專利名稱：一種低氯腐蝕低汞排放的高氯生物質(zhì)與煤共利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種低氯腐蝕低汞排放的高氯生物質(zhì)與煤共利用系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于電站鍋爐上的低Cl腐蝕低Hg排放的高Cl生物質(zhì)與煤 共利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]我國電力以燃煤發(fā)電為主，但煤是一種不可再生且不清潔的能源，燃燒過程排放 出大量的污染物，如煤中含有的微量Hg，這些Hg在煤炭燃燒過程中會(huì)釋放出來并排放到大 氣中，對(duì)環(huán)境造成破壞。[0003]生物質(zhì)是一種可再生能源，利用生物質(zhì)盡可能多地替代煤炭意義重大。但生物質(zhì) Cl含量往往比較高，在火電站煤粉鍋爐中直接混燃高Cl含量生物質(zhì)易導(dǎo)致水冷壁、及煙溫 高于950°C處受熱面(如高溫過熱器，屏式過熱器)產(chǎn)生Cl腐蝕，但燃煤煙氣中Cl增多是有 利于控制燃煤過程Hg排放的。其機(jī)理在于Hg在煤燃燒階段，煤中的Hg全部以氣態(tài)單質(zhì) Hg (Hg°)的形式釋放。隨煙氣不斷向受熱面放熱降溫，Hgtl會(huì)逐漸被氧化生成氧化態(tài)的二價(jià) Hg (Hg2+)，煤燃燒產(chǎn)生的飛灰也會(huì)吸收部分煙氣中的Hg形成顆粒Hg (Hgp)0 Hgp可在電站 除塵系統(tǒng)(靜電除塵、布袋除塵)中隨灰分被捕集下來，Hg2+可被濕法脫硫系統(tǒng)除去。降低燃 煤煙氣各種形態(tài)Hg中單質(zhì)Hg的比例，是降低Hg排放的關(guān)鍵。因此若能利用生物質(zhì)中的Cl 促進(jìn)煙氣中Hg的氧化與顆?；?，降低Hg排放，同時(shí)避免鍋爐高溫受熱面發(fā)生Cl腐蝕，就可 以盡可能多地利用生物質(zhì)替代燃煤。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種低氯腐蝕低汞排放的高氯生物質(zhì) 與煤共利用系統(tǒng)。[0005]解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下[0006]一種低氯腐蝕低汞排放的高氯生物質(zhì)與煤共利用系統(tǒng)，包括燃煤鍋爐系統(tǒng)，所述 的燃煤鍋爐系統(tǒng)包括帶有鍋爐煙道的燃煤鍋爐，其特征是增設(shè)生物質(zhì)燃燒爐系統(tǒng)，其包括 設(shè)有燃燒爐煙道的生物質(zhì)燃燒爐，所述的生物質(zhì)燃燒爐煙道中間設(shè)有帶冷風(fēng)入口和熱空氣 出口的空氣預(yù)熱器，生物質(zhì)燃燒爐煙道與燃煤鍋爐煙道連通；在生物質(zhì)燃燒爐煙道外，還 設(shè)有再循環(huán)煙道，再循環(huán)煙道的進(jìn)口、出口分別連通至空氣預(yù)熱器前后的生物質(zhì)燃燒爐煙 道，再循環(huán)煙道上設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)。[0007]所述的空氣預(yù)熱器的熱空氣出口至生物質(zhì)燃燒爐和/或燃煤鍋爐。[0008]所述的鍋爐煙道設(shè)有常規(guī)省煤器、其它受熱面和除塵器，經(jīng)引風(fēng)機(jī)后至煙囪，所述 的生物質(zhì)燃燒爐煙道連接至燃煤鍋爐煙道的省煤器后(此處溫度合適)。[0009]所述的燃煤鍋爐帶有煤粉倉，煤粉倉的出口與所述的空氣預(yù)熱器熱空氣出口一起 至燃煤鍋爐，所述的生物質(zhì)燃燒爐帶有生物質(zhì)倉，生物質(zhì)倉的出口與所述的空氣預(yù)熱器熱 空氣出口一起至生物質(zhì)燃燒爐。