一种生物质与煤耦合燃烧的方法

摘要

本发明属于生物质热能转化利用技术领域，具体涉及一种生物质与煤耦合燃烧的方法。由以下步骤组成：（1）将生物质通过两段式生物质连续热解装置进行裂解，生成生物质炭；（2）生物质炭与煤混合后进入磨煤机，并在转速25‑100r/min下，研磨至粒径为20‑50μm，研磨后混有生物质炭的煤粉进入煤粉仓并通过给粉机经煤粉燃烧器在煤粉锅炉中进行燃烧，可对外供热或发电；（3）通过专用设备取样步骤（2）中煤粉锅炉排放的烟气、并通过检测样品烟气中14C丰度，确定生物质的实际比例，本发明可以使生物质与煤在煤粉炉中高效燃烧，通过检测烟气中14C含量获得生物质与煤的耦合燃烧比例。

权利要求

1.一种使用两段式生物质连续热解装置的生物质与煤耦合燃烧方法，其特征在于，由以下步骤组成：（1）将生物质通过两段式生物质连续热解装置进行裂解；

（2）裂解后获得的生物质炭与煤混合，进入磨煤机，并在转速25-100r/min下研磨至粒径为20-50μm，混有生物质炭粉的煤粉进入煤粉仓并通过给粉机进入煤粉锅炉进行燃烧，生成烟气；

（3）取样步骤（2）中煤粉锅炉的烟气并通过检测耦合燃烧中生物质与煤燃烧比例的装

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置检测 C的丰度，确定生物质的实际比例；

所述的步骤（1）中生物质粉碎至0-100mm，通过两段式生物质连续热解装置在240-260℃条件下进行裂解；

所述的两段式生物质连续热解装置，包括热解装置，该热解装置包括滚筒、进料口和出料口，所述的滚筒内壁均匀铺设保温层，滚筒分为低温段和高温段，低温段的保温层内套设第一圆筒，高温段的保温层内设生物质通道，生物质通道是由数个烟气小管围合成的圆形通道，烟气小管的一端由固定板固定，固定板与保温层的内侧壁连接，固定板上设有供烟气小管通入高温烟气的高温烟气进口，第一圆筒的一端伸入生物质通道内，第一圆筒的另一端与进料口连通，生物质通道连通出料口，滚筒两端分别通过回转窑密封板与进料口和出料口连接，滚筒中部还套设齿圈，齿圈下设有与其配合使用的齿轮，齿轮的转轴连接电机；

所述的进料口连通第一管道，第一管道内设进料绞龙，第一管道上还连通进料漏斗，第一圆筒通过第二管道连通除尘装置，出料口连通第三管道，第三管道通过第四管道连通生物质炭存储装置，第四管道上设有冷凝器，第三管道通过第五管道连通燃气热风炉，第三管道外还套设第六管道，第六管道一端连通烟气小管的高温烟气进口，第六管道的另一端通过第七管道连通燃气热风炉，第七管道通过第八管道与第二管道连通。

2.根据权利要求1所述的生物质与煤耦合燃烧的方法，其特征在于，所述的两段式生物质连续热解装置的使用方法，由以下步骤组成：（1）打开电机，滚筒开始转动，将生物质放入进料漏斗并通过进料绞龙进入第一圆筒中，燃气热风炉将高温烟气自第七管道通入烟气小管中；

（2）低温段：烟气小管中的高温烟气通入第一圆筒，第一圆筒内生物质被高温烟气烘干，烘干后的生物质进入生物质通道；

（3）高温段：烟气小管被高温烟气加热，烘干后的生物质与烟气小管接触发生热解反应并产生生物质炭和生物质气；

（4）低温段中第一圆筒内的高温烟气由第一引风机抽入除尘装置，高温段中生物质通道内的生物质气由第二引风机抽入燃气热风炉燃烧，无线温度传感器检测到温度大于160℃时，减小第二引风机吸风量；

（5）开启第一热电偶和第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶检测低温段和高温段内烟气温度过高时，降低燃气热风炉通入烟气小管的高温烟气温度，第一热电偶和第二热电偶检测低温段和高温段内烟气温度过低时，增大燃气热风炉通入烟气小管的高温烟气温度，同时进入第二管道的混合烟气一部分通过第八管道与第七管道中的高温烟气混合进入烟气小管内。

