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湖南鹞翔环保能源科技有限公司

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生物质锅炉-鹞翔科技

作者:hunanyx 发布于:2015-04-19 21:03 点击量:
导语:鹞翔科技生物质锅炉可将树枝、树皮、桔秆、果壳等农林废弃物和中药渣、糖渣、沼渣及垃圾成型燃料等进行气化燃烧,以取代燃煤、燃油和燃气锅炉。洁净环保,降低能耗!

1、生物质能源与生物质气燃料
1.1生物质能源
    生物质能源是人类赖以生存的重要能源,它具有可再生和环境友好的双重优势,受到全世界普遍重视,并已成为新能源发展方向之一。它具有以下特点:
    (1)可再生性和存量丰富。生物质能源是唯一可以转化为清洁燃料的可再生能源,资源存量丰富。据统汁,植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍,而作为能源的利用量还不到其总量的1%。
 (2)挥发分含量高。生物质燃料中的碳和氢多数结合成低分子碳氢化合物,在较低热解温度下迅速淅出挥发分,其挥发分含量可达75%。因此,生物质燃料非常容易气化,且气化率高达90%以上。
(3)含氧量高和易于燃烧。生物质燃料含氧量明显多于矿物质煤,因此易于燃烧。
(4)含硫量低和清洁环保。生物质燃料中硫含量低于0.05%,因此生物质燃气燃烧后不必安装脱硫装置,既降低成本又利于环保。
 
图1 生物质燃料各主要组成比例
 











(5)灰分含量低和可回收利用。木质类生物质灰分含量只有1%左右,秸杆类生物质灰分含量稍高一些。生物质灰分是很好的钾肥可作为肥料出售。
(6)可实现温室气体CO2零排放。CO2通过光合作用进入生物体,生物体内的碳通过燃烧、降解和呼吸重新变成CO2又回到自然界,从而构成碳元素的循环链。从理论上讲生物质能源的利用可以实现CO2的零排放。
1.2生物质燃气
生物质燃气(biogas)就是利用农作物秸杆、林木废弃物、食用菌渣、禽畜粪便、中药渣、垃圾成型燃料等一切可燃物做为原料转换的可燃性气体能源。由于生物质能源的上述特点(挥发分高、含氧量高、灰分分量低等),将其进行气化燃烧与热能利用,具有非常明显的优势。
表1  生物质及其燃气的主要成分比例与热值
原料 产生的燃气
种类 低位热值(kJ/kg) 组分(%) 低位热值
H2 CO CH4 CO2 N2 O2 kJ/kg kCal/kg
木屑 7000 13.48 20.2 3.95 9.15 52.02 1.2 5894 1409
果树剪枝 —— 12.5 19.89 2.96 9.56 53.33 1.76 5676 1357
木秸混料 —— 12.76 20.31 2.27 10.08 53.13 1.45 5371 1284
玉米芯 4238 12.3 22.5 2.32 12.5 48.98 1.4 5033 1203
棉秸 4323 11.5 22.7 1.92 11.6 50.78 1.5 5585 1335
玉米秸 4241 12.5 21.4 1.84 12.73 49.88 1.65 5328 1273
麦秸 4429 8.5 17.6 1.36 14 56.84 1.7 3664 876
稻草 3215 12 15.1 2.1 13.5 55.6 1.7 4002 957
2、生物质制气技术
2.1主要方法
生物质制气技术主要分为厌氧和气化两种,厌氧法即为利用发酵技术生成沼气。
气化技术是生物质热化学转换的一种技术,即生物质燃料在不完全燃烧条件下,其中较高分子量的有机碳氢化合物链发生裂解,变成较低分子量的CO、H2、CH4等可燃性气体。若不使用气体介质进行气化,则称为干馏气化(即无氧气化);若使用气体介质进行气化,则按气体介质种类可分为空气气化、氧气气化、水蒸气气化、水蒸气——氧气混合气化和氢气气化等。
对于为工业锅炉等常规用途提供生物质燃气而言,最为常见和成熟的气化技术为空气生物质气化技术,本介绍中所指的制气技术若不进行特别说明,即指的是生物质空气气化制气技术,且采用自供热方式(即用原料自燃提供全部的气化热量)。
2.2基本原理
生物质制气技术的原理见下图:

