，10-快关阀，11-清堵压缩空气连通管道，12-风速测量装置，13-温度传感器，14-气动球阀，15-燃烧器，16-燃煤锅炉，17-脱硝装置，18-空预器，19-送风机，20-除尘器，21-引风机，22-脱硫装置，23-烟囱，24-输送管。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，包括用于生物质原料加工并储藏的生物质颗粒制备系统、用于生物质颗粒输送的生物质颗粒输送系统、用于燃烧发电的燃煤锅炉16和用于烟气处理的烟气净化系统，所述的生物质颗粒制备系统通过生物质颗粒输送系统与燃煤锅炉16建立连通，燃煤锅炉16燃烧后烟气用于加热燃料燃烧所需空气，再经过烟气净化系统后排出。本实用新型创造利用生物质颗粒制备系统和燃煤锅炉耦合方式，实现生物质与燃煤锅炉耦合发电，其利用了现有的燃煤锅炉燃烧生物质材料，通常这种生物质材料中的氮和硫的含量远低于燃煤的含量，这样减少了氮氧化物和硫化物的产生，减小了空气污染物的排放，且采用燃煤锅炉的炉膛燃烧生物质材料，相比生物质锅炉的燃尽效果和炉膛内平均温度要高，更利于提高燃烧热效率和提高发电量，同时改进后有效利用了燃煤锅炉及烟气净化系统，降低发电投入成本。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，所述的生物质颗粒制备系统包括生物质破碎机1、蒸汽干燥器3、生物质粉碎机5和粉料仓6，所述的生物质破碎机1通过一级螺旋输料机2与蒸汽干燥器3连通，蒸汽干燥器3通过二级螺旋输料机4与生物质粉碎机5连通，生物质粉碎机5与粉料仓6连通，所述的粉料仓6与生物质颗粒输送系统建立连通。本实用新型创造的生物质原料由特殊的生物质破碎机1完成初步加工后，燃料粒径变为3-6cm，大约失掉5％的水分，密度约400kg/m3。破碎后的燃料经过一级螺旋输料机2进入蒸汽干燥器3内，将燃料水分干燥至12％以下，以便于进一步粉碎。干燥后的燃料经过二级螺旋输料机4进入粉碎机内，通过锤刀切割和高速气流冲击作用将生物质制成粒径约5mm的颗粒，送至粉料仓6储存，在本实用新型创造中，中储仓的设置能够保证生物质制粉设备长期在额定工况下运行，同时满足机组升降负荷控制燃料量的要求。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，所述的生物质颗粒输送系统包括输粉机7、锥形粉斗8、风机9和输送管24，所述的锥形粉斗8的入口端通过输粉机7与粉料仓6连通，锥形粉斗8的出口端通过输送管24连通燃煤锅炉16，锥形粉斗8上连通有风机9，通过风机9将锥形粉斗8内的生物质颗粒输送到燃煤锅炉16内；所述的输送管24上安装有快关阀10、风速测量装置12、温度传感器13和气动球阀14，输送管24上还安装有清堵压缩空气连通管道11。成型的生物质颗粒经过输粉机进入锥形粉斗8内，通过螺旋卸料阀将所需的燃料颗粒送入管道内，利用风机9进行气力输送。输送管24上设置有快关阀10，当锅炉紧急停炉时可迅速切断生物质燃料，保证锅炉安全运行；输送管24上还设置有风速测量装置12，实时监控调整风粉混合物的速度，防止堵粉；输送管24上还设置有温度传感器13，将物料温度控制在70℃以下，防止发生燃料自燃；输送管24的末端设置有气动球阀14，可对燃料入炉量进行调节。当管道发生堵粉时，可通过输送管24上设置的清堵压缩空气及时吹扫，保证给粉的连续性和稳定性。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，所述的输送管24上安装有快关阀10、风速测量装置12、温度传感器13和气动球阀14，输送管24上还安装有清堵压缩空气连通管道11。生物质颗粒最终通过布置于送粉管道末端的燃烧器进入炉膛内燃烧，在此过程中，由送风机19提供的二次风经空预器18加热后送入燃烧器，由此进入炉膛内，以补充燃料燃烧需要的氧量。由于植物利用光合作用将环境中的co2吸收后释放出o2，在生物质燃烧过程中，c转化为co2释放出来，对于环境来说，并没有增加co2排放量，因此，可认为生物质燃烧时co2为零排放。通常生物质中n、s含量相比燃煤要低，以生物质代替部分燃煤可减少燃料型nox及so2；同时生物质热值较低，燃烧时火焰中心温度较低，可减少热力型nox的生成。因此，生物质燃料的利用可以降低燃煤机组co2及nox的排放量。煤粉锅炉炉膛内平均温度比水冷振动炉排锅炉和流化床锅炉要高，有利于生物质燃料的着火和燃尽，提高了其燃烧效率。运行时严格控制生物质燃料掺烧量，其输入热不超过炉膛总输入热的5％，煤粉燃烧产生的大量烟气能够稀释生物质中k2o、na2o等碱金属氧化物及hcl的浓度，有效解决生物质灰结焦和受热面腐蚀问题。燃料燃烧生成的烟气在炉膛内流动至脱硝装置，大量nox被还原，可将出口nox控制在50mg/nm3以下。之后烟气经过空预器将热量传递给一次风和二次风，随后进入除尘器将大部分粉尘除去，再通过引风机后进入脱硫装置，净化后的烟气最后通过烟囱排入大气。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，所述的烟气净化系统包括燃烧器15、脱硝装置17、除尘器20、引风机21、脱硫装置22和烟囱23，所述的脱硝装置17连通燃煤锅炉16的烟气出气口，脱硝装置17与空预器18的热端入口连通，空预器18的冷端出口与除尘器20连通，空预器18的冷端入口连接有送风机19，空预器18的热端出口与燃煤锅炉16的燃烧器15内部连通，所述的除尘器20的出口端依次连接有引风机21、脱硫装置22和烟囱23。如此设置，由于燃烧后的烟气存有大量余温，此时在脱硝处理后还可以进行余温的利用，在脱硝装置的出口端连接有空预器18，其作用是，它能够降低排放烟气的温度，因为烟气的温度过高，则烟气带走的热量也就越多，热效率自然就会降低，而通过空预器22将烟气热量交换给用于燃煤锅炉16燃烧所需氧量的二次风，以补充燃料燃烧所需要的氧量。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种生物颗粒与燃煤耦合方法，包括以下步骤：
