CN110513675B - 一种烟气高效回用秸秆捆烧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及秸秆捆烧技术领域，提供了一种烟气高效回用秸秆捆烧方法。本发明首先对打捆秸秆进行除尘预处理；预处理后的打捆秸秆进入三级燃烧室进行三级配风燃烧；三级配风燃烧过程中产生的热量通过换热***传递给循环水，循环水进行供热和供暖应用；第三燃烧室产生的烟气对除尘预处理后的打捆秸秆进行脱水烘干，实现余热回用；余热回用后的烟气进行烟气除尘后排放。本发明提供的方法集成了原料预处理、多级燃烧、高效换热、烟气回用以及烟气净化除尘等工序，完善了秸秆捆烧体系，且能够对烟气进行高效回用，余热回用后的烟气净化方法简单；并且本发明的方法对打捆秸秆进行三级配风燃烧，实现了打捆秸秆的高效、低氮燃烧。

Description

一种烟气高效回用秸秆捆烧方法
技术领域
本发明涉及秸秆捆烧技术领域，特别涉及一种烟气高效回用秸秆捆烧方法。
背景技术
秸秆捆烧技术是一种较好的秸秆能源化利用方式，是将田间松散的秸秆经过捡拾打捆后再燃烧供热的技术过程。秸秆打捆后提高了能量密度，降低了收储运成本，同时捆装后的秸秆半气化燃烧大幅提高了燃烧效率和锅炉供热效率，具有较好的经济效益。目前秸秆捆烧技术主要有两种，一种是间歇进料型的草捆锅炉燃烧***，即将燃烧室内的秸秆燃料全部烧完后再重新进料燃烧的方式，间歇进料捆烧的特点是占地面积小，运行操作简捷方便，可直接人工进行装料、清灰等，通常用于小型建筑的供暖供热；另一种是连续式捆烧锅炉***，可以实现燃烧过程中连续进料、连续清灰，维持燃烧室内一个稳定的燃烧状态，炉膛温度波动幅度较小，有利于智能化操作，适合大型建筑或集中供暖区域。
国外生物质秸秆打捆燃烧技术发展较为成熟的国家有丹麦、法国和比利时等。丹麦在20世纪70年代就已经开始了整捆秸秆的燃烧利用，由丹麦研发的连续式捆烧设备称为Cigar式燃烧器，由于其燃烧方式跟点燃的雪茄很像，因此被称为Cigar燃烧器，连续式燃烧过程可控性好，炉温稳定，有利于智能化操作，因此在国外得到了大范围的推广和应用，被认为是目前燃烧整捆秸秆最佳方式。国内连续捆烧设备研究较少，主要是河南农业大学刘胜勇团队研制的链条炉排连续捆烧设备，铁岭众缘环保设备制造有限公司研制连续捆烧设备；海伦市利民节能锅炉制造有限公司研制的炉前烟气干燥生物质捆烧锅炉等。
我国打捆燃烧设备研究起步较晚，打捆燃烧技术理论有待完善，虽然已经有规模化的示范工程，但是在实际运行中仍然存在燃烧不充分、燃烧效率较低、氮氧化物排放过高、烟气净化工艺繁琐等问题。因此，完善秸秆捆烧理论，优化捆烧工艺，提高捆烧燃烧效率，降低烟尘排放等，还需进行深入研究探索。
发明内容
本发明目的在于提供一种烟气高效回用秸秆捆烧方法。本发明提供的方法集成了原料预处理、多级燃烧、高效换热、烟气回用以及烟气净化除尘等工序，打捆秸秆燃烧充分，实现了打捆秸秆的高效、低氮燃烧。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种烟气高效回用秸秆捆烧方法，包括以下步骤：
(1)对打捆秸秆进行除尘预处理；
(2)预处理后的打捆秸秆进入三级燃烧室进行三级配风燃烧；所述三级配风燃烧包括：预处理后的打捆秸秆进入第一燃烧室进行第一次燃烧，产生的秸秆炭和可燃气进入第二燃烧室进行第二次燃烧，第二次燃烧产生的烟气进入第三燃烧室进行第三次燃烧；
(3)三级配风燃烧过程中产生的热量通过换热***传递给循环水，循环水进行供热和供暖应用；
(4)第三燃烧室产生的烟气对除尘预处理后的打捆秸秆进行脱水烘干，实现余热回用；
(5)余热回用后的烟气进行烟气除尘后排放。
优选的，所述步骤(1)中的除尘预处理为使用振动筛进行振动除尘，除尘后产生的尘土收集后还田利用。
