本发明涉及锅炉余热利用和节能减排技术， 具体地指一种利用生物质锅炉 烟气干燥生物质原料的方法及其装置。 背景技术

随着传统化石能源煤、 石油、 天然气等储量的日益减少， 以及由于使用化 石能源带来的环境污染问题直接威胁着人类的 生存和发展， 重视和发展可再生 的环保型能源已成为各国政府的共同目标。 生物质是植物通过光合作用生成的 有机物质， 其分布广泛、 可利用量大、 较化石能源清洁， 具有二氧化碳零排放 的特点， 是一种重要的可再生能源。 生物质原料一般含有大量水分， 在作为燃 料进入锅炉前若不经过干燥处理， 则单位质量生物质原料的发热量偏低， 导致 生物质锅炉的总效率下降， 也会增大生物质锅炉进料管路和炉膛的尺寸， 导致 锅炉造价成本增高。 因此， 生物质原料在进入生物质锅炉前一般需要作预 干燥 处理。

传统的生物质原料干燥方法需要引入外部高温 干燥介质， 其工艺繁琐、 设 备复杂、能量消耗大、投资成本高。为了解决 上述问题，公开号为 CN101693248A 的中国发明专利申请公开说明书提出了一种使 用高温烟气对生物质原料进行 干燥的方法， 其使含水生物质原料经高温烟气干燥后， 再经过加热加压处理， 制成流体化浆体。 但这种方法需要引入外部高温干燥介质， 能量消耗极大， 目 前已不能适应国民经济发展中越来越高的节能 减排要求。 公告号为 CN202032602U的中国实用新型专利说明书公布了一 种烟气预干燥发电的集成 系统， 其利用烟气预热对锅炉褐煤原料进行干燥， 但干燥使用的滚筒设备仍需 要额外消耗大量电能， 从而增大了系统的运行难度和运行成本。 发明内容

本发明的目的就是要克服现有生物质原料干燥 技术中存在设备结构复杂、 能耗居高不下的缺陷， 提供一种利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料 的方法及 其装置。 其结构简单、 工艺经济、 干燥效果好， 可有效縮小生物质锅炉系统的 尺寸、 大幅提高生物质锅炉系统的热效率。

为实现上述目的， 本发明所设计的利用生物质锅炉烟气干燥生物 质原料的 方法， 包括以下步骤：

1 ) 将待燃烧的生物质原料导入干燥室内设置的履 带传送机的工作面上， 进行不间断的动态传输；

2 ) 将生物质锅炉燃烧排放的高温烟气导入除尘器 中， 去除其中绝大部分 的粉尘杂质， 获得较为洁净的烟气；

3 ) 取所得较为洁净的烟气中的一部分输送到干燥 室内， 使其自下而上穿 越履带传送机的工作面空隙， 与动态传输的生物质原料进行接触换热， 从而脱 除生物质原料中的部分水份；

4 ) 将经过换热利用的烟气导出干燥室， 并重新输送至除尘器中继续处理；

5 ) 将经过脱水干燥的生物质原料导出干燥室， 直接作为生物质锅炉的燃 料或存储备用。

作为优选方案， 上述步骤 3 ) 中， 烟气先集中输送到设置在履带传送机的 工作面下方的热风气室中， 再从热风气室顶部逸出， 穿越履带传送机的工作面 空隙， 与动态传输的生物质原料进行接触换热。 这样， 可以缓冲进入干燥室的 烟气， 使其均匀分配给动态传输的生物质原料进行干 燥。

进一步地， 上述烟气在干燥室入口处的温度控制在 110~ 150 °C， 优选控制 在 120~ 130 °C ; 上述烟气在干燥室出口处的温度控制在 45~55 °C， 优选控制在 48~50 °C。 这样， 进入干燥室的烟气温度低于生物质原料中有效 挥发组份的最 低析出温度， 可确保生物质原料在干燥过程中无有效组份损 失； 而从干燥室输 出的烟气温度仅高于常温几十摄氏度， 可确保生物质原料充分利用烟气余热。

