一种高效利用生物资源系统的制作方法

本实用新型属于生物质燃烧领域，特别涉及一种高效利用生物资源系统。

背景技术：

生物质能是世界第四大能源，仅次于煤炭、石油和天然气。面对资源和环境的双重压力，我国以煤电为主的电力结构将逐渐显现它的弊端，大力发展可再生能源是解决我国目前能源与环境的最可行方案之一。合理开发和利用生物质能，改善我国能源结构，也是响应国家节能减排政策，突破环境对社会经济发展制约的主要途径。发展生物质能源，替代传统的煤炭、石油、天然气等资源，还能够显著减少二氧化碳和二氧化硫的排放，对环境产生巨大的效益。

生物质在锅炉中直接燃烧是生物质最直接、最有效的利用方式之一，但随着生物质供热以及生物质发电厂的建设和运行，一些始料不及的燃烧过程问题、原料收集储存问题开始一定程度的制约了发电设备的正常运转，其中，生物质燃烧过程中的结焦和积灰以及腐蚀现象是影响锅炉正常运行的最严重的问题。

下面对生物质燃烧存在的缺陷进行说明：

1、生物质燃烧特性分析

生物质燃烧过程中的结焦和积灰以及腐蚀问题主要由生物质燃料的元素组成特性决定。众所周知，生物质中包含的基本化学元素有碳、氢、氧、氮、钾、钠和微量元素如：镁、钙、铝等。其中生物质燃料与煤的主要区别为生物质中碱金属元素含量较高，一般煤中碱金属含量在0.1～0.5 ％左右，而生物质中碱金属含量能高达3％，此外，生物质还存在硫含量低(含量一般小于0.12％)，氯含量较高(0.01％～0.7％)，氯通常与钾、钠等碱金属以氯盐的形式存在。灰分组成方面，生物质灰一般有SiO2、A12O3、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、CaO、P2O5、TiO2等，其中一部分是燃料本身固有的，由植物自然生长过程中形成，并均匀地分布于燃料中，另一部分为燃料后期加工过程中带入的，比如土壤、沙粒等。碱金属与氯、硫等元素以及各类无机盐类对生物质燃烧利用过程产生的影响主要体现在：一是燃烧过程中，生物质中含有的碱金属以液态熔融的形式存在，这些液态熔融物容易与生物质颗粒、灰渣颗粒等粘结成团，导致炉排、炉膛等部位结焦，影响炉内正常稳定的燃烧过程；二是生物质中含有的碱金属以气态的形式析出，如KCl(g)，KOH(g)等，这些气态产物在高温换热器表面上被冷却，形成粘稠的熔融态物质粘附在受热面上，并继续捕集烟气中的固体颗粒，形成团聚和结渣，影响受热面换热效果，导致设备热效率降低；三是燃烧过程释放的KOH(g)、NaOH(g)、HCl、SO2等气体对炉膛耐火材料、换热器金属表面造成腐蚀，降低设备的使用寿命。

通过分析碱金属对生物质燃烧过程的影响，生物质燃烧过程中的结焦和积灰以及腐蚀的机理主要有以下三种类型：第一类，为碱金属硅酸盐型，即硅与碱金属反应导致的结焦。硅在植物体中主要以水化无定性二氧化硅和石英存在，而钾是生物质中最主要的碱金属元素；在燃烧过程中硅与钾在较低温度下便能形成熔融状态的共晶体，导致炉排与炉膛等部位结焦。第二类为碱金属化合物型，即碱金属与氧、氯、碳和硫等形成的无机钾盐导致的结渣。在燃烧高温区，碱金属化合物容易形成气态的氧化物、氯化物、硫酸盐和氢氧化物等，并存在于烟气中，当到达受热面周围被冷却时，凝固在受热面金属表面上，并进一步黏附烟气中的飞灰形成积灰。第三类为低温共晶熔融型。KCl本身的熔点为774℃，但当KCl与FeCl2共同存在时，能形成低温共晶体其熔点为355℃；KCl与CrCl2形成的共晶体熔点为470℃；KCl与FeCl3形成的共晶体熔点仅有202～220℃。因此碱金属氯化物能与换热器表面上的金属或金属氧化物发生反应，并且在金属表面形成局部的液相。由于化学反应在液相中速率比固固相反应更快的特点，这种熔融态物质能增大腐蚀的速率。

