专利名称：利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及锅炉余热利用和节能减排技术，具体地指一种利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的方法及其装置。
背景技术：
随着传统化石能源煤、石油、天然气等储量的日益减少，以及由于使用化石能源带来的环境污染问题直接威胁着人类的生存和发展，重视和发展可再生的环保型能源已成为各国政府的共同目标。生物质是植物通过光合作用生成的有机物质，其分布广泛、可利用量大、较化石能源清洁，具有二氧化碳零排放的特点，是一种重要的可再生能源。生物质原料一般含有大量水分，在作为燃料进入锅炉前若不经过干燥处理，则单位质量生物质原料的 发热量偏低，导致生物质锅炉的总效率下降，也会增大生物质锅炉进料管路和炉膛的尺寸，导致锅炉造价成本增高。因此，生物质原料在进入生物质锅炉前一般需要作预干燥处理。传统的生物质原料干燥方法需要引入外部高温干燥介质，其工艺繁琐、设备复杂、能量消耗大、投资成本高。为了解决上述问题，公开号为CN101693248A的中国发明专利申请公开说明书提出了一种使用高温烟气对生物质原料进行干燥的方法，其使含水生物质原料经高温烟气干燥后，再经过加热加压处理，制成流体化浆体。但这种方法需要引入外部高温干燥介质，能量消耗极大，目前已不能适应国民经济发展中越来越高的节能减排要求。公告号为CN202032602U的中国实用新型专利说明书公布了一种烟气预干燥发电的集成系统，其利用烟气预热对锅炉褐煤原料进行干燥，但干燥使用的滚筒设备仍需要额外消耗大量电能，从而增大了系统的运行难度和运行成本。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有生物质原料干燥技术中存在设备结构复杂、能耗居高不下的缺陷，提供一种利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的方法及其装置。其结构简单、工艺经济、干燥效果好，可有效缩小生物质锅炉系统的尺寸、大幅提高生物质锅炉系统的热效率。为实现上述目的，本发明所设计的利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的方法，包括以下步骤I)将待燃烧的生物质原料导入干燥室内设置的履带传送机的工作面上，进行不间断的动态传输；2)将生物质锅炉燃烧排放的高温烟气导入除尘器中，去除其中绝大部分的粉尘杂质，获得较为洁净的烟气；3)取所得较为洁净的烟气中的一部分输送到干燥室内，使其自下而上穿越履带传送机的工作面空隙，与动态传输的生物质原料进行接触换热，从而脱除生物质原料中的部分水份；4)将经过换热利用的烟气导出干燥室，并重新输送至除尘器中继续处理；
5)将经过脱水干燥的生物质原料导出干燥室，直接作为生物质锅炉的燃料或存储备用。作为优选方案，上述步骤3)中，烟气先集中输送到设置在履带传送机的工作面下方的热风气室中，再从热风气室顶部逸出，穿越履带传送机的工作面空隙，与动态传输的生物质原料进行接触换热。这样，可以缓冲进入干燥室的烟气，使其均匀分配给动态传输的生物质原料进行干燥。进一步地，上述烟气在干燥室入口处的温度控制在11(T150°C，优选控制在12(Tl30°C ;上述烟气在干燥室出口处的温度控制在45 55°C，优选控制在48 50°C。这样，进入干燥室的烟气温度低于生物质原料中有效挥发组份的最低析出温度，可确保生物质原料在干燥过程中无有效组份损失；而从干燥 室输出的烟气温度仅高于常温几十摄氏度，可确保生物质原料充分利用烟气余热。更进一步地，上述生物质原料在履带传送机上的传输速度为O. 2^0. 8m/s，停留时间为30(T480s ;上述烟气在干燥室内的平均流速为8 15m/s。这样，通过对动态传输的生物质原料和烟气流接触参数的合理控制，可以确保两者的热交换始终维持稳定，从而满足工业上连续不间断生产的需要。为实现上述方法而专门设计的利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的装置，包括除尘器和干燥室，其特殊之处在于所述干燥室内腔设置有履带传送机，所述干燥室顶部分别设置有生物质进料口和烟气出口管，所述干燥室底部分别设置有生物质出料口和烟气进口管；所述生物质进料口位于履带传送机输入端上方，所述生物质出料口位于履带传送机输出端下方，所述烟气出口管通过增压风机与除尘器的输入端相连，所述烟气进口管通过引风机与除尘器的输出端相连。作为优选方案，所述履带传送机的工作面下方并列设置有多个独立的热风气室，所述热风气室底部设置有进气支管，所述进气支管与烟气进口管相连，所述热风气室顶部均布有烟气扩散孔。这样，可以缓冲进入干燥室的烟气，使其均匀穿越履带传送机的工作面，从而对动态传输的生物质原料进行均匀干燥。进一步地，所述进气支管上设置有调节阀。这样，可以方便地调节每个进气支管的烟气流量，保证进入每个热风气室的烟气分配均匀。更进一步地，所述热风气室中设置有热风均布装置。