本發(fā)明實施例涉及生物質(zhì)耦合發(fā)電，尤其涉及一種生物質(zhì)耦合煤粉鍋爐燃燒系統(tǒng)及其運行方法。

背景技術(shù)：

1、生物質(zhì)資源是十分豐富的，合理利用生物質(zhì)，對于盡早達成雙碳目標意義重大。目前生物質(zhì)耦合發(fā)電試點工作得到了大力支持，其中尤其是農(nóng)林生物質(zhì)耦合項目。綜合考慮發(fā)電效率、投資成本以及運行維護等因素，直接耦合方法是目前大型燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的主力發(fā)展方向。

2、農(nóng)林生物質(zhì)主要化學(xué)組分為木質(zhì)素、纖維素和半纖維素，抗壓強度小，纖維較長，物料間碰撞和破碎的概率小，可研磨性較差，采用剪切力、磨削力破碎生物質(zhì)較為有效。農(nóng)林生物質(zhì)通常需要多級破碎，才能破碎至適用于煤粉鍋爐燃燒的合適粒徑范圍。其中，粗破裝置一般采用低速粉碎機，中破裝置一般采用中速粉碎機，細破裝置一般采用高速粉碎機，粉碎機轉(zhuǎn)速越高，刀頭磨損越嚴重，壽命也越短。此外，農(nóng)林生物質(zhì)破碎裝置普遍存在出力小、燃料適應(yīng)性差、造價高等問題，尤其是細破、中破粉碎機，制約了農(nóng)林生物質(zhì)摻燒的規(guī)模化處置水平。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供一種生物質(zhì)耦合煤粉鍋爐燃燒系統(tǒng)及其運行方法，以解決生物質(zhì)燃料來源復(fù)雜多變、雜質(zhì)含量高以及可研磨性較差等難題。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種生物質(zhì)耦合煤粉鍋爐燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：生物質(zhì)初級破碎單元、生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元、生物質(zhì)研磨制粉單元、燃煤制粉單元、送風(fēng)單元、燃燒器、鍋爐以及再循環(huán)風(fēng)機；其中，

3、所述生物質(zhì)初級破碎單元用于對生物質(zhì)物料進行破碎，并將破碎得到的生物質(zhì)碎料送入所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元，將破碎過程產(chǎn)生的除塵風(fēng)送入所述生物質(zhì)研磨制粉單元；

4、所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元用于對所述生物質(zhì)碎料進行熱化學(xué)處理，得到生物質(zhì)焦料和可燃氣，并將所述生物質(zhì)焦料送入所述生物質(zhì)研磨制粉單元，將所述可燃氣送入所述燃燒器；

5、所述生物質(zhì)研磨制粉單元用于對所述生物質(zhì)焦料進行研磨，并將研磨得到的生物質(zhì)焦粉送入所述燃燒器；

6、所述燃煤制粉單元用于對原煤物料進行研磨，并將研磨得到的煤粉送入所述燃燒器；

7、所述送風(fēng)單元用于對外界空氣進行加熱后送入所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元和所述燃燒器；

8、所述燃燒器用于所述生物質(zhì)焦粉、所述煤粉以及所述可燃氣進行燃燒反應(yīng)，以驅(qū)動所述鍋爐工作；

9、所述再循環(huán)風(fēng)機用于將所述鍋爐工作時排出的煙氣送入所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元和所述生物質(zhì)研磨制粉單元。

10、可選的，所述生物質(zhì)初級破碎單元包括：生物質(zhì)粉碎機、旋風(fēng)分離器、電動閉風(fēng)器以及除塵風(fēng)機；其中，

11、所述生物質(zhì)粉碎機用于對所述生物質(zhì)物料進行破碎，得到的所述生物質(zhì)碎料包括生物質(zhì)粗料和生物質(zhì)細料，所述生物質(zhì)粗料直接送入所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元，所述生物質(zhì)細料被吸入所述旋風(fēng)分離器；

12、所述旋風(fēng)分離器用于對吸入的所述生物質(zhì)細料和空氣進行氣固分離，并將收集的所述生物質(zhì)細料送入所述電動閉風(fēng)器，將排出的除塵風(fēng)通過所述除塵風(fēng)機送入所述生物質(zhì)研磨制粉單元；

13、所述電動閉風(fēng)器用于將所述生物質(zhì)細料送入所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元，并隔絕所述旋風(fēng)分離器與所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元之間的氣體交換。

