一种煤掺烧生物质颗粒的方法及含煤燃料.pdf

本发明公开一种煤掺烧生物质颗粒的方法，包括以下步骤：将生物质颗粒燃料与煤在进入煤锅炉进料斗至少一小时前混合；将混合好的生物质颗粒和煤输送到煤锅炉的燃烧系统进行燃烧。本发明的煤掺烧生物质颗粒方法，对煤掺混合生物质颗粒后对其进行燃烧，生物质颗粒与煤混燃为企业节约了成本，又改善了环境，减少了温室气体的排放，且燃烧产物CO2、SO2及NOX排放量大幅度减少、污染较小等优点。

权利要求书
1.  一种煤掺烧生物质颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、将生物质颗粒燃料与煤在进入煤锅炉进料斗至少一小时前混合；
（2）、将混合好的生物质颗粒和煤输送到煤锅炉的燃烧系统进行燃烧。

2.  根据权利要求1所述的煤掺烧生物质颗粒的方法，其特征在于，燃烧过程中过剩空气系数控制在1.8～2.0。

3.  根据权利要求1所述的煤掺烧生物质颗粒的方法，其特征在于，所述生物质颗粒的粒径大小为ф10*30mm或ф32*32mm，且密度为0.8－1.4KG/CM3。

4.  根据权利要求1所述的煤掺烧生物质颗粒的方法，其特征在于，所述生物质颗粒为由木屑和园林废料的任意比混合制备得到，且生物质颗粒占其与煤混合物总量的20%-30%。