2、生物质燃烧设备现状

生物质资源的利用历史十分悠久，在生物质燃烧技术方面，应用最为广泛的主要有直接燃烧技术和热解气化技术两大类，其中，直接燃烧技术应用最为普遍。直燃技术根据炉排的型式来分就有固定炉排炉、往复炉排炉、链条炉、旋转炉排等多种类型，从物料在炉内的形态来区分，还有层燃炉、悬浮床、鼓泡床、流化床等多种型式。但是由于生物质物料大多存在形态不规则，粒径分布、密度、比表面积以及含水率等参数波动范围大，物料堆积均匀性较差的缺陷，无论何种型式的燃烧设备，在生物质直接燃烧过程中，极容易发生燃烧不完全和局部产生高温过烧等状况。燃烧不完全造成能源利用不充分，经济性下降；而局部高温则容易因超过生物质物料的灰熔点，从而引发燃烧设备内的结焦、积灰以及腐蚀等问题。生物质燃烧过程中发生结焦、积灰以及腐蚀等问题是由于物料本身的燃烧特性决定的，通过改变燃烧设备的结构型式来适应生物质物料不均匀的特性，无法从根本上解决问题。因此，生物质热解气化技术应运而生，生物质热解气化技术是在直接燃烧技术基础上发展而来的一种更为清洁环保和高效的燃烧技术，其利用缺氧燃烧以及高温热裂解等原理，将生物质转化为可燃气体，并通过各种净化手段获得清洁的燃气。

由于热解气化技术所使用的温度一般低于700℃，通常处于生物质灰熔点以下，且由于热解气化技术主要以利用清洁燃气为目的，从理论上讲是可以有效避免直燃技术产生的锅炉设备结焦、积灰等问题的。但由于热解气化技术发展时间有限，技术尚不成熟，目前应用较多的仍是以固定床为主，而固定床热解气化过程中依然绕不开生物质不均匀的特性，加上炉内布风不均匀的共同影响，仍会在气化炉内发生结焦的现象，严重影响气化炉的运行可靠性。流化床气化炉虽然具备均匀的传质传热过程，但受制于气化剂量以及生物质挥发分高，物料特性变化大等特性，特别是在负荷波动过程中极容易出现死床，从而引发炉内结焦的现象，因此，目前能够成功运行的流化床气化炉工程案例极少。此外，由于生物质热解气化所使用的温度通常在700℃以下，热解气化之后的炉渣中会含有相当量的固定碳成分，其仍具有较高热值，因此，热解气化技术的气化效率通常都不高，在生物质热利用效率方面与直燃技术还存在较大差距。

3、生物质抗结焦燃烧技术现状

为了解决生物质燃烧过程中的结焦、积灰以及腐蚀等问题，在生物质资源利用技术的发展过程中相继出现了大量抗结焦燃烧技术，例如：水洗工艺、抗结焦剂工艺、低温燃烧、增加除灰和破焦装置等。水洗工艺：主要是根据生物质所含碱金属一般以可溶性盐类型式存在的特点，首先利用大量水对生物质进行浸泡和洗涤，溶解掉生物质体内所含碱金属盐类，然后再通过脱水、干燥等工艺去除大量水分，从而得到碱金属含量较低的生物质物料。利用该方法通常可以获得较好的效果，但由于脱水和干化设备能耗比较高，还产生大量废水，因此并未获得有效推广。抗结焦剂工艺：主要是通过添加特殊研制的抗结焦剂，提高生物质灰熔点或者改善飞灰粘性等方式，从而有效解决炉内结焦、积灰以及腐蚀等问题。常用的抗结焦剂主要成分一般是白云石、石灰、膨润土、高岭土、硅藻土以及其组合配方等，但由于该类型抗结焦剂与生物质的反应属于固固反应，反应过程十分有限，加上由于生物质的处理量较大，抗结焦剂消耗量占据不小的运行成本，因此，抗结焦剂工艺也并未拥有较广的应用与发展。低温燃烧工艺：主要是通过各种耐高温传感器，精确控制燃烧设备内各区域内的燃烧温度、燃烧配风量(空气过量系数)，使生物质物料在炉内的燃烧温度始终保持在灰熔点以下。在确保各传感器正常工作的前提下，该方式确实能够有效解决生物质燃烧过程的结焦和积灰问题，但较低的燃烧温度带来锅炉设备的换热温差降低，锅炉受热面面积大幅增加，锅炉钢材用量上升，成本增加，且锅炉效率降低，经济性较差。除灰和破焦装置：在炉排上设置强制破焦装置能有效解决炉排结焦的问题，但是破焦装置对其材料要求极高，且运行能耗高，磨损严重，设备成本和运行维护费用增加，并不可取。此外，由于碱金属在高温环境中主要以气态金属蒸汽的型式存在，黏附于高温受热面表面时粘性较大，达到一定堆积厚度时还具有较高硬度，无论是蒸汽吹灰、激波除灰、机械振打还是机械强制除灰，只能起到一定的延缓作用，效果并不理想。

