專利名稱：利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐余熱利用和節(jié)能減排技術(shù)，具體地指一種利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
隨著傳統(tǒng)化石能源煤、石油、天然氣等儲量的日益減少，以及由于使用化石能源帶來的環(huán)境污染問題直接威脅著人類的生存和發(fā)展，重視和發(fā)展可再生的環(huán)保型能源已成為各國政府的共同目標。生物質(zhì)是植物通過光合作用生成的有機物質(zhì)，其分布廣泛、可利用量大、較化石能源清潔，具有二氧化碳零排放的特點，是一種重要的可再生能源。生物質(zhì)原料一般含有大量水分，在作為燃料進入鍋爐前若不經(jīng)過干燥處理，則單位質(zhì)量生物質(zhì)原料的 發(fā)熱量偏低，導致生物質(zhì)鍋爐的總效率下降，也會增大生物質(zhì)鍋爐進料管路和爐膛的尺寸，導致鍋爐造價成本增高。因此，生物質(zhì)原料在進入生物質(zhì)鍋爐前一般需要作預干燥處理。傳統(tǒng)的生物質(zhì)原料干燥方法需要引入外部高溫干燥介質(zhì)，其工藝繁瑣、設(shè)備復雜、能量消耗大、投資成本高。為了解決上述問題，公開號為CN101693248A的中國發(fā)明專利申請公開說明書提出了一種使用高溫煙氣對生物質(zhì)原料進行干燥的方法，其使含水生物質(zhì)原料經(jīng)高溫煙氣干燥后，再經(jīng)過加熱加壓處理，制成流體化漿體。但這種方法需要引入外部高溫干燥介質(zhì)，能量消耗極大，目前已不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展中越來越高的節(jié)能減排要求。公告號為CN202032602U的中國實用新型專利說明書公布了一種煙氣預干燥發(fā)電的集成系統(tǒng)，其利用煙氣預熱對鍋爐褐煤原料進行干燥，但干燥使用的滾筒設(shè)備仍需要額外消耗大量電能，從而增大了系統(tǒng)的運行難度和運行成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有生物質(zhì)原料干燥技術(shù)中存在設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜、能耗居高不下的缺陷，提供一種利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的方法及其裝置。其結(jié)構(gòu)簡單、工藝經(jīng)濟、干燥效果好，可有效縮小生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)的尺寸、大幅提高生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)的熱效率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的方法，包括以下步驟I)將待燃燒的生物質(zhì)原料導入干燥室內(nèi)設(shè)置的履帶傳送機的工作面上，進行不間斷的動態(tài)傳輸；2)將生物質(zhì)鍋爐燃燒排放的高溫煙氣導入除塵器中，去除其中絕大部分的粉塵雜質(zhì)，獲得較為潔凈的煙氣；3)取所得較為潔凈的煙氣中的一部分輸送到干燥室內(nèi)，使其自下而上穿越履帶傳送機的工作面空隙，與動態(tài)傳輸?shù)纳镔|(zhì)原料進行接觸換熱，從而脫除生物質(zhì)原料中的部分水份；4)將經(jīng)過換熱利用的煙氣導出干燥室，并重新輸送至除塵器中繼續(xù)處理；
5)將經(jīng)過脫水干燥的生物質(zhì)原料導出干燥室，直接作為生物質(zhì)鍋爐的燃料或存儲備用。作為優(yōu)選方案，上述步驟3)中，煙氣先集中輸送到設(shè)置在履帶傳送機的工作面下方的熱風氣室中，再從熱風氣室頂部逸出，穿越履帶傳送機的工作面空隙，與動態(tài)傳輸?shù)纳镔|(zhì)原料進行接觸換熱。這樣，可以緩沖進入干燥室的煙氣，使其均勻分配給動態(tài)傳輸?shù)纳镔|(zhì)原料進行干燥。進一步地，上述煙氣在干燥室入口處的溫度控制在11(T150°C，優(yōu)選控制在12(Tl30°C ;上述煙氣在干燥室出口處的溫度控制在45 55°C，優(yōu)選控制在48 50°C。這樣，進入干燥室的煙氣溫度低于生物質(zhì)原料中有效揮發(fā)組份的最低析出溫度，可確保生物質(zhì)原料在干燥過程中無有效組份損失；而從干燥 室輸出的煙氣溫度僅高于常溫幾十攝氏度，可確保生物質(zhì)原料充分利用煙氣余熱。更進一步地，上述生物質(zhì)原料在履帶傳送機上的傳輸速度為O. 