5.  根据权利要求1所述的煤掺烧生物质颗粒的方法，其特征在于，所述生物质颗粒为由稻草和秸秆的任意比混合制得，且生物质颗粒占其与煤混合物总量的10%-15%。

6.  一种含煤燃料，其特征在于，包括生物质颗粒，余量为煤，所述生物质颗粒的粒径大小为ф10*30mm或ф32*32mm。

7.  根据权利要求6所述的含煤燃料，其特征在于，所述生物质颗粒为木屑和园林废料的任意比混合。

8.  根据权利要求7所述的含煤燃料，其特征在于，生物质颗粒占其与煤混合物总量的20%-30%。

9.  根据权利要求6所述的含煤燃料，其特征在于，所述生物质颗粒为稻草和秸秆的任意比混合。

10.  根据权利要求9所述的含煤燃料，其特征在于，生物质颗粒占其与煤混合物总量的10%-15%。

说明书一种煤掺烧生物质颗粒的方法及含煤燃料
技术领域
本发明涉及一种煤掺烧的方法，更确切地说是一种煤掺烧生物质颗粒的方法。 
背景技术
我国是一个农业资源大国，具有丰富的生物质资源，研究生物质资源的充分利用具有十分重要的意义。常规的生物质直燃发电技术受原料收集储运等条件的限制，存在着投资运行成本高和效率低等缺点。 
发明内容
本发明的目的是提供一种煤掺烧生物质颗粒的方法，其可以解决现有技术中常规污染物和温室气体的排放较多的缺点。 
本发明采用以下技术方案： 
一种煤掺烧生物质颗粒的方法，包括以下步骤： 
（1）、将生物质颗粒燃料与煤在进入煤锅炉进料斗至少一小时前混合； 
（2）、将混合好的生物质颗粒和煤输送到煤锅炉的燃烧系统进行燃烧，燃烧过程中过剩空气系数控制在1.8～2.0,生物质颗粒占其与煤混合物总量的20%-30%。 
一种含煤燃料，包括生物质颗粒，余量为煤。 
所述生物质颗粒的粒径大小为ф10*30mm或ф32*32mm。 
所述生物质颗粒为木屑和园林废料的任意比混合。 
生物质颗粒占其与煤混合物总量的20%-30%。 
所述生物质颗粒为稻草和秸秆的任意比混合。 
生物质颗粒占其与煤混合物总量的10%-15%。 
本发明的优点是：本发明的煤掺烧生物质颗粒方法，对煤掺混合生物质颗粒后对其进行燃烧，生物质颗粒与煤混燃为企业节约了成本，又改善了环境，减少了温室气体的排放，且燃烧产物CO2、SO2及NOX排放量大幅度减少、污染较小等优点。 
具体实施方式
下面结合进一步阐述本发明的具体实施方式： 
本发明公开一种煤掺烧生物质颗粒的方法，包括以下步骤： 
（1）、将生物质颗粒燃料与煤在进入煤锅炉进料斗至少一小时前混合； 
（2）、将混合好的生物质颗粒和煤输送到煤锅炉的燃烧系统进行燃烧，燃烧过程中过剩空气系数控制在1.8～2.0，且密度为0.8－1.4KG/CM3。 
本发明公开一种含煤燃料，包括生物质颗粒，余量为煤。 
所述生物质颗粒的粒径大小为ф10*30mm或ф32*32mm。 
生物质颗粒与煤掺烧的燃烧过程分成两个燃烧阶段。由于生物质颗粒的挥发分析出温度要远低于煤的挥发分析出温度，掺烧对于煤燃烧前期的放热有增进作用，促使煤着火燃烧提前。随着生物质颗粒加入量的不同，煤的着火性能得到不同程度的改善。混合燃烧对煤的燃尽性能影响很小。但是不同变质程度的煤（褐煤、烟煤和无烟煤）和生物质颗粒混燃时所表现出的燃烧特性变化不一。褐煤和烟煤与生物质颗粒混合后的燃烧最大速率都有所增加，对应温度有前移的趋势，最大燃烧强度也有所增加；但无烟煤与生物质颗粒混合时最大燃烧速率及其对应温度变化不大。由于生物质颗粒的发热量低于煤，因此生物质颗粒与煤混燃时有可能会造成锅炉输出功率的下降，因而掺烧比例会受到限制。选择混合燃烧方案时应尽量不干涉整个系统的正常运行，又要秸秆中碱金属和氯的含量相对较高，同时秸秆飞灰的熔点较低，因此应当选择合适的混燃比例。 
本发明中生物质颗粒为木屑和园林废料的任意比混合，且混合形成的生物质颗粒占含煤燃料总量的20%-30%。 
本发明中的生物质颗粒为稻草和秸秆的任意比混合，且混合形成的生物质颗粒占含煤燃料总量的10%-15%。 
实施例1： 
建筑材料15t/h燃煤锅炉 
锅炉参数： 
型号：SHL15-1.6-AⅡ（双锅筒横置式链条炉排） 