说明书

一种生物质与煤耦合燃烧的方法

技术领域

[0001] 本发明属于生物质热能转化利用技术领域，具体涉及一种生物质与煤耦合燃烧的方法。

背景技术

[0002] 随着全球能源、环境问题的日益突出，可再生能源的开发利用受到越来越多的重视。生物质能是太阳能以化学能形式蕴藏在生物质中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能作为可再生的清洁能源，其高效利用日益受到关注。我国生物质资源丰富，因此加强对生物质能的开发利用具有重要的战略意义。

[0003] 生物质与煤混烧技术是生物质利用的重要途径之一。由于我国是农业大国，因此具有大量可持续供应生物质的特性，然而现今生物质大多数使用焚烧填埋的方式处理，造成资源大量的浪费为了充分利用资源，常将生物质直接使用锅炉烧烧，但是现有的燃烧锅炉容量较小，难以满足其大量生物质燃烧的需要，并且燃烧效率与热利用效率较低，烟气中颗粒物与氮氧化物含量较高，而使用传统的煤粉炉燃烧，由于生物质可磨性差，不能制粉，要使用专用的燃烧器，需要对煤粉锅炉进行改造，而煤粉锅炉改造难度大，因此现有技术需要进一步的改进。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种可以使生物质与煤在煤粉炉中高效耦合燃烧，通过检测烟气中14C的丰度获得生物质与煤的耦合燃烧比例的方法。

[0005] 基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

[0006] 一种生物质与煤耦合燃烧的方法，由以下步骤组成：

[0007] （1）将生物质通过两段式生物质连续热解装置进行热裂解；

[0008] （2）裂解后获得的生物质炭与煤混合，进入磨煤机，并在转速25-100r/min下研磨至粒径为20-50μm，混有生物质炭粉的煤粉进入煤粉仓并通过给粉机进入煤粉锅炉进行燃烧，生成烟气；

[0009] （3）取样步骤（2）中煤粉锅炉的烟气并通过检测耦合燃烧中生物质与煤燃烧比例的装置检测14C的丰度，确定生物质的实际比例。

[0010] 进一步的，所述的步骤（1）中生物质粉碎至0-100mm，通过两段式生物质连续热解装置在240-260℃条件下进行裂解。

[0011] 进一步的，所述的两段式生物质连续热解装置，包括热解装置，该热解装置包括滚筒、进料口和出料口，所述的滚筒内壁均匀铺设保温层，滚筒分为低温段和高温段，低温段的保温层内套设第一圆筒，高温段的保温层内设生物质通道，生物质通道是由数个烟气小管围合成的圆形通道，烟气小管的一端由固定板固定，固定板与保温层的内侧壁连接，固定板上设有供烟气小管通入高温烟气的高温烟气进口，第一圆筒的一端伸入生物质通道内，第一圆筒的另一端与进料口连通，生物质通道连通出料口，滚筒两端分别通过回转窑密封板与进料口和出料口连接，滚筒中部还套设齿圈，齿圈下设有与其配合使用的齿轮，齿轮的转轴连接电机；

[0012] 所述的进料口连通第一管道，第一管道内设进料绞龙，第一管道上还连通进料漏斗，第一圆筒通过第二管道连通除尘装置，出料口连通第三管道，第三管道通过第四管道连通生物质炭存储装置，第四管道上设有冷凝器，第三管道通过第五管道连通燃气热风炉，第三管道外还套设第六管道，第六管道一端连通烟气小管的高温烟气进口，第六管道的另一端通过第七管道连通燃气热风炉，第七管道通过第八管道与第二管道连通。

[0013] 进一步的，所述的两段式生物质连续热解装置的使用方法，由以下步骤组成：

[0014] （1）打开电机，滚筒开始转动，将生物质放入进料漏斗并通过进料绞龙进入第一圆筒中，燃气热风炉将高温烟气自第七管道通入烟气小管中；

[0015] （2）低温段：烟气小管中的高温烟气通入第一圆筒，第一圆筒内生物质被高温烟气烘干，烘干后的生物质进入生物质通道；

[0016] （3）高温段：烟气小管被高温烟气加热，烘干后的生物质与烟气小管接触发生热解反应并产生生物质炭和生物质气；；

[0017] （4）低温段中第一圆筒内的高温烟气由第一引风机抽入除尘装置，高温段中生物质通道内的生物质气由第二引风机抽入燃气热风炉燃烧，无线温度传感器检测到温度大于160℃时，减小第二引风机吸风量；

