一种含碳燃料高效燃烧耦合发电方法与流程

本发明属于含碳燃料燃烧发电技术领域，特别是涉及一种含碳燃料高效燃烧耦合发电方法。

背景技术：

含碳燃料是一种运用非常广泛的燃料，如：无烟煤、烟煤、褐煤、生物质等。而由于含碳燃料的品质与含碳量有直接的关系，含碳量低的燃料，往往燃料的品质较差，燃料在利用过程中的效率低。例如：无烟煤的热值较高，在燃烧过程中放出大量的热量，燃烧温度可在1600-1800℃，且灰分较少，灰熔点高；褐煤由于燃料中含碳量低而含水率较高，其燃烧放热少，燃烧温度约在1300-1500℃；而生物质由于其碱金属含量较高，热值低，燃烧温度通常控制在750-1100℃。在工业生产中，蒸汽推动汽轮机发电工艺，燃料品质的高低往往决定了蒸汽品质的高低。现有的生物质直燃电站，受限于燃料热值、灰的结渣特性等的影响，锅炉炉膛温度通常控制在850-1250℃，蒸汽参数通常选取中温中压；而大型的燃煤电站，由于燃料品质好，锅炉炉膛温度可以控制在1500-1650℃，蒸汽参数通常选取超临界或者超超临界，其发电效率相差70-90％。

现在大型电站通常为煤粉燃烧器，对于煤粉的粒径有严格的要求。在粉碎工艺中需要消耗大量的能量。

因此，需要一种含碳燃料高效燃烧耦合发电方法，整合工艺，降低能耗提高能量利用效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种含碳燃料高效燃烧耦合发电方法，通过将含碳燃料与大型燃煤锅炉耦合的方式，解决了现有的含碳燃料的燃烧效率低、利用广泛较窄等问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种含碳燃料高效燃烧耦合发电方法，包括如下步骤：

步骤一，含碳燃料从料仓中送至热粉化流化床炉中；

步骤二，含碳燃料在热粉化流化床炉中，经高温、床料、气流的作用被粉化、热解、气化，生产高温的燃气及半焦粉；

步骤三，高温的燃气及半焦粉被送入大型燃煤锅炉耦合，燃烧产生的高参数蒸汽用以发电，低碳灰被锅炉除尘器收集。

进一步地，所述低碳燃料粒径≤20cm。

进一步地，所述燃料低位热值＞500Kcal/kg。

进一步地，所述热粉化流化床炉破碎后的半焦粉粒度小于2cm。

本发明的原理是：

含碳燃料通过在热粉化流化床炉经过高温促使燃料中的分子键断裂和床料的冲击的作用，使得含碳燃料破碎。通过循环回路收集破碎后较大粒径的半焦颗粒，继续返回提升管破碎，而细小的半焦粉进入大型燃煤锅炉耦合。通过控制半焦粉的粒径，保证足够的比表面积进行氧化反应，同时借助于大型燃煤锅炉炉膛内高温的温度场，温度越高，碳原子、氧原子的活性越强，越容易完全燃烧，从而对燃气及半焦进行高效燃烧。

对于低灰熔点的含碳燃料，由于其灰熔点低，常规的燃烧手段需要控制其温度在较低的水平，导致其能量的利用效率、发电效率低。而本发明通过在系统内耦合，将含碳燃料送入大型燃煤锅炉炉膛内，大大降低了反应区域的K+、Na+等物质的区域浓度，较低灰熔点的含碳燃料的原有灰熔点大大提高，提高了反应温度。

对于低热值、理论燃烧温度较低的含碳燃料，由于其理论燃烧温度较低，常规利用模式导致其能量所具有的品质较低。本发明中通过与大型燃煤锅炉耦合的方式提高了燃料的理论燃烧温度，改变了能量的品质。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过将含碳燃料与大型燃煤锅炉耦合的方式，提高了含碳燃料的燃烧效率，燃烧效率高达99-99.9％。

2、本发明通过将含碳燃料与大型燃煤锅炉耦合的方式，提高了含碳燃料的利用广泛性，使得大粒径、低热值、低灰熔点原料可以被大规模高效利用。

3、本发明通过将含碳燃料与大型燃煤锅炉耦合的方式，提高了含碳燃料的发电效率，高达38-45％。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种含碳燃料高效燃烧耦合发电方法的流程图；

图2为本发明的一种含碳燃料高效燃烧耦合发电方法的结构装置示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、料仓，2、热粉化流化床炉，3、大型燃煤锅炉，4、除尘器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种含碳燃料高效燃烧耦合发电方法，包括如下步骤：

步骤一，含碳燃料从料仓中送至热粉化流化床炉中；

步骤二，含碳燃料在热粉化流化床炉中，经高温、床料、气流的作用被粉化、热解、气化，生产高温的燃气及半焦粉；

步骤三，高温的燃气及半焦粉被送入大型燃煤锅炉耦合，低碳灰被锅炉除尘器收集。

其中，低碳燃料粒径≤20cm。

其中，燃料低位热值＞500Kcal/kg。

其中，热粉化流化床炉破碎后的半焦粉粒度小于2cm。

其中，低碳燃料粒径≤20cm。

其中，热粉化流化床炉3加入的床料为耐磨粗床料颗粒。

其中，热粉化流化床炉3破碎后的半焦粉粒度小于2cm。

实施例一

原料无烟煤，粒径20cm，床料氧化铝球，加入热粉化流化床炉，产生高温燃气及半焦粉送入大型燃煤锅炉耦合，低碳灰被锅炉除尘器收集。燃烧效率99.9％，发电效率43％。

实施例二

原料稻壳，粒径0.7cm，床料河沙，加入热粉化流化床炉，产生高温燃气及半焦粉送入大型燃煤锅炉耦合，低碳灰被锅炉除尘器收集。燃烧效率99.2％，发电效率38％。

实施例三

原料褐煤，粒径5cm，床料石英砂，加入热粉化流化床炉，产生高温燃气及半焦粉送入大型燃煤锅炉耦合，低碳灰被锅炉除尘器收集。燃烧效率99.6％，发电效率42％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。