更进一步地， 上述生物质原料在履带传送机上的传输速度为 0.2~0.8m/s， 停留时间为 300~480s ; 上述烟气在干燥室内的平均流速为 8~ 15m/s。 这样， 通 过对动态传输的生物质原料和烟气流接触参数 的合理控制， 可以确保两者的热 交换始终维持稳定， 从而满足工业上连续不间断生产的需要。 为实现上述方法而专门设计的利用生物质锅炉 烟气干燥生物质原料的装 置， 包括除尘器和干燥室， 其特殊之处在于： 所述干燥室内腔设置有履带传送 机， 所述干燥室顶部分别设置有生物质进料口和烟 气出口管， 所述干燥室底部 分别设置有生物质出料口和烟气进口管； 所述生物质进料口位于履带传送机输 入端上方， 所述生物质出料口位于履带传送机输出端下方 ， 所述烟气出口管通 过增压风机与除尘器的输入端相连， 所述烟气进口管通过引风机与除尘器的输 出端相连。

作为优选方案， 所述履带传送机的工作面下方并列设置有多个 独立的热风 气室， 所述热风气室底部设置有进气支管， 所述进气支管与烟气进口管相连， 所述热风气室顶部均布有烟气扩散孔。 这样， 可以缓冲进入干燥室的烟气， 使 其均匀穿越履带传送机的工作面， 从而对动态传输的生物质原料进行均匀干 燥。

进一步地， 所述进气支管上设置有调节阀。 这样， 可以方便地调节每个进 气支管的烟气流量， 保证进入每个热风气室的烟气分配均匀。

更进一步地， 所述热风气室中设置有热风均布装置。 这样， 可以调节每个 热风气室内部的烟气流动方向， 从而将烟气流场调配到最佳状态。

本发明的优点在于： 所设计的干燥方法直接利用生物质锅炉排放的 高温烟 气作为热源， 对生物质原料进行脱水干燥， 可以将生物质原料的总质量减轻

15%以上， 即可脱除生物质原料中约一半的水分， 从而使单位质量生物质原料 的发热量大幅增加。 这样， 既可以大幅提高生物质锅炉系统的热效率， 具有可 观的经济效益； 又可以相应縮小生物质锅炉系统进料管路的尺 寸。 而且， 干燥 的生物质原料燃烧所产生的烟气流量相对较低 ， 还可以縮小整个生物质锅炉系 统的尺寸， 有效降低锅炉的造价。 同时， 生物质原料干燥后， 其在燃烧过程中 产生的烟气的湿度和流量也都明显下降， 因此排出锅炉的烟气在通过除尘器进 行除尘时，除尘器处理的烟气的湿度和流量也 相应下降，有利于提高除尘效率。

另外， 本发明所设计的装置结构简单、 投资小、 干燥风量方便调节且分配 均匀， 可以很好地满足生物质原料干燥的要求。 虽然其在增加部分管道和风机 以克服系统阻力上的能耗有所增加， 但与其斩获的低锅炉造价和高热效率相 比， 增加的能耗比率极低， 整个系统节能减排效益明显。 附图说明

图 1为一种利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料� �装置的结构示意图。 图 2为图 1中干燥室部分的放大结构示意图。

图 3为图 2的 A-A剖面放大结构示意图。

图中： 生物质锅炉 1、 生物质进料口 2、 除尘器 3、 生物质出料口 4、 烟囱 5、 引风机 6、 履带传送机 7、 干燥室 8、 料仓 9、 增压风机 10、 烟气进口管 11、 进气支管 12、 调节阀 13、 热风均布装置 14、 热风气室 15、 烟气扩散孔 16、 烟 气出口管 17。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步 的详细说明。