[0018] （5）开启第一热电偶和第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶检测低温段和高温段内烟气温度过高时，降低燃气热风炉通入烟气小管的高温烟气温度，第一热电偶和第二热电偶检测低温段和高温段内烟气温度过低时，增大燃气热风炉通入烟气小管的高温烟气温度，同时进入第二管道的混合烟气一部分通过第八管道与第七管道中的高温烟气混合进入烟气小管内。

[0019] 与现有技术相比，本发明的技术效果为：

[0020] 1.对生物质在产地直接进行高温和低温两段式预处理，并在同一设备中完成，降低了预处理的成本，获得能量密度高的生物质炭，具有不易吸水、不易发霉变质的特点，降低了储运成本，提高了生物质燃烧的能量利用效率。

[0021] 2、采用生物质炭和煤在磨煤机中混合制粉的工艺，利用煤粉锅炉的制粉系统，可以使煤和生物质炭充分混合。混有生物质炭粉的煤粉通过原有的煤粉燃烧器在锅炉中直接燃烧，对原锅炉及控制系统不做改造即可直接使用。

[0022] 3、通过对耦合燃烧产生的烟气进行在线取样检测，进行14C的同位素分析，可以根据样品烟气中14C的丰度，计算出混合燃料中生物质的比例，对监测煤与生物质的混合燃烧具有重要意义。

附图说明

[0023] 图1为本发明的总流程图；

[0024] 图2本发明的结构示意图；

[0025] 图3为图2中A的局部放大图；

[0026] 图4为第一热电偶与第一圆筒的位置关系图；

[0027] 图5为高温段中第一圆筒与生物质通道的位置关系图；

[0028] 图6为低温段中第一圆筒与抄板的位置关系图。

具体实施方式

[0029] 实施例1：

[0030] 如图1所示一种生物质与煤耦合燃烧的方法，由以下步骤组成：

[0031] （1）将生物质粉碎至10mm，通过两段式生物质连续热解装置在240℃条件下进行裂解；

[0032] （2）裂解后获得的生物质炭与煤混合，进入磨煤机，并在转速25-100r/min下研磨至粒径为20-50μm，混有生物质炭粉的煤粉进入煤粉仓并通过给粉机进入煤粉锅炉进行燃烧，生成烟气；

[0033] （3）取样步骤（2）中煤粉锅炉的烟气并通过检测耦合燃烧中生物质与煤燃烧比例14
的装置检测 C的丰度，确定生物质的实际比例。

[0034] 如图2-6所示的一种两段式生物质连续热解装置，包括热解装置，该热解装置包括滚筒1、进料口2和出料口3，所述的滚筒1内壁均匀铺设保温层4，保温层4由复合硅酸盐保温涂料制作而成，滚筒1分为低温段101和高温段102，低温段101的保温层4内套设第一圆筒5，高温段102的保温层4内设生物质通道6，生物质通道6是由数个烟气小管601围合成的圆形通道，烟气小管601的一端由固定板602固定，固定板602与保温层4的内侧壁连接，固定板602上设有供烟气小管601通入高温烟气的高温烟气进口6011，第一圆筒5的一端伸入生物质通道6内，第一圆筒5的另一端与进料口2连通，生物质通道6连通出料口3，滚筒1两端分别通过回转窑密封板与进料口2和出料口3连接，滚筒1中部还套设齿圈7，齿圈7下设有与其配合使用的齿轮，齿轮的转轴连接电机8；

[0035] 所述的进料口2连通第一管道9，第一管道9内设进料绞龙10，第一管道9上还连通进料漏斗11，第一圆筒5通过第二管道12连通除尘装置13，所述的除尘装置13为除尘器，出料口3连通第三管道14，第三管道14通过第四管道15连通生物质炭存储装置16，第四管道15上设有冷凝器17，第三管道14通过第五管道18连通燃气热风炉19，第三管道14外还套设第六管道20，第六管道20一端连通烟气小管601的高温烟气进口6011，第六管道20的另一端通过第七管道21连通燃气热风炉19，第七管道21通过第八管道22与第二管道12连通，所述的第一圆筒5内设有第一热电偶23，第一热电偶23与高温段102相邻，第七管道21上设有第二热电偶24，第二热电偶24与高温烟气进口6011相邻，所述的第二管道12上设有第一引风机25，第五管道18上设有第二引风机26，第七管道21上设有第三引风机27，第一引风机25的吸风量大于第二引风机26的吸风量，第三引风机27的吸风量大于第一引风机25的吸风量，所述的生物质通道6内设有无线温度传感器28，无线温度传感器28与第一圆筒5一侧相邻，所述的滚筒1两侧分别套设辊圈29，辊圈29下设有配合其使用的托辊30，所述的第一圆筒5内均匀铺设抄板31，所述的滚筒1倾斜设置，进料口2与地面的高度大于出料口3与地面的高度。