随着地球上化石燃料带来的环境问题日益突出以及化石燃料的日益枯竭，新型清洁能源替代传统化石燃料显得十分重要。生物质能作为一种优良的可再生能源，以其巨大的存储量和“低硫”、“零碳排放”等优势，拥有巨大的社会价值和广阔的应用前景。因此，开发一项稳定可靠的生物质燃烧新工艺技术，用于解决生物质资源利用过程中的主要瓶颈问题，其必要性不言而喻。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种避免锅炉结焦、积灰和腐蚀的问题，及提高锅炉综合应用效率的高效利用生物资源系统。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种高效利用生物资源系统，其中，包括加入生物质物料和粉状石灰进入搅拌均匀的混合器、与混合器连接且对生物质物料和粉状石灰的混合进行热解的螺旋热解装置、与螺旋热解装置连接的旋风除尘器、与螺旋热解装置连接的焚烧炉和空预器、与焚烧炉连接的水冷式旋风分离装置，及分别与旋风除尘器和水冷式旋风分离装置连接的锅炉本体。螺旋热解装置包括与混合器连接的螺旋热解炉和在螺旋热解炉的外壁上设有的螺旋夹套。螺旋热解炉包括第一壳体、在第一壳体内设有的螺旋轴、在螺旋轴上设有的螺旋叶片、在第一壳体上设有与螺旋轴连接的电机、在第一壳体上设有连通混合器和第一壳体内部的进料斗、在第一壳体上设有连通焚烧炉和第一壳体内部的炭渣出口，及在第一壳体上设有连通旋风除尘器和第一壳体内部的混燃气出口。螺旋夹套上设置有连通水冷式旋风分离装置和螺旋夹套内部的热烟气进口，螺旋夹套上设置有连通空预器和螺旋夹套内部的热烟气出口。旋风除尘器包括第二壳体、在第二壳体上设有与混燃气出口连接的燃气入口，及在第二壳体上设有分别连通锅炉本体和旋风除尘器内部的燃气出口。焚烧炉包括与第一壳体连通的第三壳体、在第三壳体上设有与炭渣出口连接的炭渣入口，及在第三壳体底部设有与空预器连通的配风接口。水冷式旋风分离装置包括与焚烧炉连接的水冷式旋风分离器和在水冷式旋风分离器的外壁上设有的水冷夹套。水冷式旋风分离器包括与第三壳体连通的第四壳体，及在第四壳体上设有与热烟气进口连接的热烟回气出口；水冷夹套上设有与锅炉给水源连接的给水进口；所述的水冷夹套上设有与锅炉本体连接的给水出口。锅炉本体包括外壳、在外壳上设有与燃气出口连接的燃烧器、在外壳上设有与热烟回气出口连接的回收热烟气进口、在外壳上设有与给水出口连接的锅炉给水口，及在外壳上设有的蒸汽排出口和烟气排出口。由此，在螺旋热解炉内热解过程中，由于有石灰的存在，生物质热解过程中析出的硫、氯等元素与石灰反应形成十分稳定的化合物，解决了硫、氯元素对设备的腐蚀问题。石灰对硫、氯的固化作用，还减少了生物质在热解过程中碱金属与硫、氯以盐类形式析出的可能，将大多数碱金属固定在热解之后的炭渣中。在焚烧炉中，由于温度足够高，石灰的存在对炭渣中碱金属往气相中转移起到促进作用，提高了炭渣的灰熔点，有效解决了焚烧炉内炭渣高温焚烧过程中的结焦问题。由于锅炉本体内的热源主要是燃烧高热值清洁燃气和净化后的热烟气，因此不会发生锅炉受热面结渣和积灰以及腐蚀。

