一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置，涉及沼气及生物质气化燃气两种清洁燃料。

背景技术：

我国生物质能资源非常丰富，发展生物质发电产业前景广阔。一方面，中国农作物播种面积有18亿亩，年产生物质约7亿吨。相当于3.5亿吨标准煤。此外，农产品加工废弃物包括稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等，也是重要的生物质资源。另一方面，我国现有森林面积约1.95亿公顷，森林覆盖率20.36％，每年可获得生物质资源量约8亿至10亿吨。

现阶段生物质发电技术主要包括：直燃发电、混合发电、气化发电、沼气发电等技术。目前，都存在着热利用率低、收集成本高、设备维护工作量大等一些问题。

技术实现要素：

针对生物质发电技术存在的技术不足，提供用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置，解决生物质热利用低，收集成本高等问题，同时，利用沼气代替化石能源(燃油、燃气)作为锅炉启动及低负荷稳燃时的燃料，降低运行成本。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于燃煤锅炉的生物质燃气掺烧装置，包括设置于燃煤锅炉内的主燃烧器；还包括沼气管路、气化燃气管路，所述主燃烧器设有燃气喷枪和沼气喷枪；所述沼气管路、气化燃气管路分别连通沼气喷枪和燃气喷枪；所述沼气喷枪和燃气喷枪分别连通燃煤锅炉的炉膛(16)。

优选的，所述燃气喷枪安装于主燃烧器的上层二次风喷口或sofa风下层喷口内。主燃烧器包括上层二次风喷口、下层二次风喷口或下一次风喷口。气化燃气热值比较低，但燃气成分中含有大量co，可具有还原性，布置在上层二次风喷口或sofa风下层喷口内，此区域炉膛还处于还原气氛下，可还原一部分燃烧产生的nox。

优选的，所述沼气喷枪安装于主燃烧器的下层二次风喷口或下一次风喷口内。

优选的，所述燃煤锅炉的负荷在220t/h以上。

优选的，所述沼气管路上依次设有快关阀ⅰ、缓冲气柜、增压风机、快关阀ⅱ、调节阀、压力变送器ⅰ、阻火器ⅰ，阻火器ⅰ连接主燃烧器。

优选的，所述气化燃气管路上依次设有热电偶、快关阀ⅲ、压力变送器ⅱ、阻火器ⅱ，阻火器ⅱ连接主燃烧器。

基于上述掺烧装置的掺烧工艺，包括如下步骤：

步骤1：沼气通过沼气管路，输送至主燃烧器，通过沼气喷枪喷入燃煤锅炉的炉膛内燃烧。一般情况下，锅炉点火或低负荷稳燃时，采用燃油或燃气。燃油或燃气的特点是热值高，易燃烧，燃烧稳定高等特点。燃煤不易燃烧，需其他燃料引燃。沼气热值在5000kcal/nm³左右，属于高热值气体，而且易燃烧，满足作为引燃燃料的条件，因此可以替代锅炉传统的点火燃料。

步骤2：生物质气化燃气通过气化燃气管路，输送到主燃烧器，通过燃气喷枪喷入燃煤锅炉的炉膛内燃烧。

优选的，输入燃煤锅炉的炉膛内的沼气与气化燃气的体积比为1:3～1:10。

优选的，所述生物质气化燃气喷口流速在20m/s～340m/s之间。沼气喷口流速在10m/s～150m/s之间

优选的，掺烧总热量占燃煤锅炉热负荷的5％-15％之间。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、考虑到不影响锅炉的组织燃烧，一般掺烧比例占锅炉热负荷的5％-15％之间。生物质气化燃气热值在1000kcal/nm³左右。为实现可观的经济效益，达到上述的掺烧比例，需要大量的燃气，因此，气化设备生产能力要求大，增大设备的初投资。燃气品质比较差，主要成分为n2，会增大炉膛出口烟气量，影响锅炉尾部受热面的吸热。

生物质气化原料适用性差，一般优先农作物秸秆。当收集半径大于50km时，会增加收集成本，影响运行的经济性。

沼气原料可以用农作物秸秆，可以用人畜粪便等。在原料使用上，不与生物质气化冲突，大大增大了整个系统的原料适应性。

沼气热值在5000kcal/nm³左右，远大于生物质气化燃气热值，在掺烧比例不变的情况下，沼气与气化燃气按照1:3～1:10的比例，可降低农作物收集成本。

2、生物质气化燃气主要成分是co、ch4等，含有co约10％～30％，可作为还原剂，将燃烧产生的nox还原成n2，降低nox的排放。

3、生物质气化燃气喷口流速在20m/s～340m/s之间，保证燃气与烟气充分混合。

4、沼气热值在5000kcal/nm³左右，可替锅炉传统的点火燃料，作为锅炉启动及低负荷稳燃的燃料。

附图说明

图1为生物质燃气在燃煤锅炉上的掺烧工艺的结构原理示意图；

图中，1、沼气管路，2、快关阀ⅰ，3、缓冲气柜，4、增压风机，5、快关阀ⅱ，6、调节阀，7、压力变送器ⅰ，8、阻火器ⅰ，9、主燃烧器，10、气化燃气管路，11、热电偶，12、快关阀ⅲ，13、压力变送器ⅱ，14、阻火器ⅱ，15、sofa风喷口，16、锅炉炉膛。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。

如图1所示，沼气通过沼气管路1，输送到缓冲气柜3内，气柜出口设置增压风机4，将沼气以一定的压力送至主燃烧器9，在主燃烧器9的下层二次风喷口(或下一次风喷口)内部安装有沼气喷枪，通过喷枪喷入锅炉炉膛16内燃烧。在沼气管路上安装有快关阀ⅰ2、快关阀ⅱ5，用于在锅炉停炉(或紧急情况下)切断沼气来源；同时安装有调节阀6，调节进入锅炉的沼气流量，主要是作为点火燃料使用时，调节沼气用量；还在进入锅炉前设置阻火器ⅰ8，防止燃烧器回火，造成前端设备损坏。

气化燃气通过气化燃气管路10，输送到主燃烧器9(或sofa风喷口15)，通过喷口内的燃气喷枪喷入锅炉炉膛16内燃烧。气化燃气中会含有大量的焦油，因此在气化燃气管路上安装热电偶11，监测燃气温度保持在150℃以上。还安装快关阀ⅲ12，在锅炉停炉时(或紧急情况下)切断沼气来源，同时在进入锅炉前安装有阻火器ⅱ14，防止燃烧器回火。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。