[0010]本實(shí)用新型的原理及工作過程如下[0011]煤粉與生物質(zhì)在不同的燃燒爐內(nèi)燃燒，生物質(zhì)燃燒爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過空氣預(yù)熱器放熱降溫后送至煤粉鍋爐常規(guī)省煤器后，與煤粉爐煙氣摻混，生物質(zhì)煙氣中的Cl可以與燃煤煙氣中的Hg反應(yīng),促進(jìn)煙氣中的單質(zhì)Hg向二價(jià)Hg與顆粒Hg轉(zhuǎn)化，降低單質(zhì)Hg比例。為避免高溫受熱面Cl腐蝕，生物質(zhì)燃燒爐內(nèi)不布置受熱面，并利用煙氣再循環(huán)的方式控制生物質(zhì)燃燒爐產(chǎn)生的煙氣溫度。[0012]工作時(shí)，使生物質(zhì)輸入熱量占總?cè)剂陷斎霟崃?生物質(zhì)和煤粉燃料)的18% ^21%, 生物質(zhì)燃燒時(shí)過量空氣系數(shù)為1. T1. 0，生物質(zhì)燃燒爐內(nèi)不布置受熱面。[0013]通過煙氣再循環(huán)方式控制生物質(zhì)燃燒爐出口煙溫，煙氣再循環(huán)率范圍在O. 3^0. 5， 在此條件下生物質(zhì)燃燒爐產(chǎn)生煙氣的溫度為800°C 850°C，在這樣的溫度下，生物質(zhì)釋放的Cl不會(huì)對(duì)受熱面產(chǎn)生顯著腐蝕。在生物質(zhì)燃燒爐出口布置空氣預(yù)熱器，利用生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙氣來加熱煤粉鍋爐及生物質(zhì)燃燒爐燃燒所需的熱空氣。煤粉爐尾部不布置空氣預(yù)熱器，原來空氣預(yù)熱器位置可布置其它受熱面(如低壓省煤)，生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)空氣預(yù)熱器換熱降溫至350°C 100°C后，與燃煤鍋爐尾部受熱面常規(guī)省煤器出口的 3500C ^KTC煙氣混合，這樣生物質(zhì)燃燒釋放的Cl不經(jīng)過高溫受熱面，不會(huì)造成高溫受熱面Cl腐蝕，并且這些Cl摻混到燃煤煙氣中后可與燃煤煙氣中的Hg反應(yīng)，促進(jìn)單質(zhì)Hg向二價(jià)Hg與顆粒Hg轉(zhuǎn)化，降低燃煤煙氣中單質(zhì)Hg的比例。此外，空氣預(yù)熱器處煙氣與空氣的溫差約為常規(guī)電站煤粉鍋爐空預(yù)器的5倍，在實(shí)現(xiàn)同樣地?fù)Q熱量條件下，空氣預(yù)熱器換熱面積可大幅減少，約為常規(guī)電站煤粉鍋爐空氣預(yù)熱器面積的1/5。[0014]有益效果本實(shí)用新型提出一種低腐蝕、低汞排放的高Cl生物質(zhì)與煤共利用系統(tǒng)，即可利用生物質(zhì)替代部分燃煤，又可利用生物質(zhì)中的Cl促進(jìn)燃煤煙氣中Hg的氧化與顆?；?，降低Hg排放，同時(shí)高Cl生物質(zhì)釋放的Cl對(duì)高溫受熱面的腐蝕。此外，生物質(zhì)燃燒煙氣不直接與燃煤煙氣摻混，直接送入空預(yù)器，空氣預(yù)熱器內(nèi)煙氣與空氣的溫差為常規(guī)煤粉鍋爐空預(yù)器的5倍，在實(shí)現(xiàn)同樣地?fù)Q熱量條件下，空氣預(yù)熱器換熱面積可大幅減少，約為原空氣預(yù)熱器面積的1/5。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明[0016]圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)示意圖；[0017]圖2是本實(shí)用新型所用的實(shí)驗(yàn)裝置圖。[0018]附圖1中標(biāo)號(hào)表示如下1、燃煤鍋爐；2、再循環(huán)煙道；3、生物質(zhì)燃燒爐；4、空氣預(yù)熱器；5、生物質(zhì)倉；6、熱空氣出口 ；7、生物質(zhì)燃燒爐煙道；8、冷空氣進(jìn)口 ；9、循環(huán)風(fēng)機(jī)； 10、煤粉倉；11、鍋爐煙道；12、常規(guī)省煤器；13、其它受熱面；14、除塵器；15、引風(fēng)機(jī)，16、煤粉給料器；17、生物質(zhì)給料器；18、硅碳棒；19、保溫層；20、配氣系統(tǒng)；21、燃燒室；22、溫控器；23、冷卻器；24、熱電偶；25、灰顆粒捕集器；26、汞分析儀；27、引風(fēng)機(jī)。