(1)生物质干燥。气化炉最上层为干燥器,加入的生物质湿料被下方三个区生成的炽热气体进行换热,其中的水分蒸发为水蒸气。干燥后的干物料进入裂解区,而炽热气体即为燃气被引出气化炉。
(2)生物质裂解。干物料在裂解区被氧化区和还原区产生的炽热气体加热,而发生裂解反应,在此反应中生物质中的大部分挥发分挥发出来。裂解过程中的产物有炭、焦油、H2、CO、CO2、CH4和水蒸气等,该过程需要吸热。裂解区产生的炭进入还原区,而产生的气体则进入干燥区。
(3)还原反应。来自空气中的氧气在还原区内被耗尽,从氧化区生成的CO2、炭和水蒸气在还原区内发生化学反应生成CO与H2。生成的气体进入裂解区,而未反应完成的炭则进入氧化区,还原反应为吸热反应。
(4)氧化反应。气化剂(空气)进入气化炉后经过灰渣层与热灰渣进行换热,被加热后进入氧化区,并与炽热的炭发生燃烧反应生成CO2,同时放出热量。由于供氧不足,炭的燃烧也不充分,部分生成CO并放出热量,产生的气体进入还原区,形成的灰(可能有一部分炭)则进入灰室。同时,产生的热能为上述几个区域提供热量。
2.3生物质气化炉的基本结构
利用生物质气化技术生产生物质燃气的设备称为生物质气化炉,其主要组成见下图:

生物质气化炉组成结构
气化炉的结构主要由给料系统、燃气发生系统、除渣系统、燃气输送系统、冷却系统和安全防爆系统等组成。其功能描述如下:
(1)给料系统:为炉体提供生物质原料。给料装置根据炉体内物料的气化程度进行自动给料,以保证炉体中有适量的物料。
(2)燃气发生系统:实现气化炉的制气功能,包括料仓、炉体(或称燃烧仓)等部分。其中炉体为气化炉的主体,生物质制气的四个主要过程均在炉体中进行。
(3)除渣系统:将燃烧后的固体物(灰分)排出炉体,炉渣需要冷却水冷却后再排入冷渣水池中,冷渣水池的水可以重复使用。
(4)燃气输送系统:主要包括送风机(引风机)、进风阀门、燃气输送管道及附属阀门等。
(5)冷却系统:由于炉体内的燃烧温度较高,为了保护炉排和炉壁,需要使用冷却水进行冷却,冷却系统包括炉排循环水冷却和炉体水槽冷却两部分,冷却水带出炉体的热量后进行冷却,重新进入炉体进行冷却。
(6)安全防爆系统:包括各种保护用阀门、冷渣水池和气体关闭装置。冷渣水池除冷却排渣外,还有防止炉内燃气爆燃和管道内燃气回火(当用气端停止用气时)的作用。当炉内的燃气由于某种原因发生爆燃,送风阀门和输送管道上的阀门会迅速关闭,以切断氧气的供应,从而停止燃气的产生。同时,爆燃的气体会喷入水池中而得以熄灭,当发生回火时,返回的燃烧气会先进入水池而得以熄灭。
3、气化炉技术参数与解释
表2  气化炉技术参数解释
性能参数 单位 解释
当量比 —— 在自供热系统中,单位生物质在气化过程中所耗的气化剂量与完全燃烧所需要的气化剂量之比
气体产率 Nm3/kg 单位质量的原料气化后所产生的气体燃料在标准状况下的体积
气化效率 —— 生物质气化后生成气体的总热量与气化原料的总热量之比

表3  气化炉技术参数
 
性能参数 产气速度 气体产率 燃气低位热值 物料低位热值 气化效率
单位 min Nm3/kg kCal/Nm3 kCal/kg ——
数值 3~5 1.48~2.2 1300 4100 46.93%~69.76%


二、生物质燃气燃烧的经济效益
1、一吨生物质干基燃料可以产生2500-3000m3可燃气(热值大于15000KJ),可燃气燃烧后可生产不低于4吨蒸汽。折算成每吨蒸气的燃料成本为180-250元,比燃重油和天然气每吨蒸汽节省25-50%的燃料成本。
2、一吨生物质燃料除了产生生物质燃气外,还可产生30-80kg木炭,其热值大于6000cal/g,木炭可以作为烧烤碳、活性炭、烟花和蚊香等原材料使用。
项目 生物质颗料碳 纯木炭 棕榈炭
弹筒发热量Qb,adc 6200(cal/g) 6318(cal/g) 6737(cal/g)
高位发热量Qgr,v,ad 6110(cal/g) 6308(cal/g) 6726(cal/g)
低位发热量Q,net,v,ad 4987(cal/g) 5167(cal/g) 6075(cal/g)
内水分Minh(%) 1.73 4.2 2.59
外水分Mf(%) 42.15 45.62 8.78
全水分Mt(%) 43.88 49.82 11.37
全硫质量分数St,ad(%) <0.01 <0.01 <0.01
挥发分Vad(%) 6.09 6.91 9.12
灰分Aad(%) 10.82 10.65 8.66
固定碳FCad(%) 77.98 78.24 79.63
焦渣特征 2 2 2
备注      