优选的，所述步骤(1)中打捆秸秆用链条炉排或往复炉排进行输送。
优选的，所述步骤(1)中打捆秸秆的含水率≤40％。
优选的，所述步骤(2)中第二燃烧室位于第一燃烧室下方，第三燃烧室位于第一燃烧室侧面；所述第三燃烧室的内腔为旋流结构。
优选的，所述步骤(2)中第一次燃烧时在第一燃烧室侧壁下方配备一次均匀风；第二次燃烧时在第二燃烧室底部配备二次均匀风；第三次燃烧时在第三燃烧室的烟气入口处配备三次旋流风。
优选的，所述步骤(2)中第一燃烧室的燃烧温度为600～800℃，第二燃烧室的燃烧温度为900～1100℃。
优选的，所述步骤(3)中的换热***包括：第一燃烧室侧壁和上壁为水套夹层，通过辐射传热将热量传递给循环水；第二燃烧室上部为循环水管，通过辐射和对流传热将热量传递给循环水；第三燃烧室侧壁为水套夹层，通过辐射和对流传热将热量传递给循环水。
优选的，所述第三燃烧室产生的烟气温度为180～220℃，使用第三燃烧室产生的烟气对除尘预处理后的打捆秸秆进行脱水烘干。
优选的，所述步骤(5)中的烟气除尘方法包括旋风除尘、水膜除尘和布袋除尘中的一种或几种。
本发明提供了一种烟气高效回用秸秆捆烧方法，其中首先对打捆秸秆进行除尘预处理；预处理后的打捆秸秆进入三级燃烧室进行三级配风燃烧；三级配风燃烧过程中产生的热量通过换热***传递给循环水，循环水进行供热和供暖应用；第三燃烧室产生的烟气对除尘预处理后的打捆秸秆进行脱水烘干，实现余热回用；余热回用后的烟气进行烟气除尘后排放。本发明提供的方法集成了原料预处理、多级燃烧、高效换热、烟气回用以及烟气净化除尘等工序，完善了秸秆捆烧体系，高效利用了烟气，余热回用后的烟气净化方法简单；并且本发明的方法对打捆秸秆进行三级配风燃烧，实现了打捆秸秆的高效、低氮燃烧。
附图说明
图1为本发明烟气高效回用秸秆捆烧方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种烟气高效回用秸秆捆烧方法，包括以下步骤：
(1)对打捆秸秆进行除尘预处理；
(2)预处理后的打捆秸秆进入三级燃烧室进行三级配风燃烧；所述三级配风燃烧包括：预处理后的打捆秸秆进入第一燃烧室进行第一次燃烧，产生的秸秆炭和可燃气进入第二燃烧室进行第二次燃烧，第二次燃烧产生的烟气进入第三燃烧室进行第三次燃烧；
(3)三级配风燃烧过程中产生的热量通过换热***传递给循环水，循环水进行供热和供暖应用；
(4)第三燃烧室产生的烟气对除尘预处理后的打捆秸秆进行脱水烘干，实现余热回用；
(5)余热回用后的烟气进行烟气除尘后排放。
本发明首先对打捆秸秆进行除尘预处理(秸秆预处理工序)。在本发明中，所述打捆秸秆优选为圆捆或方捆，所述打捆秸秆的含水率优选≤40％，更优选≤30％；本发明对所述打捆秸秆的体积或重量没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知体积或重量的打捆秸秆即可。
在本发明中，所述除尘预处理优选使用振动筛进行振动除尘，除尘后产生的尘土优选收集后还田利用；本发明对振动除尘的具体条件没有特殊要求，能够将秸秆表面的尘土去除即可。
预处理后，打捆秸秆进入三级燃烧室进行三级配风燃烧(多级配风燃烧工序)。在本发明中，所述三级燃烧室包括第一燃烧室、第二燃烧室和第三燃烧室；所述第一燃烧室为主燃烧室，第二燃烧室位于第一燃烧室下方，第三燃烧室位于第一燃烧室侧面，且第三燃烧室和第二燃烧室通过管道连通；第一燃烧室燃烧产生的秸秆炭在重力作用下掉落至第二燃烧室，第一燃烧室产生的烟气挥发进入第二燃烧室(第一燃烧室除与第二燃烧室连通外，其余部位均为密封结构，产生的烟气只能进入第二燃烧室)；第二燃烧室产生的烟气和未燃尽的挥发分进入第三燃烧室(可利用引风机使烟气和未燃尽的挥发分进入第三燃烧室)；本发明对三级燃烧室内部的具体连通方式没有特殊要求，能够实现上述燃烧方式即可。