14、可選的，所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元包括：煙氣聯(lián)箱、空氣聯(lián)箱以及生物質(zhì)熱化學(xué)處理爐；其中，

15、所述煙氣聯(lián)箱用于收集所述再循環(huán)風(fēng)機送入的煙氣，并將煙氣分多路分別送入所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理爐和所述生物質(zhì)研磨制粉單元；

16、所述空氣聯(lián)箱用于收集所述送風(fēng)單元送入的加溫空氣，并將加溫空氣送入所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理爐；

17、所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理爐用于對所述生物質(zhì)碎料進行熱化學(xué)處理，并將得到的所述生物質(zhì)焦料送入所述生物質(zhì)研磨制粉單元，將得到的所述可燃氣送入所述燃燒器。

18、可選的，所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理爐包括爐腔體、鏈條、第一風(fēng)室、第二風(fēng)室、第三風(fēng)室以及第四風(fēng)室；其中，

19、所述爐腔體用于所述生物質(zhì)碎料進行熱化學(xué)反應(yīng)；

20、所述鏈條傾斜布置于所述爐腔體的底部，所述第一風(fēng)室、所述第二風(fēng)室、所述第三風(fēng)室和所述第四風(fēng)室依次布置于所述鏈條的下方，所述鏈條用于將所述生物質(zhì)碎料依次經(jīng)過所述第一風(fēng)室、所述第二風(fēng)室、所述第三風(fēng)室和所述第四風(fēng)室后得到所述生物質(zhì)焦料；

21、所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元還包括：第一氣體混合器和第二氣體混合器；

22、所述煙氣聯(lián)箱分五路出氣，第一路煙氣直接送入所述第一風(fēng)室，用于對所述第一風(fēng)室對應(yīng)鏈條位置上的生物質(zhì)碎料進行干燥過程，第二路煙氣送入所述第一氣體混合器，第三路煙氣送入所述第二氣體混合器，第四路煙氣直接送入所述第四風(fēng)室，用于對所述第四風(fēng)室對應(yīng)鏈條位置上的生物質(zhì)碎料進行末級碳化過程，第五路煙氣送入所述生物質(zhì)研磨制粉單元；

23、所述空氣聯(lián)箱分兩路出氣，第一路加溫空氣送入所述第一氣體混合器，第二路加溫空氣送入所述第二氣體混合器；所述第一氣體混合器用于將所述第二路煙氣和所述第一路加溫空氣混合得到第一煙氣空氣混合物并送入所述第二風(fēng)室，以對所述第二風(fēng)室對應(yīng)鏈條位置上的生物質(zhì)碎料進行初級碳化過程；所述第二氣體混合器用于將所述第三路煙氣和所述第二路加溫空氣混合得到第二煙氣空氣混合物并送入所述第三風(fēng)室，以對所述第三風(fēng)室對應(yīng)鏈條位置上的生物質(zhì)碎料進行二級碳化過程。

24、可選的，所述煙氣聯(lián)箱的五路出氣管路上分別配置有第一調(diào)節(jié)閥門、第二調(diào)節(jié)閥門、第三調(diào)節(jié)閥門、第四調(diào)節(jié)閥門和第五調(diào)節(jié)閥門，分別用于控制相應(yīng)出氣管路排出的煙氣量；所述空氣聯(lián)箱的兩路出氣管路上分別配置有第六調(diào)節(jié)閥門和第七調(diào)節(jié)閥門，分別用于控制相應(yīng)出氣管路排出的加溫空氣量。

25、可選的，所述生物質(zhì)研磨制粉單元包括：第三氣體混合器和生物質(zhì)磨機；其中，

26、所述第三氣體混合器用于收集所述生物質(zhì)初級破碎單元送入的除塵風(fēng)以及所述煙氣聯(lián)箱送入的煙氣，并混合得到第三煙氣空氣混合物送入所述生物質(zhì)磨機；

27、所述生物質(zhì)磨機用于對所述生物質(zhì)焦料進行研磨，并將得到的生物質(zhì)焦粉由所述第三煙氣空氣混合物攜帶送入所述燃燒器。

28、可選的，所述燃燒器包括：依次向上垂直分級布置的煤粉燃燒器、焦粉燃燒器、燃氣燃燒器以及燃盡風(fēng)燃燒器；其中，

29、所述煤粉燃燒器用于收集所述燃煤制粉單元送入的煤粉以及所述送風(fēng)單元送入的加溫空氣進行燃燒反應(yīng)；

30、所述焦粉燃燒器用于收集所述生物質(zhì)研磨制粉單元送入的生物質(zhì)焦粉以及所述送風(fēng)單元送入的加溫空氣進行燃燒反應(yīng)；

31、所述燃氣燃燒器用于收集所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元送入的可燃氣以及所述送風(fēng)單元送入的加溫空氣進行燃燒反應(yīng)；