这样，可以调节每个热风气室内部的烟气流动方向，从而将烟气流场调配到最佳状态。本发明的优点在于所设计的干燥方法直接利用生物质锅炉排放的高温烟气作为热源，对生物质原料进行脱水干燥，可以将生物质原料的总质量减轻15%以上，即可脱除生物质原料中约一半的水分，从而使单位质量生物质原料的发热量大幅增加。这样，既可以大幅提高生物质锅炉系统的热效率，具有可观的经济效益；又可以相应缩小生物质锅炉系统进料管路的尺寸。而且，干燥的生物质原料燃烧所产生的烟气流量相对较低，还可以缩小整个生物质锅炉系统的尺寸，有效降低锅炉的造价。同时，生物质原料干燥后，其在燃烧过程中产生的烟气的湿度和流量也都明显下降，因此排出锅炉的烟气在通过除尘器进行除尘时，除尘器处理的烟气的湿度和流量也相应下降，有利于提高除尘效率。另外，本发明所设计的装置结构简单、投资小、干燥风量方便调节且分配均匀，可以很好地满足生物质原料干燥的要求。虽然其在增加部分管道和风机以克服系统阻力上的能耗有所增加，但与其斩获的低锅炉造价和高热效率相比，增加的能耗比率极低，整个系统节能减排效益明显。
图I为一种利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的装置的结构示意图。图2为图I中干燥室部分的放大结构示意图。图3为图2的A-A剖面放大结构示意图。图中生物质锅炉I、生物质进料口 2、除尘器3、生物质出料口 4、烟囱5、引风机6、履带传送机7、干燥室8、料仓9、增压风机10、烟气进口管11、进气支管12、调节阀13、热风均布装置14、热风气室15、烟气扩散孔16、烟气出口管17。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。图中所示利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的装置，包括设置在生物质锅炉I与烟囱5之间的除尘器3和干燥室8。除尘器3的输入端与生物质锅炉I的烟气出口相连，除尘器3的输出端与烟囱5相连。干燥室8内设置有履带传送机7，干燥室8顶部分别设置有生物质进料口 2和烟气出口管17，干燥室8底部分别设置有生物质出料口 4和烟气进口管11。生物质进料口 2位于履带传送机7输入端上方，并与料仓9相连。生物质出料口 4位于履带传送机7输出端下方，从生物质出料口 4出来的干燥生物质原料可以通过转运设备输送到生物质锅炉I的燃料入口。烟气出口管17通过增压风机10与除尘器3的输入端相连，烟气进口管11通过引风机6与除尘器3的输出端相连。在履带传送机7的工作面下方并列设有多个独立的热风气室15，各热风气室15底部设置有进气支管12，各进气支管12同时与烟气进口管11相连，且各进气支管12上设有调节阀13。各热风气室15中位于进气支管12出口上方还设有热风均布装置14。本实施例中，热风均布装置14为水平固定的挡板，其四周与热风气室15之间留有间隙，用于分散进入热风气室15的烟气。各热风气室15顶部均布有烟气扩散孔16，烟气可以通过烟气扩散孔16均匀穿越履带传送机7的工作面。以含水量占总质量30%左右的新鲜生物质原料为例，上述装置是这样利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的储存在料仓9中的待燃烧生物质原料通过生物质进料口 2进入干燥室8内的履带传送机7的工作面上，进行不间断的动态传输，最后从生物质出料口 4输出。生物质原料在履带传送机7上的传输速度优选为O. 2^0. 8m/s、最佳范围在O. 4^0. 6m/s，停留时间优选为30(T480s、最佳范围在40(T450s ;烟气在干燥室8内的平均流速优选为8 15m/s、最佳范围在 10 12m/s。与此同时，生物质锅炉I燃烧排放的高温烟气进入除尘器3中，去除其中绝大部分的粉尘杂质，获得较为洁净的烟气。所得较为洁净的烟气中，一部分通过烟 5排入大气，另一部分通过引风机6加压，经烟气进口管11、进气支管12进入干燥室8内的各热风气室15。各热风气室15中的烟气通过热风均布装置14均流后，再经热风气室15顶部的烟气扩散孔16逸出，使烟气自下而上穿越履带传送机7的工作面空隙，与其上动态传输的生物质原料进行接触换热，从而脱除生物质原料中的部分水份。控制上述烟气在干燥室8入口处的温度为11(T150°C、在干燥室8出口处的温度为45^55 0C，可以充分利用烟气的余热和温差，获得良好的干燥效果。本实施例中，烟气在干燥室8入口处的温度为12(Tl30°C，烟气在干燥室8出口处的温度为48 50°C。最后，经过换热利用的烟气通过烟气出口管17导出干燥室8，并重新输送至除尘器3中继续进行除尘处理；同时，经过脱水干燥的生物质原料通过生物质出料口 4导出干燥室8，直接作为生物质锅炉I的燃料或存储备用。经试验表明当干燥室8的烟气入口温度在130°C左右、烟气出口温度在50°C左右、烟气平均流速在12m/s左右时，通过干燥室8的生物质原料约可脱去占总质量15%左右的水分。由于烟气温度低于生物质原料中挥发分的最低析出温度，因此不存在挥发分析出 的问题。
权利要求