蒸发量：15t/h 
锅炉工作压力：1.6Mpa 
锅炉工作温度：204℃ 
给水温度：105℃ 
每小时耗煤量：2.18吨 
24小时运行 
实际每天的耗煤量在36～40吨左右 
掺烧比例： 
木屑和园林废料生物质颗粒             20%； 
煤                                  80%； 
物料参数： 
颗粒料：水份：8.72%、灰份：1.38%、挥发份：75.62%、固定碳：14.28%、全硫：0.05%、氢：5.27%、低位热值：3975kcal/kg。 
煤：水份：7.93%、灰份：8.87%、挥发份：29.98%、固定碳：48.81、全硫：0.54、氢3.87%、低位热值：5696kcal/kg 
生物质木屑颗粒每天掺烧7.5吨～8吨 
掺烧结果：掺烧前炉渣含碳量：10.21%，掺烧后炉渣含碳量8.64%（国家标准≤15%） 
每月少用燃煤210吨，减少CO2排放447862.8kg，SO2排放1452.99kg 
每月的脱硫剂可少用6.6吨，锅炉提高热效率3%。 
实施例2： 
木屑和园林废料生物质颗粒           30%； 
煤                                70%； 
其它参数同实施例1 
生物质木屑颗粒每天掺烧10.5吨～12吨 
掺烧结果：掺烧前炉渣含碳量：10.21%，掺烧后炉渣含碳量7.24%（国家标准≤15%） 
每月少用燃煤300吨，减少CO2排放639804kg，SO2排放2075.7kg 
每月的脱硫剂可少用7.5吨，锅炉提高热效率4%。 
实施例3： 
化纤材料20t/h燃煤锅炉 
锅炉参数： 
型号：型号：DZL20-1.6-AⅡ 
设计蒸发量：20t/h 
实际运行负荷：6～12t/h 
额定压力：1.6MPa 
实际运行压力：0.9～1.2MPa 
给水温度：204℃ 
排烟温度：160℃ 
燃料：II类烟煤 
低位发热量：5500kcal/h 
燃料消耗量每天大概是：15吨～24吨 
炉渣含碳量：10～15% 
锅炉运行时间：24小时 
掺烧比例： 
稻草和秸秆生物质颗粒        10%； 
煤                          90%； 
物料参数： 
颗粒料：水份：16.94%、灰份：2.78%、挥发份：64.62%、固定碳：15.66%、全硫：0.07%、氢：6.12%、低位热值：2938kcal/kg。 
煤：水份：8.21%、灰份：10.37%、挥发份：29.12%、固定碳：47.83、全硫：0.61、氢3.86%、低位热值：5514kcal/kg 
生物质秸秆颗粒每天掺烧1.5吨～2.5吨 
掺烧结果：掺烧前炉渣含碳量：14.31%，掺烧后炉渣含碳量9.84%（国家标准≤15%） 
每月少用燃煤60吨，减少CO2排放123873.6kg，SO2排放401.88kg 
每月的脱硫剂可少用1.9吨，锅炉提高热效率1%。 
实施例4： 
稻草和秸秆生物质颗粒       15%； 
煤                         85%； 
其它参数同实施例3 
生物质秸秆颗粒每天掺烧2.3吨～3.6吨 
掺烧结果：掺烧前炉渣含碳量：14.31%，掺烧后炉渣含碳量9.64%（国家标准≤15%） 
每月少用燃煤90吨，减少CO2排放185810.4kg，SO2排放602.82kg 
每月的脱硫剂可少用2.8吨，锅炉提高热效率1.5%。 
实施例5： 
颗粒料物理特性 
含水量：﹤20%、 
颗粒尺寸：ф10×30mm或32×32mm 
含灰量：1.6% 
热值：17250kj/kg 
密度：0.9～1.0 
2、效益测算 
以一台15t/h燃煤蒸汽锅炉为例：按15%比例掺烧秸秆颗粒料，每年可少烧1143吨标煤，折碳每年减少CO2排放2256267.7kg。每年的脱硫剂可少用80～90吨，锅炉提高热效率3～4%。 
3、产品特性对照表： 
国外生物质颗粒的标准CEN/TS14588，国内还无标准，固体生物质燃料产品对比表 