对于上述在物料进入螺旋热解炉之前添加石灰作为反应所需的添加剂。添加石灰的作用主要有两方面：①在螺旋热解炉内发生热解反应的过程中，生物质物料所含的氯元素(Cl)会以气态氯化氢(HCl)的形式析出并混入燃气中，石灰(CaO)与HCl反应生成性质十分稳定的CaCl2，不但可以降低HCl对设备的腐蚀，同时还能降低热解过程中KCl的析出量，限制燃气中碱金属携带量，可避免锅炉受热面的结渣积灰等问题，也尽可能多的将碱金属保留于炭渣中；②生物质物料经过螺旋热解炉的热解反应后，石灰与炭渣可以充分接触，并一起进入焚烧炉，当焚烧温度达到800 ℃以上时，由于石灰的存在有助于碱金属以气态金属蒸汽的形式向气相中转移，从而降低了炭渣焚烧过程中炉内熔融结焦的可能。另外，水冷式旋风分离器的冷却水采用锅炉给水的方式，既完成了烟气的净化和碱金属的冷却与收集，又提高了锅炉的给水温度，确保了锅炉燃烧效率不受影响。对于高温烟气经水冷式旋风分离器净化后温度有所降低，将其送至锅炉本体内温度与之相近的部位，与锅炉本体内的烟气进行混合，可以实现炭渣燃烧部分的热量回收；同时，将剩余部分送至锅炉进行余热回收，将所有热量进行了系统考虑和充分利用。

在一些实施方式中，螺旋热解炉产生的燃气从混燃气出口送入旋风除尘器的燃气入口；所述旋风除尘器上的燃气出口排出的燃气供应给燃烧器。炭渣出口排出经过热解后的炭渣输送入焚烧炉内。螺旋夹套上的热烟气出口排出的热烟气送至空预器进行余热回收之后排放；由高压风机加压后的空气经空预器预热后送至焚烧炉配风接口，用于焚烧炉内碳渣的充分燃烧。焚烧炉产生的热烟气输送到水冷式旋风除尘器内。水冷式旋风除尘器排出的热烟气一部分经热烟气进口输送回螺旋夹套，另一部分输送到锅炉本体。

在一些实施方式中，热烟回气出口上设置有提升压力的燃气加压机。

在一些实施方式中，空预器上设置有提升空气压力的高压风机。

在一些实施方式中，进料斗和炭渣出口上均设置有星型阀。

在一些实施方式中，水冷式旋风分离器的外壁面设置有若干机械振打器或者激波吹灰装置或者蒸汽吹灰装置。由此，机械振打器主要目的是防止碱金属气态金属蒸汽冷却成固态时出现黏附于旋风分离器内壁面上，从而影响水冷夹套的换热效果，甚至发生分离器内壁面结渣积灰，使水冷式旋风分离器发生失效的故障。

在一些实施方式中，焚烧炉为鼓泡流化床焚烧炉型式。由此，通过流化床高效传质传热等优点，保证焚烧过程的充分彻底，也有利于石灰于炭渣的充分接触，运行可靠性高，适应性好。

在一些实施方式中，锅炉本体为三回程卧式锅炉本体或者D型锅炉或者π型锅炉。由此，借助于锅炉特有的前后烟箱，有利于焚烧炉净化热烟气的耦合。

在一些实施方式中，给水进口上设置有给水泵。

本实用新型另一目的是提供一种高效利用生物资源系统的生产工艺，具体步骤如下：

A、生物质物料经预处理工艺，达到进炉要求所需粒径形态，加入一定量的粉状石灰并搅拌均匀，形成生物质和石灰的混合物输送到进料斗, 通过进料斗下部星型阀进入螺旋热解炉。