图中所示利用生物质锅炉烟气干燥生物质原料 的装置， 包括设置在生物质 锅炉 1与烟囱 5之间的除尘器 3和干燥室 8。 除尘器 3的输入端与生物质锅炉 1的烟气出口相连， 除尘器 3的输出端与烟囱 5相连。 干燥室 8 内设置有履带 传送机 7， 干燥室 8顶部分别设置有生物质进料口 2和烟气出口管 17， 干燥室 8底部分别设置有生物质出料口 4和烟气进口管 11。 生物质进料口 2位于履带 传送机 7输入端上方， 并与料仓 9相连。 生物质出料口 4位于履带传送机 7输 出端下方， 从生物质出料口 4出来的干燥生物质原料可以通过转运设备输� �到 生物质锅炉 1 的燃料入口。烟气出口管 17通过增压风机 10与除尘器 3的输入 端相连， 烟气进口管 11通过引风机 6与除尘器 3的输出端相连。

在履带传送机 7的工作面下方并列设有多个独立的热风气室 15，各热风气 室 15底部设置有进气支管 12， 各进气支管 12同时与烟气进口管 11相连， 且 各进气支管 12上设有调节阀 13。 各热风气室 15中位于进气支管 12出口上方 还设有热风均布装置 14。 本实施例中， 热风均布装置 14为水平固定的挡板， 其四周与热风气室 15之间留有间隙， 用于分散进入热风气室 15的烟气。 各热 风气室 15顶部均布有烟气扩散孔 16，烟气可以通过烟气扩散孔 16均匀穿越履 带传送机 7的工作面。

以含水量占总质量 30%左右的新鲜生物质原料为例， 上述装置是这样利用 生物质锅炉烟气干燥生物质原料的：

储存在料仓 9中的待燃烧生物质原料通过生物质进料口 2进入干燥室 8内 的履带传送机 7的工作面上， 进行不间断的动态传输， 最后从生物质出料口 4 输出。 生物质原料在履带传送机 7上的传输速度优选为 0.2~0.8m/s、 最佳范围 在 0.4~0.6m/s， 停留时间优选为 300~480s、 最佳范围在 400~450s ; 烟气在干燥 室 8 内的平均流速优选为 8~ 15m/s、 最佳范围在 10~ 12m/s。

与此同时， 生物质锅炉 1燃烧排放的高温烟气进入除尘器 3中， 去除其中 绝大部分的粉尘杂质， 获得较为洁净的烟气。 所得较为洁净的烟气中， 一部分 通过烟肉 5排入大气， 另一部分通过引风机 6加压， 经烟气进口管 11、 进气支 管 12进入干燥室 8 内的各热风气室 15。各热风气室 15中的烟气通过热风均布 装置 14均流后， 再经热风气室 15顶部的烟气扩散孔 16逸出， 使烟气自下而 上穿越履带传送机 7的工作面空隙， 与其上动态传输的生物质原料进行接触换 热， 从而脱除生物质原料中的部分水份。

控制上述烟气在干燥室 8入口处的温度为 110~ 150 °C、 在干燥室 8出口处 的温度为 45~55 °C， 可以充分利用烟气的余热和温差， 获得良好的干燥效果。 本实施例中， 烟气在干燥室 8入口处的温度为 120~ 130 °C， 烟气在干燥室 8出 口处的温度为 48~50 °C。

最后， 经过换热利用的烟气通过烟气出口管 17导出干燥室 8， 并重新输送 至除尘器 3中继续进行除尘处理； 同时， 经过脱水干燥的生物质原料通过生物 质出料口 4导出干燥室 8， 直接作为生物质锅炉 1 的燃料或存储备用。

经试验表明： 当干燥室 8的烟气入口温度在 130 °C左右、 烟气出口温度在 50 °C左右、 烟气平均流速在 12m/s左右时， 通过干燥室 8的生物质原料约可脱 去占总质量 15%左右的水分。 由于烟气温度低于生物质原料中挥发分的最低 析 出温度， 因此不存在挥发分析出的问题。