高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及煤燃燒及碳減排環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，包括鍋爐、燃燒器和磨煤機，所述鍋爐的尾部設(shè)置有省煤器，所述的燃燒器與鍋爐的爐膛連通，燃燒器包括一次風通道和二次風通道，所述磨煤機的出口與燃燒器的一次風通道連通，所述省煤器的出口通過一次風循環(huán)管路與燃燒器的一次風通道連通；所述的一次風循環(huán)管路上設(shè)置有煙氣換熱器、第一注氧裝置和用于使煙氣內(nèi)至少一部分水分冷凝的煙氣冷卻裝置；所述省煤器的出口還通過二次風循環(huán)管路與燃燒器的二次風通道連通；所述的二次風循環(huán)管路上設(shè)置有第二注氧裝置。本系統(tǒng)大大減少了凈化設(shè)備所需處理的煙氣量，從而減小了設(shè)備的投入規(guī)模，降低了初投資成本和運行費用。
【專利說明】
高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及煤燃燒及碳減排環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及煤粉燃燒系統(tǒng)，特別適用于富氧燃燒鍋爐煙氣循環(huán)燃燒系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于碳減排的富氧燃燒技術(shù)是在現(xiàn)有電站鍋爐系統(tǒng)基礎(chǔ)上，用高純度的O2和CO2混合氣代替常規(guī)的助燃空氣，同時通過煙氣再循環(huán)來獲得富含80%以上體積濃度的CO2煙氣，以較小的代價冷凝壓縮后實現(xiàn)CO2的永久封存或資源化利用，較為容易實現(xiàn)大規(guī)模化0)2富集和減排，并且由于這種新型燃燒方式與現(xiàn)有電站燃燒方式在技術(shù)具有良好的承接性，也容易被電力行業(yè)接受。這種燃燒方式的主要特點是采用煙氣再循環(huán)，以煙氣中的CO2替代助燃空氣中的氮氣，與氧一起參與燃燒，這樣可大幅度提高煙氣中的CO2濃度，CO2無需額外分離即可利用和處理。
[0003]但富氧燃燒技術(shù)空分系統(tǒng)高能耗將直接降低電廠發(fā)電效率，一般認為，采用富氧燃燒技術(shù)的燃煤電站發(fā)電效率較常規(guī)電站低10%以上，供電煤耗的增加，使電廠的發(fā)電成本相應(yīng)增加，損害了電廠經(jīng)濟效益，因此，抑制了電廠使用富氧燃燒技術(shù)的意愿。
[0004]如何降低富氧燃燒燃煤電站初投資，降低供電煤耗和電廠發(fā)電成本，直接關(guān)系到富氧燃燒技術(shù)的發(fā)展前景。申請公布號為:CN105509089A的中國專利僅解決了去除煙氣中水分的問題，并未解決降低富養(yǎng)燃燒煤電站初投資、降低煤耗及發(fā)電成本的問題，其實際運用時，投入成本及運行費用較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，以降低富氧燃燒系統(tǒng)初投資和能耗，提高發(fā)電效率，同時防止硫氧化物、水蒸汽混入循環(huán)煙氣中，使煙氣中0)2濃度降低，影響CO2的捕集。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，包括鍋爐、燃燒器和磨煤機，所述鍋爐的尾部設(shè)置有省煤器，所述的燃燒器與鍋爐的爐膛連通，燃燒器包括一次風通道和二次風通道，所述磨煤機的出口與燃燒器的一次風通道連通；由省煤器(4)出來的再循環(huán)煙氣立即分為兩組，一組再循環(huán)煙氣經(jīng)注氧后作為二次風送入所述二次風通道(22)，再進入爐膛(11)，另一組再循環(huán)煙氣經(jīng)除水、注氧、預熱后送入磨煤機(3)的入口后作為一次風送入所述一次風通道(21)，再進入爐膛(11)。
[0007]所述省煤器的出口通過一次風循環(huán)管路與燃燒器的一次風通道連通;所述的一次風循環(huán)管路上設(shè)置有所述的磨煤機以及煙氣換熱器、第一注氧裝置和煙氣冷卻裝置;所述的煙氣冷卻裝置用于使煙氣內(nèi)至少一部分水分冷凝。
[0008]所述的煙氣換熱器包括第一高溫煙氣入口、第一高溫煙氣出口、第一低溫煙氣入口、第一低溫煙氣出口；所述的第一高溫煙氣入口與省煤器的出口連通，所述的第一高溫煙氣出口與煙氣冷卻裝置的入口連通，所述煙氣冷卻裝置的出口與第一低溫煙氣入口連通，所述第一低溫煙氣出口與磨煤機的入口連通；
