生物質成型顆粒燃料的制備系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于生物質能源和固體廢棄物再利用領域，具體涉及一種生物質成型顆粒燃料的制備系統。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟發展對化石燃料需求的增長，化石燃料資源的消耗正以驚人的速度加快，而且使用煤炭會產生嚴重的環境污染，因此尋找替代能源的任務日益迫切。生物質能源是一種可再生能源，我國農林廢物十分豐富，2010年產秸桿7億噸，產林業三剩物3億噸。生物質能源利用的方式主要有直燃、致密成型、液化、氣化。目前，生物質致密成型技術是生物質利用的有效途徑，已實現工業化利用。
[0003]生物質成型燃料是一種環保清潔的能源，其優點包括燃燒效率高，灰分、含硫和含氮量較低，以及儲運成本不高，適宜成為國內外城市供熱的主要清潔燃料。然而，成型能耗過高、設備磨損嚴重和成型燃料質量不佳是限制生物質成型技術規模化的主要瓶頸。其中的原因主要是生物質成型原料來源廣泛，且種類繁多。常規成型設備通常對原料的種類和尺寸有要求，使用來源不一且外形多樣的原料將導致成型能耗過高、設備磨損嚴重和成型燃料質量不佳等問題。
[0004]再者，我國中南和南方地區普遍氣候濕熱，全年濕度在80%以上。成型燃料生產和使用之間存在的時空差異，使得成型燃料長距離運輸和跨季節儲存日漸成為產業常態。成型燃料放置于空氣濕度較大的環境中，組成成型燃料的生物質(例如木肩)微粒內部的孔隙結構和親水性基團會因物理和化學吸附而吸水。過高的成型燃料含水率會導致成型燃料燃燒性能降低，體積膨脹，強度降低，容易破碎，甚至發生粉化和霉變，導致倉儲中爆炸或自燃事故的發生。因此，制備較高密度和高抗吸水性的成型燃料具有重要意義。
[0005]烘焙(torrefact1n)又稱碳化、低溫熱解，是一種在常壓、無氧的情況下，在200°C?300°C內慢速熱解，脫除生物質中的水分和輕質揮發的過程。通過烘焙處理，可以有效的降低生物質的含水量和含氧量，提高生物質能量密度，降低運輸和存儲成本。雖然烘焙能夠提高生物質的能量密度，但烘焙過程中生物質只有很小的收縮，導致烘焙后生物質的體積只有輕微的降低，因此烘焙后生物質的體積能量密度并不高。但目前的研宄表明，烘焙生物質直接成型，成型顆粒的強度不高，成型所需的能耗增大。
[0006]污泥是污水處理的副產物，含有蛋白質和多糖等粘性有機物，我國每年排放干污泥約5X106t，且每年以10%的速度增長。近年來，國內外也有一些文獻和專利報道了污泥與生物質或是原煤混合經過成型加工成固體燃料，名稱為一種復合型污泥燃料及其制備方法(申請號:201010221587.0)的專利中采用了重量百分比為20%?50%的煤粉，煤粉的加入雖然能夠提高成型燃料熱值，但不利于節能減排。也有一些專利采用了污泥與生物質在較高含水率下先成型后干化的工藝，如一種制備污泥成型燃料的方法及裝置(申請號:201110123139.1)的專利中將含水率70%?85%的污泥與秸桿混合，再加入化學調質劑后脫水，經造粒機造粒后，自然干燥得到含水率35%左右的固體燃料；還有一些專利采用了污泥與生物質先混合，再脫水干燥至較低含水率，然后將混合物成型得到固體燃料，如名稱為一種固型燃料的生產方法(申請號:201010119602.0)的專利中將含水80%以上的城市污泥與生物質粉混合，脫水至含水率20%以下，然后低壓成型得固體燃料。
