一种燃煤机组耦合生物质发电系统及方法与流程

本发明属于燃煤耦合生物质发电技术领域，具体涉及一种改造成本低、对生物质适应能力高的燃煤机组耦合生物质发电系统及方法。

背景技术：

生物质能是一种储量巨大、分布广泛、优质清洁(co2零排放)的可再生能源，妥善利用生物质能将对co2减排产生巨大作用，其中生物质燃烧发电技术是环境友好、高效经济的规模化利用技术，因此越来越受到国内外能源领域的广泛重视。目前在我国广大农村地区，大部分生物质秸秆都直接焚烧、还田，造成了巨大的能源浪费和环境污染，如何有效利用秸秆资源成为普遍关注的问题。

当前，燃煤耦合生物质发电主要分为生物质直燃和生物质气化掺烧两条技术路线，其中，生物质气化虽然有容易计量的特点，但由于生物质气化投资与运行成本很高，在没有政策补贴的情况下根本不具备经济性，几乎所有的生物质气化项目均处于暂停状态。生物质直燃工艺可以分为共磨工艺、独立喷燃工艺、成型掺烧工艺等几种，如表1所示，共磨工艺与生物质成型掺烧工艺均不需要进行锅炉设备改造，不额外增加设备投资，并且这两种掺烧工艺均较为简单，均适宜于较小比例生物质掺烧。但共磨工艺中，磨煤机进出口风温只能按照煤粉的温度来控制，存在生物质自燃风险。某电厂采用的生物质成型掺烧工艺，虽然能够适应生物质掺烧需要，但这种工艺由于投运一台备用磨而会增加制粉系统电耗，此外，生物质成型成本较高、制粉系统出力受生物质影响较大。根据国外某电厂调研结果，其最初5年采用共磨工艺掺烧生物质，由于混燃比例较大，受生物质燃料与原煤的特性差异，磨煤机制粉系统存在一定程度的不适应性，故障较高，而后于2011年进行改造，实行独立喷燃工艺，但独立喷燃工艺需要增加一整套的破碎、输送、燃烧装置，整体投资成本较高。

表1不同生物质直接掺烧工艺对比

技术实现要素：

本发明的目的是针对燃煤机组提出了一种改造成本低、对生物质适应能力高的燃煤机组耦合生物质发电系统及方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种燃煤机组耦合生物质发电系统，包括轧碎机、输送机、锤磨机和增压风机；轧碎机的出口连接至输送机的输入端，输送机的输出端连接至锤磨机的生物质粉进口，锤磨机上还连接有一次风旁路管道，锤磨机的生物质粉出口通过生物质粉管道以及生物质粉管道上设置的增压风机连接至锅炉的一次粉管。

本发明进一步的改进在于，还包括生物质料场，生物质料场的出口连接至轧碎机的进口。

本发明进一步的改进在于，经锤磨机处理后的生物质粉粒径不大于2mm。

本发明进一步的改进在于，还包括空预器和控制阀，一次风通过空预器提供，并一次风旁路管道上的控制阀调节流量。

本发明进一步的改进在于，生物质粉管道上设置有温度计和第一压力表，一次粉管上设置有第二压力表。

本发明进一步的改进在于，还包括煤仓和磨煤机，煤仓的出口连接至磨煤机的进口，磨煤机的出口连接至一次粉管。

本发明进一步的改进在于，还包括汽轮机和发电机，锅炉产生的蒸汽通过汽轮机驱动发电机发电。

本发明进一步的改进在于，还包括除尘器、脱硫塔和烟囱，锅炉的尾气烟道依次通过除尘器和脱硫塔连接至烟囱。

一种燃煤机组耦合生物质发电方法，包括：

储存在生物质料场的原始生物质首先经过轧碎机进行初步破碎，然后进入输送机中，在输送机输送皮带上设备有除铁设备以除去生物质中夹杂的含铁物质，输送机将初步破碎和除铁后的生物质送入锤磨机中进行粉碎和干燥，生物质干燥热源和携带介质为通过一次风旁路管道输送的一次风，一次风的风量由控制阀进行控制，旁路一次风携带着满足粒径要求的生物质粉通过增压风机增压后，经生物质粉管道送入燃煤机组原一次粉管，与经煤仓、磨煤机磨制后的煤粉充分混合后送入锅炉燃烧，实现生物质与煤的耦合过程；通过监测增压风机出口压力表与磨煤机出口一次粉管压力表之间的压力差，确保增压风机出口压力高于一次粉管压力，以保证生物质粉能够顺利送入一次粉管实现有效掺混。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供的燃煤机组耦合生物质发电系统及方法，对收集到的原始生物质首先进行初步破碎，然后进一步粉碎，在锤磨设备中与来自燃煤机组空气预热器出口的热一次风混合，满足粒径要求的生物质粉末被一次风带出后经增压风机增压，然后送入磨煤机出口一次粉管完成与煤粉的充分混合，最后通过原燃烧器送入锅炉炉内燃烧，实现燃煤与生物质的高效耦合。该系统简单高效，既避免了共磨或成型掺烧工艺中对机组磨煤机出力的较大影响、又可以减少独立喷燃工艺的系统投资以及对锅炉的改造影响。概括来说，本发明具有如下的优点：