在本发明中，所述第三燃烧室的内腔为旋流结构，即上部为圆筒状，下部为圆锥状，类似于旋风除尘器的内腔形状。
在本发明中，预处理后的打捆秸秆进入第一燃烧室进行第一次燃烧，并在第一燃烧室侧壁下方配备一次均匀风；所述第一燃烧室配风的过量空气系数优选为0.8；所述第一燃烧室的燃烧温度优选为600～800℃，更优选为650～750℃；打捆秸秆在第一燃烧室内进行半气化燃烧，生成可燃气(主要成分为CO)和秸秆炭。
第一燃烧室生成的可燃气通过挥发进入第二燃烧室，秸秆炭在重力作用下掉落至第二燃烧室，可燃气和秸秆炭在第二燃烧室进行第二次燃烧，第二次燃烧时在第二燃烧室底部配备二次均匀风；所述第二燃烧室的燃烧温度优选为900～1100℃，更优选为1000℃；秸秆炭和可燃气在第二燃烧室内进行充分燃烧，产生烟气和灰渣。
第二燃烧室产生的烟气和未燃尽的挥发分进入第三燃烧室进行第三次燃烧，并且在第三燃烧室的烟气入口处配备三次旋流风，第二燃烧室产生的烟气在第三燃烧室进行旋流燃烧，使其中残留的可燃气进行充分燃烧，同时第三燃烧室自身的旋流结构将烟气中携带的颗粒物进行初步脱尘；本发明对第三燃烧室的燃烧温度没有特殊要求，根据具体工况进行设置即可。
本发明优选通过鼓风机和配风管对第一燃烧室、第二燃烧室和第三燃烧室进行配风。
本发明利用三级配风燃烧进行捆烧，其中三级燃烧室相对独立，打捆秸秆依次进行半气化燃烧、秸秆炭和挥发分的二次燃烧、挥发分的三次旋流燃烧，可以实现打捆秸秆的高效、低氮燃烧。
在本发明中，第二燃烧室底部和第三燃烧室底部优选设置有清渣装置，第二燃烧室产生的灰渣和第三燃烧室产生的灰尘均掉落至清渣装置，通过清渣装置排出。
在本发明中，三级配风燃烧过程中产生的热量通过换热***传递给循环水，循环水进行供热和供暖应用(高效换热工序)。在本发明中，换热***优选包括：第一燃烧室侧壁和上壁为水套夹层，通过辐射传热将热量传递给循环水；第二燃烧室上部为循环水管，通过辐射和对流传热将热量传递给循环水；第三燃烧室侧壁为水套夹层，通过辐射和对流传热将热量传递给循环水。在本发明中，换热后的循环水优选通过输水管道和暖气片等为居民、社区、温室大棚或养殖场等进行供热和供暖。
在本发明中，第三燃烧室产生的烟气对除尘预处理后的打捆秸秆进行脱水烘干，实现余热回用(烟气回用工序)；第三燃烧室产生的烟气的温度为200℃，本发明优选利用耐高温风机将烟气输送至除尘后的打捆秸秆处。
在本发明中，余热回用后的烟气进行烟气除尘后排放(烟气净化工序)。在本发明中，所述烟气除尘的方法包括旋风除尘、水膜除尘和布袋除尘中的一种或几种；本发明的烟气的净化方法简单，除尘后即可排放。
本发明的烟气高效回用秸秆捆烧方法的具体工艺流程如图1所示，其中方框1为捆烧预处理工序，方框2为多级配风燃烧工序，方框3为高效换热工序，方框4为烟气回用工序，方框5为烟气净化工序。
下面结合实施例对本发明提供的方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种烟气高效回用秸秆捆烧方法，包括捆烧预处理工序、多级配风燃烧工序、高效换热工序、烟气回用工序和烟气净化工序。
工序1(捆烧预处理工序)：将打捆秸秆(圆捆或方捆)采用链条炉排输送至振动筛，实现打捆秸秆的振动除尘，尘土收集后还田利用。
工序2(多级配风燃烧工序)：使用三级燃烧室进行配风燃烧，其中第一燃烧室也是主燃烧室，第二燃烧室位于主燃烧室下方，第三燃烧室位于第一燃烧室侧面。
打捆秸秆进入第一燃烧室进行燃烧(燃烧温度为800℃)，在第一燃烧室侧壁下方配一次风(过量空气系数为0.8)，通过均匀布风管实现打捆秸秆原料的半气化燃烧，经过半气化燃烧后产生的秸秆炭和可燃气(主要为CO)进入第二燃烧室；在第二燃烧室的底部配备二次均匀风，将秸秆炭和可燃气进行二次燃烧(燃烧温度为1000℃)，产生的燃烧烟气进入第三燃烧室；第三燃烧室形状为圆锥状(旋风除尘器结构)，在烟气入口处配备三次风，将烟气中未完全燃烧的可燃气的三次旋流燃烧，实现充分燃烧，同时第三燃烧室自身的旋流结构将烟气中携带的颗粒物进行初步脱尘。第二燃烧室燃烧后的灰渣和第三燃烧室产生的灰尘均掉落至清渣装置，通过清渣装置排出炉外。
