[發明專利]秸稈低溫氣化熔融燃燒方法

有效

• 申請號: 200710022955.7
• 申請日: 2007-05-25
• 公開（公告）號: CN101055082A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 金保升;黃亞繼;仲兆平;鐘文琪;肖睿;肖剛;陳茂榮
• 申請（專利權）人: 東南大學;江蘇紫光吉地達環境工程科技有限公司
• 主分類號: F23G5/30
• 分類號: F23G5/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種秸稈低溫氣化熔融燃燒方法，屬于秸稈處理的技術領域。

背景技術

能源是人類生存與發展的前提和基礎。當今人類對化石能源的極大依賴，不僅給環境帶來嚴重的污染，并且由于這種能源的逐漸匱乏，還必將成為未來社會的潛在危機。在能源和環境的雙重壓力下，使得人類不得不開始尋找一種相對比較清潔的可再生能源，而秸稈是目前比較理想的選擇之一，其具有以下特點：①可再生性；②低污染性；③廣泛的分布性。利用秸稈發電，不僅可為缺電地區提供寶貴的電力，而且會改善大氣酸雨環境，減少大氣中二氧化碳含量，對環境保護非常有利。目前，在秸稈發電技術中，比較成熟的有直接燃燒發電和氣化發電兩種類型。

在秸稈直接燃燒發電方面，國外以丹麥BWE公司為代表，在專用鍋爐中直接燃燒產生蒸汽，通過汽輪發電機轉換為電能。目前已有較多應用實例。我國已引進該技術，建立示范工程。秸稈密度小懸浮燃燒份額高，秸稈原料中揮發分占70％以上，燃燒爐內燃燒組織不良時極易產生碳黑，即使團聚后的碳黑，其粒徑也大多在10μm以下，要使得這些碳黑完全燃燼，需要較高的燃燒溫度，但由于秸稈中堿金屬、鹵素含量較高，高溫時易引起爐內結焦，特別在流化床燃燒爐中，堿金屬的化合物與床料易形成低共熔點化合物，導致流化床結渣不能正常流化。同時秸稈直接燃燒時還存在高低溫腐蝕、燃燒難穩定、煙氣中飄塵含量高等問題。

秸稈氣化發電技術可分為三類：①氣化爐產生的可燃氣在燃氣輪機內燃燒帶動發電機發電。燃氣輪機必須進行相應的改造，將熱值較低的可燃氣增壓到0.5-3.0MPa之間，否則發電效率較低。②可燃氣在內燃機內燃燒帶動發電機發電。前兩種方式要求可燃氣穩定，且必須凈化。采用傳統的固定床或流化床對秸稈直接氣化，生成的可燃氣中焦油含量較高，而目前的凈化措施難以使之完全去除，這樣會引起管路堵塞和積炭，嚴重影響燃氣輪機和內燃機穩定運行。③可燃氣作為蒸汽鍋爐的燃料燃燒，生產蒸汽帶動汽輪發電機發電。這種方式在氣體成分和熱值有變化時能夠保持穩定的燃燒狀態。但蒸汽鍋爐的燃燒溫度同樣受秸稈中特有的堿金屬、鹵素的限制。

發明內容

技術問題：本發明針對目前在利用秸稈發電過程中出現的爐內結焦、管道焦油阻塞等問題，提出一種秸稈低溫氣化熔融燃燒方法，該方法具有連續、穩定和安全的效果。

技術方案：本發明的秸稈氣化熔融方法為：

(1)秸稈在循環流化床氣化爐內進行低溫氣化，氣化溫度為400-650℃。流化床內存有大量的惰性床料，能夠迅速加熱新進爐的秸稈使其達到氣化反應溫度，其蓄熱功能還可減小由于加料不均勻、秸稈種類和水分變化引起的爐內溫度波動。

(2)氣化爐出口設置高溫旋風分離器，將隨可燃氣帶出爐外的細顆粒惰性床料分離下來，經過回料器重新送回氣化爐，以此在爐內形成高濃度顆粒物料的循環，其熱載體功能可使氣化爐沿高度方向溫度趨于一致，以利于秸稈氣化反應、爐內高效脫氯，并防止爐內結焦。

(3)向氣化爐內添加石灰等吸附劑，可以定向脫除硫、氯、氟等污染物，特別是深度脫氯之后，可以防止金屬材料的高溫腐蝕，因此可以采用常規材料制造后面的余熱鍋爐，大大節省投資費用，并實現高效發電。

(4)氣化爐產生的可燃氣攜帶未完全反應的含碳灰粒進入高溫立式旋風熔融爐進行熔融燃燒，燃燒溫度為1000-1500℃，氣體停留時間為2-3s，可保證可燃氣體和灰中所含的碳完全燃燼。燃燼后的灰份呈熔融狀態從熔融爐底部排入急冷水槽。

(5)熔融爐排出的高溫煙氣依次通過余熱鍋爐的輻射式蒸發受熱面、過熱器、省煤器、空預器和除塵器，最后經過引風機從煙囪排空。余熱鍋爐產生的高溫或中溫過熱蒸汽進入汽輪發電機并網發電。秸稈氣化和熔融燃燒產生的部分堿金屬蒸汽凝結在輻射式蒸發受熱面上，經過振打和吹掃，一部分落入輻射式蒸發受熱面底部灰斗，其余隨煙氣進入尾部煙道和除塵器，分別被尾部煙道下方灰斗和除塵器捕集。

(6)秸稈在氣化爐中氣化時，其中所含的堿金屬部分會遷移至惰性床料表面，當惰性床料表面堿金屬含量達到一定濃度時，惰性床料將發生相互粘結，嚴重時造成氣化爐流化惡化，影響氣化爐正常運行，因此需定期排出部分床料。排出的熱床料進入氣化爐下部的冷卻水槽，經水浸泡再生后可重新作為床料加入氣化爐。

(7)空氣在空預器中預熱到300-400℃后分成兩部分，一部分進入氣化爐，作為氣化介質與秸稈進行氣化反應；其余作為燃燒空氣進入熔融爐，使可燃氣體和灰中的碳完全燃燼。