3、1吨生物质燃料可产生约0.5kg的木焦油,木焦油可以作为化妆品和药品的原材料,也可以收集后再次送到气化炉内继续参与气化。还可以产生约2.5kg的木醋液,木醋液可用于农业、医药、化工等,或收集后再次回送气化炉内参与气化反应。
4、使用生物质燃气锅炉,其烟气脱硫除尘设备不需要开启使用,可节省烟气脱硫除尘设备的运行和维护费用。
5、燃煤锅炉、燃油锅炉、生物质直燃锅炉经过改造后可继续使用,节省锅炉投资费用。
6、生物质燃气燃烧完全,不会在锅炉炉膛产生结垢,可以提高锅炉的热效率,降低锅炉维护费用。
各种燃料燃烧的性价比
燃料
项目
重油 薪柴直燃 天然气 生物燃气
烟气除尘设备 × ×
烟气脱硫设备 × × ×
烟气脱硝设备 ×
可再生能源
吨蒸汽成本
(元/吨蒸汽)
180 340 150 350以上 180-230
三、生物燃气燃烧后的环保效果
在生物质热解气化和产生燃气的过程中,气化炉燃气排放管路呈全封闭状态,底部排出碳渣;生物质燃气在燃烧后产生的废气达到了《广东省锅炉大气污染排放标准》(DB44/765——2010)中天燃气的排放标准。
1、生物质燃气烧烧后排放达到天然气排放标准
锅炉类型 烟尘 二氧化硫 氮氧化物 备注
燃煤锅炉(<10t/h) 120 500 300 国家标准
燃油锅炉 50 300 300 国家标准
燃气锅炉 30 50 200 国家标准
生物质燃气锅炉 <30 <50 <200 符合标准
2、生物质燃气燃烧无烟尘、无异味,锅炉房干净整洁。
3、不需要对烟气进行脱硫、脱硝和除尘,减少了设备投资和运行费用。
4、由于生物质燃气是可再生能源,碳排放为零,使用企业可以享受减排的碳交易收益。

 
 
 
 
 
 
 
 










四、生物质燃气锅炉介绍
1、技术突破
   生物质燃气锅炉采用了气化产生的生物质燃气直接进入到下一级燃烧设备进行燃烧的技术。气化过程中产生的焦油在燃烧设备内被完全燃烧,不会产生焦油的二次污染,热能利用效率也非常高。我们通过精心研究解决了同类产品普遍存在的焦油多和灰尘大等技术难题,延长了气化炉的检修时间。设备采用自动化控制,减化了操作过程,节省了人力成本。
2、运行原理
生物质燃气锅炉采用固定床气化技术,可连续运行、连续加料和出渣,并具有结构简单、操作方便、热转化效率高、无污染物排放等优点。生物质原料通过给料机构进入气化炉,在炉内进行氧化还原反应产生高温燃气。灰渣通过螺旋出渣机连续排出,并由旋转阀与外部隔绝,能够长时间连续工作,不需要人工进行出渣。整机运行原理如下图:

3、工艺流程
生物质燃气锅炉以木质颗粒、果壳、菌渣、沼渣、氢碳成型燃料和破碎过的木材等生物质为燃料,在缺氧高温环境下经过一系列氧化裂解等化学反应,生成以一氧化碳、氢气、甲烷、乙烷、丙烷等可燃气体为主的木煤气。适用于有色金属熔化、不锈钢退火、工业锅炉、工业窑炉和电镀炉加热等各行业用户,干馏后的木炭可以出售以节省燃料成本。生产工艺流程图如下:

4、工程案例
①熔铝厂生物质燃气加热炉改造案例SLY260-15T
装机容量:相当于15T/H蒸汽锅炉
实际使用量:相当13T/H蒸汽锅炉
炉膛温度:1300℃max
功耗:50KW

②服饰厂生物质燃气蒸气锅炉实用案例—SLY260-4T
  装机容量:4T/H
  实际使用容量:2T/H
  功耗:20KW

③包装纸品厂生物质燃气蒸汽锅炉使用案例—SLY260-8T
  装机容量:8T/H
  实际使用容量:6T/H
  功耗:35KW

④SLY180-4T生物质气化炉
  装机容量:4T/H
  功耗:25KW

⑤SLY180-2T气化炉

⑥惠州世界发泡厂 SLY260-10T
⑦佛山昊能金属 不锈钢退火炉SLY260-10T
⑧东莞铨兴鞋厂SLY260-6T
⑨深圳森泰纸品厂SLY180-2T
⑩深圳宝慧拉链SLY260-6T


15生物质燃气锅炉全景图
 
五、尾气检测报告










文章来源于: http://www.hunanyx.com



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