1、生物质中纤维素含量高，并不适宜采用燃煤机组传统的磨煤机这种碾压式的制粉方式，生物质对其制粉出力、堵塞问题等均影响很大，采用先轧碎、再锤击破碎的生物质制粉方式更适宜；

2、制粉到2mm以下的生物质粉对几乎不存在管道堵塞、高效燃烧的问题，通过一次风进行干燥和携带输送，可以有效利用生物质替代部分燃煤后的一次风裕量，不增加燃煤机组一次风机裕度要求；

3、通过监控生物质粉管和一次粉管压力差，控制增压风机对携带生物质粉的一次风进行增压，可以确保生物质粉能够顺利送入一次粉管，实现生物质粉与煤粉的充分混合；

4、利用燃煤机组原一次粉管道、燃烧器将生物质粉送入锅炉炉膛内燃烧，有效简化了生物质掺烧流程，几乎不涉及对原燃煤机组设备的改造，并可以减少对原燃煤机组燃烧、运行以及控制的影响。

综上，本发明提供的一种燃煤机组耦合生物质发电系统及方法，可以通过增加部分生物质破碎、制粉、增压设备，利用原有燃煤机组一次风、一次粉管道、燃烧系统等，实现生物质高效处理及其与燃煤的充分耦合，与机组系统适应性良好，不会对原系统安全稳定运行产生影响。本发明可为火电机组减煤减碳提供一种新的途径，具有显著地社会效益和环境效益。

附图说明

图1为本发明燃煤机组耦合生物质发电系统的原理图。

附图标记说明：

1、生物质料场；2、轧碎机；3、输送机；4、锤磨机；5、增压风机；6、控制阀；7、一次风旁路管道；8、生物质粉管道；9、磨煤机；10、一次粉管；11、第一压力表；13、煤仓；14、锅炉；15、温度计；16、第二压力表；17、空预器；18、除尘器；19、脱硫塔；20、烟囱；21、汽轮机；22、发电机。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明提供的一种燃煤机组耦合生物质发电系统，包括生物质料场1、轧碎机2、输送机3、锤磨机4、控制阀6、增压风机5、磨煤机9、煤仓13、空预器17、除尘器18、脱硫塔19、烟囱20、汽轮机21和发电机22。

生物质料场1的出口连接至轧碎机2的进口，轧碎机2的出口连接至输送机3的输入端，输送机3的输出端连接至锤磨机4的生物质粉进口，锤磨机4上还连接有一次风旁路管道7，锤磨机4的生物质粉出口通过生物质粉管道8以及生物质粉管道8上设置的增压风机5连接至锅炉14的一次粉管10。一次风通过空预器17提供，并一次风旁路管道7上的控制阀6调节流量。煤仓13的出口连接至磨煤机9的进口，磨煤机9的出口连接至一次粉管10。锅炉14产生的蒸汽通过汽轮机21驱动发电机22发电。锅炉14的尾气烟道依次通过除尘器18和脱硫塔19连接至烟囱20。

优选的，生物质粉管道8上设置有温度计15和第一压力表11，一次粉管10上设置有第二压力表16。

本发明提供的一种燃煤机组耦合生物质发电方法，包括：储存在生物质料场1的原始生物质首先经过轧碎机2进行初步破碎，然后进入输送机3中，在输送机输送皮带上设备有除铁设备以除去生物质中夹杂的含铁物质，输送机3将初步破碎和除铁后的生物质送入锤磨机4中进行粉碎和干燥，生物质干燥热源和携带介质为通过一次风旁路管道7输送的一次风，一次风的风量由控制阀6进行控制，旁路一次风携带着满足粒径要求(2mm以下)的生物质粉通过增压风机5增压后，经生物质粉管道8送入燃煤机组原一次粉管10，与经煤仓13、磨煤机9磨制后的煤粉充分混合后送入锅炉14燃烧，实现生物质与煤的耦合过程。通过监测增压风机5出口压力表11与磨煤机出口一次粉管压力表之间的压力差，确保增压风机出口压力高于一次粉管压力，以保证生物质粉能够顺利送入一次粉管实现有效掺混。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。