具體實(shí)施方式
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型的低Cl腐蝕低Hg排放的高Cl生物質(zhì)與煤共利用系統(tǒng)， 包括燃煤鍋爐系統(tǒng)，燃煤鍋爐系統(tǒng)包括帶有鍋爐煙道11的燃煤鍋爐1，此外，還增設(shè)有生物質(zhì)燃燒爐系統(tǒng)，生物質(zhì)燃燒爐系統(tǒng)包括帶有燃燒爐煙道的生物質(zhì)燃燒爐3，燃燒爐煙道中間設(shè)有帶冷空氣進(jìn)口 8和熱空氣出口及管道6的空氣預(yù)熱器4，生物質(zhì)燃燒爐煙道7出口端與鍋爐煙道11連通。[0020]在生物質(zhì)燃燒爐煙道外，還設(shè)有再循環(huán)煙道2，再循環(huán)煙道2的進(jìn)口、出口分別連通至空氣預(yù)熱器4前后的生物質(zhì)燃燒爐煙道7，再循環(huán)煙道2上設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)9。[0021 ] 空氣預(yù)熱器4的熱空氣出口及管道6連通至生物質(zhì)燃燒爐3和燃煤鍋爐I，鍋爐煙道設(shè)有常規(guī)省煤器12、其它受熱面13和除塵器14，經(jīng)引風(fēng)機(jī)15后至煙囪，生物質(zhì)燃燒爐煙道7連接至鍋爐煙道的省煤器12和其它受熱面13之間.[0022]燃煤鍋爐I帶有煤粉倉10，煤粉倉10的出口與空氣預(yù)熱器4熱空氣出口一起至燃煤鍋爐I ;生物質(zhì)燃燒爐3帶有生物質(zhì)倉5，生物質(zhì)倉5的出口與空氣預(yù)熱器4熱空氣出口一起至生物質(zhì)燃燒爐3。[0023]在燃煤鍋爐I中燃燒煤粉，在生物質(zhì)燃燒爐3中燃燒生物質(zhì)，生物質(zhì)燃燒爐未布置受熱面，為了避免高溫導(dǎo)致生物質(zhì)釋放Cl對(duì)受熱面產(chǎn)生腐蝕，采用煙氣再循環(huán)的方式來控制生物質(zhì)燃燒爐爐膛出口煙氣溫度，通過循環(huán)風(fēng)機(jī)9控制循環(huán)煙量，控制爐膛出口煙溫降在800°C -850°C。這些煙氣流經(jīng)空氣預(yù)熱器4加熱煤粉爐及生物質(zhì)爐燃燒所需的熱空氣， 并使煙氣溫度下降至350°C -400°C，冷卻后的煙氣再經(jīng)煙道7送入燃煤鍋爐尾部煙道中，煤粉鍋爐中不再布置空氣預(yù)熱器，原來空氣預(yù)熱器位置可布置其它受熱面13 (如低壓省煤)， 生物質(zhì)燃燒釋放的Cl與燃煤煙氣混合后，與燃煤煙氣中的Hg反應(yīng)，促進(jìn)單質(zhì)Hg轉(zhuǎn)化為顆粒Hg或二價(jià)Hg,降低燃煤煙氣中單質(zhì)Hg的排放。[0024]本系統(tǒng)直接將生物質(zhì)燃燒爐的煙氣冷卻后引入煤粉鍋爐尾部煙道，避免了生物質(zhì)釋放的HCl對(duì)高溫受熱面的腐蝕，而且利用生物質(zhì)中的Cl降低了煙氣中的單質(zhì)汞的比例。 此外，空氣預(yù)熱器處煙氣與空氣的溫差約為常規(guī)電站煤粉鍋爐空預(yù)器的5倍，在實(shí)現(xiàn)同樣地?fù)Q熱量條件下，空氣預(yù)熱器換熱面積可大幅減少，約為常規(guī)電站煤粉鍋爐空氣預(yù)熱器面積的1/5。[0025]采用上述系統(tǒng)的低Cl腐蝕低Hg排放的高Cl生物質(zhì)與煤共利用方法，其特征是[0026]A、使生物質(zhì)輸入(生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的)熱量占總?cè)剂陷斎霟崃?生物質(zhì)燃燒放熱與燃煤燃燒放熱之和)的18% 21% ·;[0027]B、使生物質(zhì)燃燒時(shí)過量空氣系數(shù)為1. 