工序3(高效换热工序)：打捆秸秆燃烧产生的热量经过高效换热***将能量传递给循环水，经过输水管道和暖气片等为居民、社区、温室大棚或养殖场等供暖。其中，高效换热***是指燃烧室和循环水之间的高效换热，第一燃烧室侧壁和上壁为水套夹层，主要为辐射传热；第二燃烧室为上部为循环水管，主要为辐射和对流传热；第三燃烧室侧壁为水套夹层，主要是辐射和对流传热。
工序4(烟气回用工序)：经过第三燃烧室换热后烟气温度约为200℃，利用耐高温风机将烟气输送至脱尘后的打捆秸秆，对打捆秸秆进行脱水烘干，实现余热回用。
工序5(烟气净化工序)：选用旋风除尘对余热回用后的烟气进行除尘，实现烟气的清洁排放。
在上述过程中，打捆秸秆的燃烧效率可以达到85％，氮氧化物排放量低至85mg/m3。
由以上实施例可以看出，本发明提供的方法集成了原料预处理、多级燃烧、高效换热、烟气回用以及烟气净化除尘等工序，完善了秸秆捆烧体系，对烟气进行了高效利用；并且本发明的方法使用打捆秸秆进行三级配风燃烧，实现了打捆秸秆的高效、低氮燃烧。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种烟气高效回用秸秆捆烧方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对打捆秸秆进行除尘预处理；所述除尘预处理为使用振动筛进行振动除尘，除尘后产生的尘土收集后还田利用；
(2)预处理后的打捆秸秆进入三级燃烧室进行三级配风燃烧；所述三级配风燃烧包括：预处理后的打捆秸秆进入第一燃烧室进行第一次燃烧，产生的秸秆炭和可燃气进入第二燃烧室进行第二次燃烧，第二次燃烧产生的烟气进入第三燃烧室进行第三次燃烧；所述第二燃烧室位于第一燃烧室下方，第三燃烧室位于第一燃烧室侧面；所述第三燃烧室的内腔为旋流结构；第一燃烧室除与第二燃烧室连通外，其余部位均为密封结构，第三燃烧室和第二燃烧室通过管道连通；所述第一燃烧室的燃烧温度为600～800℃，第二燃烧室的燃烧温度为900～1100℃；所述第一次燃烧时在第一燃烧室侧壁下方配备一次均匀风；第二次燃烧时在第二燃烧室底部配备二次均匀风；第三次燃烧时在第三燃烧室的烟气入口处配备三次旋流风；
(3)三级配风燃烧过程中产生的热量通过换热***传递给循环水，循环水进行供热和供暖应用；所述换热***包括：第一燃烧室侧壁和上壁为水套夹层，通过辐射传热将热量传递给循环水；第二燃烧室上部为循环水管，通过辐射和对流传热将热量传递给循环水；第三燃烧室侧壁为水套夹层，通过辐射和对流传热将热量传递给循环水；
(4)第三燃烧室产生的烟气对除尘预处理后的打捆秸秆进行脱水烘干，实现余热回用；
(5)余热回用后的烟气进行烟气除尘后排放。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中打捆秸秆用链条炉排或往复炉排进行输送。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中打捆秸秆的含水率≤40％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三燃烧室产生的烟气温度为180～220℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的烟气除尘方法包括旋风除尘、水膜除尘和布袋除尘中的一种或几种。
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