32、所述燃盡風(fēng)燃燒器用于收集所述送風(fēng)單元送入的加溫空氣對下方送入的未燃盡燃料進行燃燒反應(yīng)。

33、可選的，所述燃煤制粉單元包括：第一風(fēng)機、空氣加熱器以及磨煤機；所述送風(fēng)單元包括第二風(fēng)機以及空氣預(yù)熱器；其中，

34、所述第一風(fēng)機用于吸入外界空氣并加壓后送入所述空氣加熱器；

35、所述空氣加熱器用于對加壓空氣進行加熱后送入所述磨煤機；

36、所述磨煤機用于對所述原煤物料進行研磨，并將得到的所述煤粉由加溫加壓空氣攜帶送入所述燃燒器；

37、所述第二風(fēng)機用于吸入外界空氣并加壓后送入所述空氣預(yù)熱器；

38、所述空氣預(yù)熱器用于對加壓空氣進行加熱后送入所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元和所述燃燒器。

39、第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種生物質(zhì)耦合煤粉鍋爐燃燒系統(tǒng)的運行方法，該方法包括：

40、啟動鍋爐，并依次投運送風(fēng)單元和燃煤制粉單元，以使煤粉和加溫空氣進入燃燒器進行燃燒反應(yīng)，并使加溫空氣進入生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元；

41、投運再循環(huán)風(fēng)機，以抽取鍋爐工作時排出的煙氣送入所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元和生物質(zhì)研磨制粉單元；

42、依次投運所述生物質(zhì)研磨制粉單元、所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元和生物質(zhì)初級破碎單元，并投入生物質(zhì)物料；以使所述生物質(zhì)物料在所述生物質(zhì)初級破碎單元中進行破碎得到生物質(zhì)碎料送入所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元，并使得破碎過程產(chǎn)生的除塵風(fēng)送入所述生物質(zhì)研磨制粉單元；然后使得所述生物質(zhì)碎料在所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元中進行熱化學(xué)處理，并使得得到的生物質(zhì)焦料送入所述生物質(zhì)研磨制粉單元，得到的可燃氣送入所述燃燒器進行燃燒反應(yīng)；再使得所述生物質(zhì)焦料在所述生物質(zhì)研磨制粉單元中進行研磨得到生物質(zhì)焦粉送入所述燃燒器進行燃燒反應(yīng)。

43、可選的，所述方法還包括：

44、停止投入所述生物質(zhì)物料；

45、等待預(yù)設(shè)時長后，確定所述生物質(zhì)初級破碎單元、所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元以及所述生物質(zhì)研磨制粉單元的溫度變化情況；

46、若溫度變化正常，則依次停運所述生物質(zhì)初級破碎單元、所述生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元以及所述生物質(zhì)研磨制粉單元；

47、停運再循環(huán)風(fēng)機；

48、若需退出鍋爐，則依次停運所述燃煤制粉單元和所述送風(fēng)單元。

49、本發(fā)明實施例提供了一種生物質(zhì)耦合煤粉鍋爐燃燒系統(tǒng)，包括生物質(zhì)初級破碎單元、生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元、生物質(zhì)研磨制粉單元、燃煤制粉單元、送風(fēng)單元、燃燒器、鍋爐和再循環(huán)風(fēng)機。通過將生物質(zhì)物料依次經(jīng)過生物質(zhì)初級破碎單元、生物質(zhì)熱化學(xué)處理單元和生物質(zhì)研磨制粉單元的破碎、熱化學(xué)處理和研磨等分級高效的前置處理過程轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)焦粉和可燃氣，再進入燃燒器發(fā)生燃燒反應(yīng)，克服了生物質(zhì)來源復(fù)雜多變、雜質(zhì)含量高以及可研磨性較差等造成的規(guī)?；{困難，實現(xiàn)了鍋爐大比例、高效靈活的摻燒生物質(zhì)，具有處置量大、適應(yīng)性廣、兼容性高、運行效能高、環(huán)保性好等優(yōu)勢。