2· O ；[0028]C、在生物質(zhì)燃燒爐內(nèi)不布置受熱面；[0029]D、使煙氣再循環(huán)率范圍在0.3、. 5，使生物質(zhì)燃燒爐產(chǎn)生煙氣的溫度在 800 0C 850 °C 范圍；[0030]E、煤粉爐尾部不布置空氣預(yù)熱器；[0031]F、使生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)空氣預(yù)熱器換熱降溫至350°C ^400oC ；[0032]G、使燃煤鍋爐尾部受熱面省煤器出口煙氣的溫度在350°C 400°C范圍；[0033]H、空氣預(yù)熱器處煙氣與空氣的溫差為常規(guī)電站煤粉鍋爐空預(yù)器的5倍。[0034]參看圖2，以下提供本實(shí)用新型的系統(tǒng)方法在模擬本實(shí)用新型系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置所完成的控制Hg排放的實(shí)施例，實(shí)驗(yàn)在兩臺(tái)管式電加熱爐上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由爐體、煤粉給料器16、生物質(zhì)給料器17、硅碳棒18、保溫層19、配氣系統(tǒng)20、燃燒室21、溫控器22、煙氣冷卻器23、熱電偶24、灰顆粒捕集器25、汞分析儀26和引風(fēng)機(jī)27組成。[0035]實(shí)施例1[0036]實(shí)施例試驗(yàn)是在如圖2所示試驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行的，本實(shí)驗(yàn)主要是為了驗(yàn)證高Cl生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的含Cl煙氣有助于燃煤煙氣中Hg°的氧化與顆?；?，降低燃煤煙氣各種形態(tài)Hg 中單質(zhì)Hg的排放。在系統(tǒng)中并未布置空氣預(yù)熱器和煙氣在循環(huán)煙道，而是布置冷卻器來調(diào)節(jié)生物質(zhì)以及煤粉煙氣混合前的煙氣溫度，進(jìn)而滿足本實(shí)用新型系統(tǒng)設(shè)定的條件。實(shí)施例1使用的煤樣I以及生物質(zhì)的元素分析和工業(yè)分析見表I。實(shí)驗(yàn)前，兩個(gè)并行的管式爐由溫控系統(tǒng)加熱到110(TC，并將大豆桿研磨成過200目篩的粉末，生物質(zhì)爐不送入生物質(zhì)及助燃?xì)怏w。煤樣I的含汞量為165ppb，給粉量為600g/min，過量空氣系數(shù)為1. 2，配氣系統(tǒng)提供的助燃空氣量為4. lm3/min。煤粉送入爐內(nèi)燃燒后，產(chǎn)生的飛灰將隨著煙氣在引風(fēng)機(jī)的抽吸作用下經(jīng)過爐體外的冷卻器，通過煤粉爐尾部的熱電偶溫度讀數(shù)來調(diào)劑冷卻器，使煙氣冷卻至350°C 450°C，在煙溫為150°C處采集飛灰，并利用汞分析儀測(cè)得煙氣中的Hgtl為 12. 7ng/m3，占單位原煤樣I汞量的比例為62. 2%。然后給生物質(zhì)燃燒爐送入空氣并打開生物質(zhì)給料器，生物質(zhì)給料量為200g/min，生物質(zhì)燃料發(fā)熱量占總發(fā)熱量(生物質(zhì)和煤粉)的 19.4%，過量空氣系數(shù)為1. 8，配氣系統(tǒng)提供的助燃空氣量為1.9m3/min。通過生物質(zhì)燃燒爐尾部的熱電偶溫度讀數(shù)來調(diào)節(jié)冷卻器，將使煙氣冷卻至350°C 400°C。生物質(zhì)的煙氣和煤粉煙氣最終在引風(fēng)機(jī)的作用下，相互混合。在煙溫為150°C處采集飛灰，并利用汞分析儀測(cè)得煙氣中的Hg°為5. 9ng/m3，占單位原煤樣I汞量的比例為38. 4%，通過計(jì)算可知，煙氣中的單質(zhì)汞占煤樣I總汞的比例下降幅度為23. 8%，說明通過混合生物質(zhì)煙氣對(duì)于燃煤煙氣單質(zhì)Hg的氧化并且顆?；酗@著的促進(jìn)作用，降低了單質(zhì)汞的排放。[0037]表I煤樣I和生物質(zhì)燃料的工業(yè)分析及元素分析[0038]