B、之后利用螺旋夹套对螺旋热解炉内的生物质物料进行热解，获得燃气和炭渣两部分产物。

C、燃气经旋风除尘器净化,通过燃气加压机提升压力后，送至锅炉本体端部燃烧器进行燃烧,并实现热回收，确保锅炉本体的燃烧效率；旋风除尘器产生的飞灰经旋风除尘器排灰口排出，并进入焚烧炉。

D、炭渣经螺旋热解炉炭渣出口排出，并通过星型卸料阀进入焚烧炉；螺旋夹套内经充分换热后的热烟气由螺旋夹套出口排出，送入空预器；

E、高压风机提升压力后的空气经空预器加热后由焚烧炉底部空气入口进入焚烧炉内，并与焚烧炉内的炭渣进行均匀接触，使炭渣得到充分燃烧，产生的高温烟气经焚烧炉烟气出口排出。

F、焚烧炉排出的高温烟气中携带的大量气态碱金属蒸汽与水冷夹套内壁面接触后迅速冷凝成固态，并在水冷式旋风分离器内壁完成气固离心分离，分离后的碱金属飞灰经水冷式旋风分离器排灰口排出。

G、给水泵提供的锅炉给水经水冷夹套入水口进入水冷夹套，并与水冷式旋风分离器内的高温烟气进行换热后送至锅炉给水口。

H、经水冷式旋风分离器净化后的热烟气分两部分，一部分送至螺旋热解炉外壁面的螺旋夹套内为螺旋热解炉提供热解反应所需热量，另一部分送至锅炉本体，与锅炉本体内的烟气混合后由锅炉本体进行热量回收。

本实用新型的有益效果是具有避免锅炉结焦、积灰和腐蚀，及提高锅炉的综合应用效率的效果。具体效果如下：1)对于碱金属含量高，灰熔点低的生物质物料，在低于灰熔点的温度条件下通过热解的方式将生物质转化为高热值清洁燃气和减量化的炭渣，高热值清洁燃气确保了锅炉的高效燃烧，减量化的炭渣经过高温焚烧，处理量减小，处理难度降低，处理成本下降；2)采用螺旋管式热解炉，既降低了生物质热解发生局部超温和结焦的风险，又通过螺旋叶片的搅拌作用，使得炭渣与添加剂的混合更均匀更充分，还能利用外加热的方式产生高热值燃气，提高锅炉本体的燃烧效率；3)采用石灰作为添加剂，既可以在温度较低的螺旋热解炉内对生物质热解析出的Cl、S等元素进行固化，降低了该成分对设备的腐蚀，又能减少碱金属于硫、氯等元素以盐类的形式析出，确保碱金属大量保留于炭渣中；还能促进焚烧炉中炭渣所含碱金属在高温环境中往气相的转移；4)在焚烧炉内存在石灰的条件下，利用石灰的促进作用，通过高温环境将炭渣中的大量碱金属转移至高温烟气中，然后利用水冷式旋风分离器对高温烟气进行净化处理，既能降低高温烟气中的碱金属飞灰含量，净化烟气，又能回收高温烟气热量，提高锅炉本体的给水温度；5)水冷式旋风分离器外壁面上还设置又机械振打器或其他型式的吹灰装置，有效防止水冷式旋风分离器内壁面结渣和积灰的问题，保证水冷式旋风分离器的运行可靠性；6)所采用的锅炉本体通过燃烧高热值的清洁燃气，完成主要能量的转化；通过在合适的位置将炭渣焚烧并净化处理后的烟气并入锅炉本体系统内，可以实现生物质物料热量的充分回收；7)将螺旋热解炉外壁面螺旋夹套出口热烟气用于预热空气，用于焚烧炉配风使用，提高能量利用率，同时也有利于提高焚烧炉的燃烧效率。因此，相比传统直燃锅炉，本高效利用生物资源系统利用高温焚烧炉对热解减量化后的炭渣进行高温焚烧，处理量减小，处理难度降低，处理成本下降；在石灰的协同作用下，将炭渣中绝大多数碱金属转移至高温烟气中，避免炭渣在焚烧炉中的结焦。之后再通过水冷式旋风分离器将高温烟气中的气态金属蒸汽进行快速冷却和收集，实现高温烟气的净化。最后将清洁的热烟气分为两部分，一部分送至螺旋热解炉外避免的螺旋夹套入口，作为生物质物料热解所需的热源，另一部分送至锅炉本体合适的部位，与锅炉内的热烟气一起进行热量回收。