[0036] 所述的两段式生物质连续热解装置的使用方法，由以下步骤组成：

[0037] （1）打开电机，滚筒1开始转动，将生物质放入进料漏斗11并通过进料绞龙10进入第一圆筒中，燃气热风炉19将高温烟气自第七管道21通入烟气小管601中；

[0038] （2）低温段101：烟气小管601中的高温烟气通入第一圆筒5，第一圆筒5内生物质被高温烟气烘干，烘干后的生物质进入生物质通道6；

[0039] （3）高温段102：烟气小管601被高温烟气加热，烘干后的生物质与烟气小管601接触发生热解反应并产生生物质炭和生物质气；；

[0040] （4）低温段101中第一圆筒5内的高温烟气由第一引风机25抽入除尘装置13，高温段102中生物质通道6内的生物质气由第二引风机26抽入燃气热风炉19燃烧，无线温度传感器28检测到温度大于160℃时，减小第二引风机26吸风量；

[0041] （5）开启第一热电偶23和第二热电偶24，第一热电偶23和第二热电偶24检测低温段101和高温段102内烟气温度过高时，降低燃气热风炉19通入烟气小管601的高温烟气温度，第一热电偶23和第二热电偶24检测低温段101和高温段102内烟气温度过低时，增大燃气热风炉19通入烟气小管601的高温烟气温度，同时进入第二管道12的混合烟气一部分通过第八管道22与第七管道21中的高温烟气混合进入烟气小管601内。

[0042] 所述的检测生物质与煤耦合燃烧中生物质混烧比例的装置为中国发明专利申请号：2018107445131。

[0043] 实施例2：

[0044] 所述的实施例1与实施例2不同的地方在于，一种生物质与煤耦合燃烧的方法中步骤（1）将生物质粉碎至55mm，通过两段式生物质连续热解装置在250℃条件下进行裂解；步骤（2）裂解后的生物质产生的生物质炭与煤混合，混合后的生物质炭和煤进入磨煤机，并在转速50r/min下，研磨至生物质炭和煤的粒径为30μm，研磨后的煤和生物质炭进入煤粉仓并通过给粉机进入煤粉锅炉中进行燃烧，生成烟气；

[0045] 实施例3：

[0046] 所述的实施例1与实施例2不同的地方在于，一种生物质与煤耦合燃烧的方法中步骤（1）将生物质粉碎至100mm，通过两段式生物质连续热解装置在260℃条件下进行裂解；步骤（2）裂解后的生物质产生的生物质炭与煤混合，混合后的生物质炭和煤进入磨煤机，并在转速100r/min下，研磨至生物质炭和煤的粒径为50μm，研磨后的煤和生物质炭进入煤粉仓并通过给粉机进入煤粉锅炉中进行燃烧，生成烟气。

[0047] 试验例1:

[0048] 将玉米秸秆粉碎至100mm以下，在两段式生物质连续热解装置进行连续干燥热解，高温段在240℃下完成玉米秸秆的热解，换热后的高温烟气降至200℃，进入低温段；热解后的生物质炭与煤混合进入磨煤机，制成粒径为50μm的颗粒，混有生物质炭的煤粉经煤粉锅炉燃烧，生成烟气，该烟气通过检测耦合燃烧中生物质与煤燃烧比例的装置连续采样，采样速度平均为25L/h，共运行了20小时，采样量为500L，对样品烟气中14C丰度分析，其值为1.2×10-13，生物质中14C丰度为1.2×10-12，可知在采样时间内燃料燃烧产生的烟气中CO2的炭由10%来源于生物质，90%来源于煤炭，生物质炭中的炭含量为55%，煤中的炭含量为70%，可知耦合燃烧过程中生物质炭燃烧比例为 ，使用本方法，可不对燃烧设备进行改动，在完成生物质高效燃烧，同时也可完成生物质燃烧量的计量，具有投资少，易计量的特点，具有良好的市场前景。