生物质料经过压缩，成型后的体积是原料体积的1/30～40，比重是原料的10～15倍（密度为：0.8-1.4）体积热值可达3400～6000大卡，是高挥发酚的固体燃料。 
煤锅炉掺烧生物质颗粒的特点： 
生物质颗粒燃料与矿物燃料相比，生物质资源是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源，生物质为低碳燃料，挥发分含量较高，含硫量和灰分都比煤低，因此，生物质利用过程中温室气体、SO2、NOx的排放较少，造成空气污染和酸雨现象会明显降低； 
可以将农作物秸秆处理掉，避免田间焚烧处理秸秆造成空气污染等不良影响，控制与降低PM2.5，减轻城市雾霾天气的发生； 
生物质资源丰富，经简单压缩处理后，其储存及运行均较方便； 
掺混生物质颗粒燃料可以改善煤的着火性能，可获得更好的燃尽特性； 
生物质颗粒燃料燃烧后灰分很少，能够减轻锅炉设备的磨损； 
本发明的煤掺烧生物质颗粒的方法，燃烧过程中应该保持适度的空气量，控制好氧量值，过剩空气系数控制在1.8～2.0，且由于生物质颗粒中的某些元素，如碱金属、氯离子等，容易导致锅炉积灰、结焦和腐蚀，燃烧过程中的锅炉及时吹灰和除焦，加入添加剂（可降低沉积物中水溶性氯的质量分数），使沉积物变得疏松，便于清除集灰。 
本发明的煤掺烧生物质颗粒的方法，具有以下优点： 
（1）混燃对SO2排放特性的影响 
由于大部分生物质颗粒含硫量极少或不含硫（如木质燃料的S含量约为0.01%～0.04%， 谷壳为0.05%，花生壳为0.02%），因此混燃能够有效降低SO2的排放量。我公司成功改造了一台2t的生物质颗粒产品燃料替代燃轻油蒸汽锅炉,环保监测SO2≤2.43mg/Nm3,经测算和全燃煤相比生物质颗粒料掺烧减少SO2排放20%左右。 
由于大部分生物质颗粒含硫量极少或不含硫（如木质燃料的S含量约为0.01%～0.04%，谷壳为0.05%，花生壳为0.02%），因此混燃能够有效降低SO2的排放量。不同的生物质颗粒和煤混烧降低SO2和NOx的能力不同，含氮、硫越低，挥发分越高的生物质颗粒，降低污染物的效果越显著。这是因为生物质颗粒燃料中含有高含量挥发分，燃烧初期的氧气主要供生物质挥发分燃烧，从而使生物质颗粒和煤混烧的过程中形成贫氧区，限制了煤中燃料N的中间产物向NOx的转化和SO2的形成；同时生物质颗粒本身具有一定的木质素和腐植酸，它们具有巨大的比表面积，同时对SO2有较强的吸附能力，延缓了SO2的析出速度，增加了反应表面；另外，生物质颗粒燃料含有相对较多的K、Ca、Na活性成分，可以促进固体硫酸盐的形成，例如CaSO4、K2SO4、Na2SO4等，从而降低污染物排放。 
（2）混燃对NOx排放特性的影响 
燃烧过程中生成的含氮污染物主要有NO、NO2、N2O等，其产生的种类和生成量与燃料种类、燃烧温度以及燃烧区域过量空气系数等密切相关。生物质与煤混燃能够降低NOx的排放浓度的主要原因如下： 
生物质挥发分与煤抢氧燃烧，从而形成较低氧气浓度，而床内NOx的形成取决于燃料中氮的氧化过程与床内还原物质（如焦碳和HCN、NH3含氮物质）对NOx的还原分解过程之间的平衡，当床内过量空气系数低时，有利于NOx的还原分解反应； 
生物质本身N含量远低于煤，因而对总体NO转化率起“稀释”作用。同时生物质与煤在燃烧过程中相互影响，在800～900℃有较明显的协同降低NO排放作用； 
生物质释放出的挥发分组分中含有一定量的HCN和NH3，NH3能够分解成NH2和NH，它们能够将NO还原成N2，从而起到降低NOx作用； 
生物质秸秆属于纤维结构，当挥发分析出后形成大量多孔性焦炭，促进了NOx与焦碳的还原反应。经测算和全燃煤相比生物质颗粒料掺烧减少NOx排放10%左右。生物质秸秆属于纤维结构，当挥发分析出后形成大量多孔性焦炭，促进了NOx与焦碳的还原反应。 
化学反应方程式如下： 
NO+(-C)→N2+(-CO) 
NO+CH2→N2+H2CO 
（3）优化锅炉燃烧，提高锅炉效率 
由于生物质颗粒的挥发分析出温度要远低于煤的挥发分析出温度，掺烧对于煤燃烧前期的放热有增进作用，促使煤着火燃烧提前。掺烧有助于降低锅炉的飞灰与低渣含碳量，从而提高锅炉效率，经测算锅炉热效率可以提高3～4%。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。