简言之，就是先热解后焚烧、将热解产生的燃气与炭渣分别处理，以及采用水冷式旋风分离器实现高温烟气的净化处理等技术手段，避免锅炉结焦、积灰和腐蚀的问题，及提高锅炉综合应用效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中水冷式旋风分离装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型作进一步详细的说明。

如图1-2所示，一种高效利用生物资源系统，包括加入生物质物料和粉状石灰进入搅拌均匀的混合器01、与混合器01连接且对生物质物料和粉状石灰的混合进行热解的螺旋热解装置02、与螺旋热解装置02连接的旋风除尘器03、与螺旋热解装置02连接的焚烧炉04和空预器05、与焚烧炉04连接的水冷式旋风分离装置06，及分别与旋风除尘器03和水冷式旋风分离装置06连接的锅炉本体07。螺旋热解装置02包括与混合器01 连接的螺旋热解炉21和在螺旋热解炉21的外壁上设有的螺旋夹套22。上述的生物质物料的热解过程选用螺旋热解炉21主要是由于螺旋热解炉21 内存在有螺旋叶片，在热解过程中，螺旋叶片对生物质物料不断进行搅拌，确保物料热解反应过程受热均匀充分，避免出现局部高温甚至结焦的现象；螺旋叶片对生物质物料的不断搅拌，有利于其与添加剂石灰的充分接触与混合，大大提高固固反应的效率；通过螺旋热解炉21的外加热方式，实现了生物质物料的纯热解过程，由于不需要以空气作气化剂，所得到的燃气热值高，有利于锅炉的高温燃烧从而使锅炉本体07保持高效。另外，螺旋夹套22排出的热烟气温度已经不高，但仍有余热回收利用的价值，可用于焚烧炉04所需空气的预热，有利于提高焚烧炉04的燃烧效率。螺旋热解炉21包括第一壳体211、在第一壳体211内设有的螺旋轴212、在螺旋轴212上设有的螺旋叶片213、在第一壳体211上设有与螺旋轴212 连接的电机、在第一壳体211上设有连通混合器01和第一壳体211内部的进料斗214、在第一壳体211上设有连通焚烧炉04和第一壳体211内部的炭渣出口215，及在第一壳体211上设有连通旋风除尘器03和第一壳体 211内部的混燃气出口216。螺旋夹套22上设置有连通水冷式旋风分离装置06和螺旋夹套22内部的热烟气进口221，螺旋夹套22上设置有连通空预器05和螺旋夹套22内部的热烟气出口222。旋风除尘器03包括第二壳体31、在第二壳体31上设有与混燃气出口216连接的燃气入口32，及在第二壳体31上设有分别与连通锅炉本体07和旋风除尘器03内部的燃气出口33。焚烧炉04包括与第一壳体211连通的第三壳体41、在第三壳体 41上设有与炭渣出口215连接的炭渣入口42，及在第三壳体41底部设有与空预器05连通的配风接口43。水冷式旋风分离装置06包括与焚烧炉 04连接的水冷式旋风分离器61和在水冷式旋风分离器61的外壁上设有的水冷夹套62。上述的水冷式旋风分离器61是旋风分离器改造而成的水冷式夹套不但能将高温气态金属蒸汽快速冷凝却至固态，还可以通过离心力作用对固体颗粒进行分离，使高温烟气得以净化，减少了锅炉受热面积灰的可能；高温烟气中存在的气态碱金属蒸汽在接触水冷式旋风分离器61 内壁面时，由于水冷夹套62的温度较低，碱金属蒸汽可以快速冷却至固态，粘性较小，并伴随有较高的脆性，不容易在金属壁面上粘结。水冷式旋风分离器61包括与第三壳体41连通的第四壳体611，及在第四壳体611 上设有与热烟气进口221连接的热烟回气出口612。