[0007]目前，生物質成型燃料大多存在儲存困難，儲存成本高，成型燃料易發霉、破裂、體積膨脹、強度降低，嚴重的可導致倉庫爆炸或自燃事故的發生。生物質成型所需的溫度和壓強較大，設備損耗嚴重，成型易損件壽命短是生物質成型技術規模化的主要瓶頸。生物質成型原料的不足、原料的季節性變化和原料物理化學性質的差異也限制了生物質成型產業的發展。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種運行成本低、成型條件溫和、成型設備損耗小、熱能利用率高、所得成型顆粒燃料性能好的生物質成型顆粒燃料的制備系統。
[0009]為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案為:
[0010]一種生物質成型顆粒燃料的制備系統，所述制備系統包括原料處理系統、成型系統和鍋爐系統，所述原料處理系統包括生物質原料處理系統和污泥原料處理系統，所述生物質原料處理系統包括依次連接的生物質干燥裝置、生物質粗粉裝置、生物質烘焙裝置、生物質細粉裝置和生物質料倉，所述污泥原料處理系統包括依次連接的污泥干燥裝置、污泥粉碎裝置和污泥料倉，所述生物質干燥裝置和污泥干燥裝置連接；
[0011]所述成型系統包括依次連接的污泥添加劑料倉、混合裝置、顆粒成型機和冷卻裝置，所述污泥料倉和生物質料倉與混合裝置連接；
[0012]所述鍋爐系統包括生物質鍋爐，還包括用于提供干燥所需高溫蒸汽的高溫蒸汽管道，所述高溫蒸汽管道一端與生物質鍋爐連接，另一端與所述生物質干燥裝置和/或污泥干燥裝置連接；所述鍋爐系統還包括用于提供烘焙所需高溫煙氣的高溫供氣管，所述高溫供氣管上設有高溫除塵器和高溫風機，所述高溫供氣管一端與生物質鍋爐連接，另一端與所述生物質烘焙裝置連接；所述鍋爐系統還包括排氣系統。
[0013]上述制備系統中，優選地，所述排氣系統包括排氣管以及煙囪，所述排氣管一端與生物質鍋爐連接，另一端與煙囪連通，所述排氣管上設有袋式除塵器和脫硫裝置，所述生物質鍋爐排出的煙氣通過所述排氣管經袋式除塵器和脫硫裝置從煙囪排出。
[0014]上述制備系統中，優選地，所述鍋爐系統還包括熱氣管，所述熱氣管一端與所述生物質鍋爐連接，另一端與所述生物質烘焙裝置連接，所述生物質烘焙裝置產生的熱解氣和經過換熱后的煙氣通過熱氣管輸送到生物質鍋爐燃燒。
[0015]上述制備系統中，優選地，所述制備系統還包括一分配系統，所述分配系統包括成型燃料倉以及用于將生物質成型顆粒燃料分配至成型燃料倉和生物質鍋爐的分配器，所述分配器與所述成型燃料倉之間設置有用于將生物質成型顆粒燃料進行稱量和包裝的打包秤。
[0016]上述制備系統中，優選地，所述生物質烘焙裝置為循環流化床。
[0017]上述制備系統中，優選地，所述顆粒成型機包括環模顆粒機或平模顆粒機。
[0018]本實用新型中，經檢測，制備的生物質成型顆粒燃料吸水速率彡0.004min_1,48h平衡含水率8%?10%，吸水后長度增加率2%?7%，吸水后直徑增加率0.1 %?1.0%，熱值為3500kcal/kg?5400kcal/kg，含水率< 12%，Meyer強度彡6，固體成型燃料密度彡1000kg/m3，成型率彡95%,破碎率彡5%，煙塵排放濃度< 30mg/m3，SO2排放濃度為30mg/m3?60mg/m3，N0x排放濃度為60mg/m3?150mg/m3，煙氣黑度(林格曼黑度)<0.5級。參照成型顆粒燃料(具體指污泥與生物質成型顆粒，沒有經過烘焙處理，成型條件與本實用新型相同)吸水速率為0.0OSmirT1?0.018min Λ 48h平衡含水率15%?25%，吸水后長度增加率10%?24%，吸水后直徑增加率1.0%?3.0%。
[0019]本實用新型中，顆粒吸水性測試是根據薄層干燥模型，首先將成型顆粒在105°C下烘至干基，然后將成型顆粒置于30°C，相對濕度90%的恒溫恒濕箱中，前4個小時每20min測一次重量，之后每一個小時