1.ー种利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的方法，包括以下步骤 1)将待燃烧的生物质原料导入干燥室(8)内设置的履带传送机(7)的工作面上，进行不间断的动态传输； 2)将生物质锅炉(I)燃烧排放的高温烟气导入除尘器(3)中，去除其中绝大部分的粉尘杂质，获得较为洁净的烟气； 3)取所得较为洁净的烟气中的一部分输送到干燥室(8)内，使其自下而上穿越履带传送机(7)的工作面空隙，与动态传输的生物质原料进行接触换热，从而脱除生物质原料中的部分水份； 4)将经过换热利用的烟气导出干燥室(8)，并重新输送至除尘器(3)中继续处理； 5)将经过脱水干燥的生物质原料导出干燥室(8)，直接作为生物质锅炉(I)的燃料或存储备用。
2.根据权利要求I所述利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的方法，其特征在于所述步骤3)中，烟气先集中输送到设置在履带传送机(7)的工作面下方的热风气室(15)中，再从热风气室(15)顶部逸出，穿越履带传送机(7)的工作面空隙，与动态传输的生物质原料进行接触换热。
3.根据权利要求I或2所述利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的方法，其特征在于所述烟气在干燥室(8)入口处的温度为11(T150°C，所述烟气在干燥室(8)出口处的温度为45 55°C。
4.根据权利要求I或2所述利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的方法，其特征在于所述烟气在干燥室(8)入ロ处的温度为12(Tl30°C，所述烟气在干燥室(8)出ロ处的温度为48 50°C。
5.根据权利要求I或2所述利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的方法，其特征在于所述生物质原料在履带传送机(7)上的传输速度为0. 2^0. 8m/s，停留时间为30(T480s ;所述烟气在干燥室(8)内的平均流速为8 15m/s。
6.一种为实现权利要求I所述方法而设计的利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的装置，包括除尘器(3)和干燥室(8)，其特征在于所述干燥室(8)内腔设置有履带传送机(7),所述干燥室(8 )顶部分别设置有生物质进料ロ( 2 )和烟气出口管(17 )，所述干燥室(8 )底部分别设置有生物质出料ロ(19)和烟气进ロ管(11);所述生物质进料ロ(2)位于履带传送机(7)输入端上方，所述生物质出料ロ(4)位于履带传送机(7)输出端下方，所述烟气出ロ管(17)通过增压风机(10)与除尘器(3)的输入端相连，所述烟气进ロ管(11)通过引风机(6)与除尘器(3)的输出端相连。
7.根据权利要求6所述利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的装置，其特征在于所述履带传送机(7)的工作面下方并列设置有多个独立的热风气室(15)，所述热风气室(15)底部设置有进气支管(12)，所述进气支管(12)与烟气进ロ管(11)相连，所述热风气室(15)顶部均布有烟气扩散孔(16)。
8.根据权利要求7所述利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的装置，其特征在于所述进气支管(12)上设置有调节阀(13)。
9.根据权利要求7或8所述利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的装置，其特征在于所述热风气室(15)中设置有热风均布装置(14)。
10.根据权利要求9所述利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的装置，其特征在于所述热风均布装置(14)是位于进气支管(12)出口上方的水平挡板。
全文摘要
本发明公开了一种利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料的方法及其装置。该方法将生物质原料导入干燥室内的履带传送机上，进行动态传输，并引入经过除尘处理的生物质锅炉烟气与生物质原料进行接触换热，从而脱除生物质原料中的部分水份；经换热后的烟气重新进行除尘处理，经干燥的生物质原料则可直接作为生物质锅炉的燃料或存储备用。其装置主要由除尘器、干燥室、增压风机、引风机等构成的烟气循环系统、以及设置在干燥室内用于生物质原料输送的履带传送机组合而成。本发明结构简单、工艺经济、干燥效果好，可有效缩小生物质锅炉系统的尺寸、大幅提高生物质锅炉系统的热效率。
文档编号F23K1/00GK102954678SQ20121044267
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者陈义龙, 张岩丰, 李宏 申请人:阳光凯迪新能源集团有限公司