水冷夹套62上设有与锅炉给水源连接的给水进口621，水冷夹套62上设有与锅炉本体07连接的给水出口622。锅炉本体07包括外壳71、在外壳71上设有与燃气出口 33连接的燃烧器72、在外壳71上设有与热烟回气出口612连接的回收热烟气进口73、在外壳71上设有与给水出口622连接的锅炉给水口74，及在外壳71上设有的蒸汽排出口75和烟气排出口76。在螺旋热解炉21内热解过程中，由于有石灰的存在，生物质热解过程中析出的硫、氯等元素与石灰反应形成十分稳定的化合物，解决了硫、氯元素对设备的腐蚀问题。石灰对硫、氯的固化作用，还减少了生物质在热解过程中碱金属与硫、氯以盐类形式析出的可能，将绝大多数碱金属保存于热解之后的炭渣中。在焚烧炉04中，由于温度足够高，石灰的存在对炭渣中碱金属往气相中转移起到促进作用，提高了炭渣的灰熔点，有效解决了焚烧炉04内炭渣高温焚烧过程中的结焦问题。由于锅炉本体07内的热源主要是燃烧高热值清洁燃气和净化后的热烟气，因此不会发生锅炉受热面结渣和积灰以及腐蚀。对于上述在物料进入螺旋热解炉21之前添加石灰作为反应所需的添加剂。添加石灰的作用主要有两方面：①在螺旋热解炉21内发生热解反应的过程中，生物质物料所含的氯元素(Cl)会以气态氯化氢(HCl)的形式析出并混入燃气中，石灰(CaO)与HCl反应生成性质十分稳定的CaCl2，不但可以降低HCl对设备的腐蚀，也能避免含氯燃气燃烧过程中产生二噁英等有毒物质，同时还能降低热解过程中KCl的析出量，限制燃气中碱金属携带量，可避免锅炉受热面得结渣积灰等问题，也尽可能多的将碱金属保留于炭渣中；②生物质物料经过螺旋热解炉21的热解反应后，石灰与炭渣可以充分接触，并一起进入焚烧炉04，当焚烧温度达到800℃以上时，由于石灰的存在有助于碱金属以气态金属蒸汽的形式向气相中转移，从而降低了炭渣焚烧过程中炉内熔融结焦的可能。另外，水冷式旋风分离器61 的冷却水采用锅炉给水的方式，既完成了烟气的净化和碱金属的冷却与收集，又提高了锅炉的给水温度，确保了锅炉燃烧效率不受影响。对于高温烟气经水冷式旋风分离器61净化后温度有所降低，将其送至锅炉本体07 内温度与之相近的部位，与锅炉本体07内的烟气进行混合，可以实现炭渣燃烧部分的热量回收；同时，将剩余部分送至锅炉进行余热回收，将所有热量进行了系统考虑和充分利用。螺旋热解炉21产生的燃气从混燃气出口216送入旋风除尘器03的燃气入口32。旋风除尘器03上的燃气出口 33排出的燃气供应给燃烧器72。炭渣出口215排出经过热解后的炭渣输送入焚烧炉04内。螺旋夹套22上的热烟气出口222排出的热烟气送至空预器05进行余热回收之后排放。由高压风机加压后的空气经空预器05预热后送至焚烧炉04配风接口43，用于焚烧炉04内碳渣的充分燃烧。焚烧炉04产生的热烟气输送到水冷式旋风除尘器03内。水冷式旋风除尘器03 排出的热烟气一部分经热烟气进口221输送回螺旋夹套22，另一部分输送到锅炉本体07。热烟回气出口612上设置有提升压力的燃气加压机08。空预器05上设置有提升空气压力的高压风机09。进料斗214和炭渣出口 215上均设置有星型阀10。水冷式旋风分离器61的外壁面设置有若干机械振打器11或者激波吹灰装置或者蒸汽吹灰装置。焚烧炉04为鼓泡流化床焚烧炉04型式。锅炉本体07为三回程卧式锅炉本体07或者D型锅炉或者π型锅炉。给水进口621上设置有给水泵12。