權(quán)利要求1.一種低氯腐蝕低汞排放的高氯生物質(zhì)與煤共利用系統(tǒng)，包括燃煤鍋爐系統(tǒng)，所述的燃煤鍋爐系統(tǒng)包括帶有鍋爐煙道(11)的燃煤鍋爐(1)，其特征是還增設(shè)有生物質(zhì)燃燒爐系統(tǒng)，所述的生物質(zhì)燃燒爐系統(tǒng)包括帶有燃燒爐煙道(7)的生物質(zhì)燃燒爐(3)，所述的生物質(zhì)燃燒爐煙道(7)與燃煤鍋爐煙道(11)連通；生物質(zhì)燃燒爐煙道(7)中間設(shè)有帶冷空氣進(jìn)口( 8 )和熱空氣出口及管道(6 )的空氣預(yù)熱器(4)，生物質(zhì)燃燒爐產(chǎn)生煙氣流經(jīng)空氣預(yù)熱器 (4 )后送入燃煤鍋爐煙道(11);在生物質(zhì)燃燒爐煙道(7 )外，還設(shè)有再循環(huán)煙道(2 )，再循環(huán)煙道(2)的進(jìn)口、出口分別連通至空氣預(yù)熱器(4)前后的生物質(zhì)燃燒爐煙道(7)，再循環(huán)煙道(2)上設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氯腐蝕低汞排放的高氯生物質(zhì)與煤共利用系統(tǒng)，其特征是所述的空氣預(yù)熱器(4)的熱空氣出口及管道(6)連通至生物質(zhì)燃燒爐(3)和燃煤鍋爐 (I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低氯腐蝕低汞排放的高氯生物質(zhì)與煤共利用系統(tǒng)，其特征是所述的鍋爐煙道設(shè)有常規(guī)省煤器(12)、其它受熱面(13)和除塵器(14)，經(jīng)引風(fēng)機(jī)(15) 后至煙囪，生物質(zhì)燃燒爐煙道(7)連接至鍋爐煙道(11)的常規(guī)省煤器(12)后。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低氯腐蝕低汞排放的高氯生物質(zhì)與煤共利用系統(tǒng)，其特征是所述的燃煤鍋爐(I)帶有煤粉倉(10)，煤粉倉(10)的出口與空氣預(yù)熱器(4)熱空氣出口 一起至燃煤鍋爐(I);生物質(zhì)燃燒爐(3 )帶有生物質(zhì)倉(5 )，生物質(zhì)倉(5 )的出口與空氣預(yù)熱器(4)熱空氣出口一起至生物質(zhì)燃燒爐(3)。
專利摘要一種低氯腐蝕低汞排放的高氯生物質(zhì)與煤共利用系統(tǒng)，包括燃煤鍋爐系統(tǒng)，其包括帶有鍋爐煙道(11)的燃煤鍋爐(1)，還增設(shè)有生物質(zhì)燃燒爐系統(tǒng)包括帶有燃燒爐煙道(7)的生物質(zhì)燃燒爐(3)，生物質(zhì)燃燒爐煙道中間設(shè)有帶冷空氣進(jìn)口(8)和熱空氣出口及管道(6)的空氣預(yù)熱器(4)，生物質(zhì)燃燒爐產(chǎn)生煙氣流經(jīng)空氣預(yù)熱器(4)后送入燃煤鍋爐煙道(11)；在生物質(zhì)燃燒爐煙道外設(shè)有進(jìn)口、出口分處空氣預(yù)熱器前后的再循環(huán)煙道(2)，再循環(huán)煙道上設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)(9)。本實(shí)用新型避免了生物質(zhì)釋放的氯l對(duì)煤粉爐高溫受熱面的腐蝕，同時(shí)利用了生物質(zhì)中的氯促進(jìn)煙氣中汞的氧化與顆?；_(dá)到既避免高溫腐蝕又降低單質(zhì)汞排放目的。
文檔編號(hào)F22B31/08GK202852779SQ201220356329
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者殷立寶, 高正陽, 徐齊勝, 夏瑞清, 曾庭華 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院