2^0. 8m/s，停留時間為30(T480s ;上述煙氣在干燥室內(nèi)的平均流速為8 15m/s。這樣，通過對動態(tài)傳輸?shù)纳镔|(zhì)原料和煙氣流接觸參數(shù)的合理控制，可以確保兩者的熱交換始終維持穩(wěn)定，從而滿足工業(yè)上連續(xù)不間斷生產(chǎn)的需要。為實現(xiàn)上述方法而專門設(shè)計的利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的裝置，包括除塵器和干燥室，其特殊之處在于所述干燥室內(nèi)腔設(shè)置有履帶傳送機，所述干燥室頂部分別設(shè)置有生物質(zhì)進料口和煙氣出口管，所述干燥室底部分別設(shè)置有生物質(zhì)出料口和煙氣進口管；所述生物質(zhì)進料口位于履帶傳送機輸入端上方，所述生物質(zhì)出料口位于履帶傳送機輸出端下方，所述煙氣出口管通過增壓風機與除塵器的輸入端相連，所述煙氣進口管通過引風機與除塵器的輸出端相連。作為優(yōu)選方案，所述履帶傳送機的工作面下方并列設(shè)置有多個獨立的熱風氣室，所述熱風氣室底部設(shè)置有進氣支管，所述進氣支管與煙氣進口管相連，所述熱風氣室頂部均布有煙氣擴散孔。這樣，可以緩沖進入干燥室的煙氣，使其均勻穿越履帶傳送機的工作面，從而對動態(tài)傳輸?shù)纳镔|(zhì)原料進行均勻干燥。進一步地，所述進氣支管上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥。這樣，可以方便地調(diào)節(jié)每個進氣支管的煙氣流量，保證進入每個熱風氣室的煙氣分配均勻。更進一步地，所述熱風氣室中設(shè)置有熱風均布裝置。這樣，可以調(diào)節(jié)每個熱風氣室內(nèi)部的煙氣流動方向，從而將煙氣流場調(diào)配到最佳狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點在于所設(shè)計的干燥方法直接利用生物質(zhì)鍋爐排放的高溫煙氣作為熱源，對生物質(zhì)原料進行脫水干燥，可以將生物質(zhì)原料的總質(zhì)量減輕15%以上，即可脫除生物質(zhì)原料中約一半的水分，從而使單位質(zhì)量生物質(zhì)原料的發(fā)熱量大幅增加。這樣，既可以大幅提高生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)的熱效率，具有可觀的經(jīng)濟效益；又可以相應(yīng)縮小生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)進料管路的尺寸。而且，干燥的生物質(zhì)原料燃燒所產(chǎn)生的煙氣流量相對較低，還可以縮小整個生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)的尺寸，有效降低鍋爐的造價。同時，生物質(zhì)原料干燥后，其在燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣的濕度和流量也都明顯下降，因此排出鍋爐的煙氣在通過除塵器進行除塵時，除塵器處理的煙氣的濕度和流量也相應(yīng)下降，有利于提高除塵效率。另外，本發(fā)明所設(shè)計的裝置結(jié)構(gòu)簡單、投資小、干燥風量方便調(diào)節(jié)且分配均勻，可以很好地滿足生物質(zhì)原料干燥的要求。雖然其在增加部分管道和風機以克服系統(tǒng)阻力上的能耗有所增加，但與其斬獲的低鍋爐造價和高熱效率相比，增加的能耗比率極低，整個系統(tǒng)節(jié)能減排效益明顯。


圖I為一種利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中干燥室部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的A-A剖面放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖中生物質(zhì)鍋爐I、生物質(zhì)進料口 2、除塵器3、生物質(zhì)出料口 4、煙囪5、引風機6、履帶傳送機7、干燥室8、料倉9、增壓風機10、煙氣進口管11、進氣支管12、調(diào)節(jié)閥13、熱風均布裝置14、熱風氣室15、煙氣擴散孔16、煙氣出口管17。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖中所示利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的裝置，包括設(shè)置在生物質(zhì)鍋爐I與煙囪5之間的除塵器3和干燥室8。