一种高效利用生物资源系统的生产工艺，具体步骤如下：A、生物质物料经预处理工艺，达到进炉要求所需粒径形态，加入一定量的粉状石灰并搅拌均匀，形成生物质和石灰的混合物输送到进料斗214,通过进料斗 214下部星型阀10进入螺旋热解炉21。B、之后利用螺旋夹套22对螺旋热解炉21内的生物质物料进行热解，获得燃气和炭渣两部分产物。C、燃气经旋风除尘器03净化,通过燃气加压机08提升压力后，送至锅炉本体 07端部燃烧器72进行燃烧,并实现热回收，确保锅炉本体07的燃烧效率；旋风除尘器03产生的飞灰经旋风除尘器03排灰口排出，并进入焚烧炉04。 D、炭渣经螺旋热解炉21炭渣出口215排出，并通过星型卸料阀进入焚烧炉04；螺旋夹套22内经充分换热后的热烟气由螺旋夹套22出口排出，送入空预器05。E、高压风机09提升压力后的空气经空预器05加热后由焚烧炉04底部空气入口进入焚烧炉04内，并与焚烧炉04内的炭渣进行均匀接触，使炭渣得到充分燃烧，产生的高温烟气经焚烧炉04烟气出口排出。F、焚烧炉04排出的高温烟气中携带的大量气态碱金属蒸汽与水冷夹套62内壁面接触后迅速冷凝成粘结性弱的微小灰粒，并在水冷式旋风分离器61内壁完成气固离心分离，分离后的碱金属飞灰经水冷式旋风分离器61排灰口排出。G、给水泵提供的锅炉给水经水冷夹套62入水口进入水冷夹套62，并与水冷式旋风分离器61内的高温烟气进行换热后送至锅炉给水口74。H、经水冷式旋风分离器61净化后的热烟气分两部分，一部分送至螺旋热解炉21外壁面的螺旋夹套22内为螺旋热解炉21提供热解反应所需热量，另一部分送至锅炉本体07，与锅炉本体07内的烟气混合后由锅炉本体07进行热量回收。本实用新型的有益效果是具有避免锅炉结焦、积灰和腐蚀，及提高锅炉的综合应用效率的效果。

对于碱金属含量高，灰熔点低的生物质物料，在低于灰熔点的温度条件下通过热解的方式将生物质转化为高热值清洁燃气和减量化的炭渣，高热值清洁燃气确保了锅炉的高效燃烧，减量化的炭渣经过高温焚烧，处理量减小，处理难度降低，处理成本下降；采用螺旋管式热解炉，既降低了生物质热解发生局部超温和结焦的风险，又通过螺旋叶片213的搅拌作用，使得炭渣与添加剂的混合更均匀更充分，还能利用外加热的方式产生高热值燃气，提高锅炉本体07的燃烧效率；采用石灰作为添加剂，既可以在温度较低的螺旋热解炉21内对生物质热解析出的Cl、S等元素进行固化，降低了该成分对设备的腐蚀，又能减少碱金属于硫、氯等元素以盐类的形式析出，确保碱金属大量保留于炭渣中；还能促进焚烧炉04中炭渣所含碱金属在高温环境中往气相的转移；在焚烧炉04内存在石灰的条件下，利用石灰的促进作用，通过高温环境将炭渣中的大量碱金属转移至高温烟气中，然后利用水冷式旋风分离器61对高温烟气进行净化处理，既能降低高温烟气中的碱金属飞灰含量，净化烟气，又能回收高温烟气热量，提高锅炉本体07的给水温度；水冷式旋风分离器61外壁面上还设置又机械振打器或其他型式的吹灰装置，有效防止水冷式旋风分离器61内壁面结渣和积灰的问题，保证水冷式旋风分离器61的运行可靠性；所采用的锅炉本体07通过燃烧高热值的清洁燃气，完成主要能量的转化；通过在合适的位置将炭渣焚烧并净化处理后的烟气并入锅炉本体07系统内，可以实现生物质物料热量的充分回收；将螺旋热解炉21外壁面螺旋夹套22出口热烟气用于预热空气，用于焚烧炉04配风使用，提高能量利用率，同时也有利于提高焚烧炉04的燃烧效率。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于实用新型的保护范围。