步骤一、将生物质原料送入生物质破碎机1完成初步加工，形成燃料粒径为3-6cm的生物质颗粒；
步骤二、将步骤一加工形成的3-6cm粒径的生物质颗粒送入蒸汽干燥器3内进行干燥处理，干燥处理后的生物质颗粒水分低于12％；
步骤三、将步骤二进行干燥处理后粒径为3-6cm的生物质颗粒经过二级螺旋输料机4送入生物质粉碎机5中，锤刀切割和高速气流冲击作用将生物质制成粒径约5mm的颗粒，随后送至粉料仓6内存储；
步骤四、将步骤三制备的5mm颗粒的生物质颗粒经过输粉机7送入锥形粉斗8中，锥形粉斗8中的生物质颗粒经过风机9的作用下吹送至输送管24，随后被送入燃煤锅炉16的炉膛中；
步骤五、经过燃煤锅炉16燃烧发电产生的烟气经过空预器18加热燃料燃烧所需的空气后经过烟气净化系统处理后排出。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
技术特征：
1.一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，其特征在于：包括用于生物质原料加工并储藏的生物质颗粒制备系统、用于生物质颗粒输送的生物质颗粒输送系统、用于燃烧发电的燃煤锅炉(16)和用于烟气处理的烟气净化系统，所述的生物质颗粒制备系统通过生物质颗粒输送系统与燃煤锅炉(16)建立连通，燃煤锅炉(16)燃烧后烟气用于加热燃料燃烧所需空气，再经过烟气净化系统后排出。
2.根据权利要求1所述的一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，其特征在于：所述的生物质颗粒制备系统包括生物质破碎机(1)、蒸汽干燥器(3)、生物质粉碎机(5)和粉料仓(6)，所述的生物质破碎机(1)通过一级螺旋输料机(2)与蒸汽干燥器(3)连通，蒸汽干燥器(3)通过二级螺旋输料机(4)与生物质粉碎机(5)连通，生物质粉碎机(5)与粉料仓(6)连通，所述的粉料仓(6)与生物质颗粒输送系统建立连通。
3.根据权利要求2所述的一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，其特征在于：所述的生物质颗粒输送系统包括输粉机(7)、锥形粉斗(8)、风机(9)和输送管(24)，所述的锥形粉斗(8)的入口端通过输粉机(7)与粉料仓(6)连通，锥形粉斗(8)的出口端通过输送管(24)连通燃煤锅炉(16)，锥形粉斗(8)上连通有风机(9)，通过风机(9)将锥形粉斗(8)内的生物质颗粒输送到燃煤锅炉(16)内。
4.根据权利要求3所述的一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，其特征在于：所述的输送管(24)上安装有快关阀(10)、风速测量装置(12)、温度传感器(13)和气动球阀(14)，输送管(24)上还安装有清堵压缩空气连通管道(11)。
5.根据权利要求1所述的一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，其特征在于：所述的烟气净化系统包括燃烧器(15)、脱硝装置(17)、除尘器(20)、引风机(21)、脱硫装置(22)和烟囱(23)，所述的脱硝装置(17)连通燃煤锅炉(16)的烟气出气口，脱硝装置(17)与空预器(18)的热端入口连通，空预器(18)的冷端出口与除尘器(20)连通，空预器(18)的冷端入口连接有送风机(19)，空预器(18)的热端出口与燃煤锅炉(16)的炉膛连通，所述的除尘器(20)的出口端依次连接有引风机(21)、脱硫装置(22)和烟囱(23)。
技术总结
一种生物颗粒与燃煤耦合发电系统，属于生物质与燃煤耦合发电技术领域。本实用新型为了解决现有生物质发电燃烧炉发电效率低、燃料适应性差、受热面结焦、腐蚀的问题。本实用新型包括用于生物质原料加工并储藏的生物质颗粒制备系统、用于生物质颗粒输送的生物质颗粒输送系统、用于燃烧发电的燃煤锅炉和用于烟气处理的烟气净化系统，所述的生物质颗粒制备系统通过生物质颗粒输送系统与燃煤锅炉建立连通，燃煤锅炉燃烧后的烟气用于加热燃料燃烧所需空气，再经过烟气净化系统后排出。本实用新型可充分利用当地资源，增加农民收入，增强企业经济效益和生存能力。
技术研发人员：于强;佟力;于景泽
受保护的技术使用者：哈尔滨锅炉厂有限责任公司
技术研发日：.03.19
技术公布日：.11.19
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