除塵器3的輸入端與生物質(zhì)鍋爐I的煙氣出口相連，除塵器3的輸出端與煙囪5相連。干燥室8內(nèi)設(shè)置有履帶傳送機7，干燥室8頂部分別設(shè)置有生物質(zhì)進料口 2和煙氣出口管17，干燥室8底部分別設(shè)置有生物質(zhì)出料口 4和煙氣進口管11。生物質(zhì)進料口 2位于履帶傳送機7輸入端上方，并與料倉9相連。生物質(zhì)出料口 4位于履帶傳送機7輸出端下方，從生物質(zhì)出料口 4出來的干燥生物質(zhì)原料可以通過轉(zhuǎn)運設(shè)備輸送到生物質(zhì)鍋爐I的燃料入口。煙氣出口管17通過增壓風機10與除塵器3的輸入端相連，煙氣進口管11通過引風機6與除塵器3的輸出端相連。在履帶傳送機7的工作面下方并列設(shè)有多個獨立的熱風氣室15，各熱風氣室15底部設(shè)置有進氣支管12，各進氣支管12同時與煙氣進口管11相連，且各進氣支管12上設(shè)有調(diào)節(jié)閥13。各熱風氣室15中位于進氣支管12出口上方還設(shè)有熱風均布裝置14。本實施例中，熱風均布裝置14為水平固定的擋板，其四周與熱風氣室15之間留有間隙，用于分散進入熱風氣室15的煙氣。各熱風氣室15頂部均布有煙氣擴散孔16，煙氣可以通過煙氣擴散孔16均勻穿越履帶傳送機7的工作面。以含水量占總質(zhì)量30%左右的新鮮生物質(zhì)原料為例，上述裝置是這樣利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的儲存在料倉9中的待燃燒生物質(zhì)原料通過生物質(zhì)進料口 2進入干燥室8內(nèi)的履帶傳送機7的工作面上，進行不間斷的動態(tài)傳輸，最后從生物質(zhì)出料口 4輸出。生物質(zhì)原料在履帶傳送機7上的傳輸速度優(yōu)選為O. 2^0. 8m/s、最佳范圍在O. 4^0. 6m/s，停留時間優(yōu)選為30(T480s、最佳范圍在40(T450s ;煙氣在干燥室8內(nèi)的平均流速優(yōu)選為8 15m/s、最佳范圍在 10 12m/s。與此同時，生物質(zhì)鍋爐I燃燒排放的高溫煙氣進入除塵器3中，去除其中絕大部分的粉塵雜質(zhì)，獲得較為潔凈的煙氣。所得較為潔凈的煙氣中，一部分通過煙 5排入大氣，另一部分通過引風機6加壓，經(jīng)煙氣進口管11、進氣支管12進入干燥室8內(nèi)的各熱風氣室15。各熱風氣室15中的煙氣通過熱風均布裝置14均流后，再經(jīng)熱風氣室15頂部的煙氣擴散孔16逸出，使煙氣自下而上穿越履帶傳送機7的工作面空隙，與其上動態(tài)傳輸?shù)纳镔|(zhì)原料進行接觸換熱，從而脫除生物質(zhì)原料中的部分水份?？刂粕鲜鰺煔庠诟稍锸?入口處的溫度為11(T150°C、在干燥室8出口處的溫度為45^55 0C，可以充分利用煙氣的余熱和溫差，獲得良好的干燥效果。本實施例中，煙氣在干燥室8入口處的溫度為12(Tl30°C，煙氣在干燥室8出口處的溫度為48 50°C。最后，經(jīng)過換熱利用的煙氣通過煙氣出口管17導出干燥室8，并重新輸送至除塵器3中繼續(xù)進行除塵處理；同時，經(jīng)過脫水干燥的生物質(zhì)原料通過生物質(zhì)出料口 4導出干燥室8，直接作為生物質(zhì)鍋爐I的燃料或存儲備用。經(jīng)試驗表明當干燥室8的煙氣入口溫度在130°C左右、煙氣出口溫度在50°C左右、煙氣平均流速在12m/s左右時，通過干燥室8的生物質(zhì)原料約可脫去占總質(zhì)量15%左右的水分。由于煙氣溫度低于生物質(zhì)原料中揮發(fā)分的最低析出溫度，因此不存在揮發(fā)分析出 的問題。
權(quán)利要求
1.ー種利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的方法，包括以下步驟 1)將待燃燒的生物質(zhì)原料導入干燥室(8)內(nèi)設(shè)置的履帶傳送機(7)的工作面上，進行不間斷的動態(tài)傳輸； 2)將生物質(zhì)鍋爐(I)燃燒排放的高溫煙氣導入除塵器(3)中，去除其中絕大部分的粉塵雜質(zhì)，獲得較為潔凈的煙氣； 3)取所得較為潔凈的煙氣中的一部分輸送到干燥室(8)內(nèi)，使其自下而上穿越履帶傳送機(7)的工作面空隙，與動態(tài)傳輸?shù)纳镔|(zhì)原料進行接觸換熱，從而脫除生物質(zhì)原料中的部分水份； 4)將經(jīng)過換熱利用的煙氣導出干燥室(8)，并重新輸送至除塵器(3)中繼續(xù)處理； 5)將經(jīng)過脫水干燥的生物質(zhì)原料導出干燥室(8)，直接作為生物質(zhì)鍋爐(I)的燃料或存儲備用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的方法，其特征在于所述步驟3)中，煙氣先集中輸送到設(shè)置在履帶傳送機(7)的工作面下方的熱風氣室(15)中，再從熱風氣室(15)頂部逸出，穿越履帶傳送機(7)的工作面空隙，與動態(tài)傳輸?shù)纳镔|(zhì)原料進行接觸換熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的方法，其特征在于所述煙氣在干燥室(8)入口處的溫度為11(T150°C，所述煙氣在干燥室(8)出口處的溫度為45 55°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的方法，其特征在于所述煙氣在干燥室(8)入ロ處的溫度為12(Tl30°C，所述煙氣在干燥室(8)出ロ處的溫度為48 50°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的方法，其特征在于所述生物質(zhì)原料在履帶傳送機(7)上的傳輸速度為0. 2^0. 8m/s，停留時間為30(T480s ;所述煙氣在干燥室(8)內(nèi)的平均流速為8 15m/s。
6.一種為實現(xiàn)權(quán)利要求I所述方法而設(shè)計的利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的裝置，包括除塵器(3)和干燥室(8)，其特征在于所述干燥室(8)內(nèi)腔設(shè)置有履帶傳送機(7),所述干燥室(8 )頂部分別設(shè)置有生物質(zhì)進料ロ( 2 )和煙氣出口管(17 )，所述干燥室(8 )底部分別設(shè)置有生物質(zhì)出料ロ(19)和煙氣進ロ管(11);所述生物質(zhì)進料ロ(2)位于履帶傳送機(7)輸入端上方，所述生物質(zhì)出料ロ(4)位于履帶傳送機(7)輸出端下方，所述煙氣出ロ管(17)通過增壓風機(10)與除塵器(3)的輸入端相連，所述煙氣進ロ管(11)通過引風機(6)與除塵器(3)的輸出端相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的裝置，其特征在于所述履帶傳送機(7)的工作面下方并列設(shè)置有多個獨立的熱風氣室(15)，所述熱風氣室(15)底部設(shè)置有進氣支管(12)，所述進氣支管(12)與煙氣進ロ管(11)相連，所述熱風氣室(15)頂部均布有煙氣擴散孔(16)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的裝置，其特征在于所述進氣支管(12)上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(13)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的裝置，其特征在于所述熱風氣室(15)中設(shè)置有熱風均布裝置(14)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的裝置，其特征在于所述熱風均布裝置(14)是位于進氣支管(12)出口上方的水平擋板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用生物質(zhì)鍋爐煙氣干燥生物質(zhì)原料的方法及其裝置。該方法將生物質(zhì)原料導入干燥室內(nèi)的履帶傳送機上，進行動態(tài)傳輸，并引入經(jīng)過除塵處理的生物質(zhì)鍋爐煙氣與生物質(zhì)原料進行接觸換熱，從而脫除生物質(zhì)原料中的部分水份；經(jīng)換熱后的煙氣重新進行除塵處理，經(jīng)干燥的生物質(zhì)原料則可直接作為生物質(zhì)鍋爐的燃料或存儲備用。其裝置主要由除塵器、干燥室、增壓風機、引風機等構(gòu)成的煙氣循環(huán)系統(tǒng)、以及設(shè)置在干燥室內(nèi)用于生物質(zhì)原料輸送的履帶傳送機組合而成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、工藝經(jīng)濟、干燥效果好，可有效縮小生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)的尺寸、大幅提高生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)的熱效率。
文檔編號F23K1/00GK102954678SQ20121044267
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者陳義龍, 張巖豐, 李宏 申請人:陽光凱迪新能源集團有限公司