所述煙氣冷卻裝置的出口側(cè)還通過尾氣處理管路與二氧化碳壓縮純化裝置和/或煙囪連通；
所述省煤器的出口還通過二次風循環(huán)管路與燃燒器的二次風通道連通;所述的二次風循環(huán)管路上設(shè)置有第二注氧裝置。
[0009]進一步的，所述省煤器的出口端設(shè)置有煙氣分配裝置，煙氣分配裝置用于分配省煤器出口處的煙氣分別進入一次風循環(huán)管路和二次風循環(huán)管路的比例。
[0010]進一步的，所述的一次風循環(huán)管路上設(shè)置有第一引風機，二次風循環(huán)管路上設(shè)置有第二引風機。
[0011]進一步的，所述的二次風循環(huán)管路上還設(shè)置有旋風分離器，旋風分離器位于第二引風機的進氣口一側(cè)。
[0012]進一步的，所述旋風分離器的內(nèi)壁覆有耐磨可塑料，耐磨可塑料通過焊接在旋風分離器殼體鋼板上的Y型銷釘固定。
[0013]進一步的，所述的第二注氧裝置位于第二引風機的出氣口一側(cè)，且第二注氧裝置設(shè)置有防靜電保護裝置。
[0014]進一步的，所述的一次風循環(huán)管路上還設(shè)置有脫硫裝置，脫硫裝置位于煙氣冷卻裝置的進氣口一側(cè);所述的第一引風機包括第一引風機a和第一引風機b，第一引風機a位于脫硫裝置的進氣口一側(cè)，第一引風機b位于在煙氣冷卻裝置的出氣口一側(cè)的一次風循環(huán)管路上O
[0015]進一步的，所述的一次風循環(huán)管路上還設(shè)置有GGH和電除塵器;所述的GGH包括第二高溫煙氣入口、第二高溫煙氣出口、第二低溫煙氣入口、第二低溫煙氣出口 ；所述的第二高溫煙氣入口與第一引風機a的出氣口連通，第二高溫煙氣出口與脫硫裝置的進氣口連通，第二低溫煙氣入口與煙氣冷卻裝置的出氣口連通，第二低溫煙氣出口同時與第一引風機b的進氣口、以及二氧化碳壓縮純化裝置和/或煙囪連通;所述的電除塵器位于第一引風機a和煙氣換熱器的第一高溫煙氣出口之間。
[0016]進一步的，所述的第一注氧裝置位于第一引風機b和煙氣換熱器的第一低溫煙氣入口之間。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:(I)相比申請公布號為:CN105509089A的中國專利，本發(fā)明的富氧燃燒系統(tǒng)，由于從省煤器直接抽取了部分高溫煙氣進入二次風循環(huán)管路循環(huán)，所以進入后部(即本發(fā)明中的一次風循環(huán)管路)的煙氣量大大減少，后續(xù)的煙氣換熱器以及其他一次風循環(huán)管路中的凈化設(shè)備(包括煙氣冷卻裝置、脫硫裝置、電除塵器)所需處理的煙氣量大大減少，從而較大程度減小了一次風循環(huán)管路中部件及設(shè)備的投入規(guī)模，降低了初投資成本和運行費用；(2)本發(fā)明的富氧燃燒系統(tǒng)，采用從省煤器的出口處抽取高溫煙氣進入二次風循環(huán)管路，抽取的循環(huán)煙氣溫度較高，一般為350 0C-450 0C，其燃燒穩(wěn)定性好，熱效率高；(3)—次風循環(huán)管路中，煙氣經(jīng)過脫硫裝置和煙氣冷卻裝置處理后，形成低溫干煙氣，脫硫、冷卻處理后避免了富氧燃燒煙氣再循環(huán)過程中硫氧化物、水蒸汽出現(xiàn)富集，可防止煙氣中的硫氧化物、水蒸汽再次進入爐膛內(nèi)對爐膛及鍋爐系統(tǒng)的各管路造成損害，同時低溫干煙氣也可防止煙囪的低溫腐蝕以及解決制粉系統(tǒng)煤粉干燥輸送的問題；(4)在一次風循環(huán)管路中，低溫干煙氣經(jīng)煙氣換熱器加熱后形成干煙氣，干煙氣用作制粉系統(tǒng)煤粉干燥輸送的流體介質(zhì)，能有效保證煤粉的充分燃燒，進而有效控制鍋爐排煙中CO2濃度富集到80%以上，利于煤粉燃燒后煙氣中0)2的捕集。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明富氧燃燒系統(tǒng)的流程圖；
圖2是旋風分離器內(nèi)壁耐磨可塑料固定的示意圖；
圖3是燃燒器呈四角切圓布置的示意圖；
圖4是燃燒器呈對沖布置的示意圖；
圖中標記為:1-鍋爐，2-燃燒器，3-磨煤機，4-省煤器，5-煙氣換熱器，6-煙氣冷卻裝置，7-第一注氧裝置，8-尾氣處理管路，9-二氧化碳壓縮純化裝置，10-煙囪，11-爐膛，12-第二注氧裝置，13-煙氣分配裝置，14-第二引風機，15-旋風分離器，16-脫硫裝置，17-第一引風機a，18-第一引風機b，19-GGH，20-電除塵器，21-—次風通道，22-二次風通道，23-耐磨可塑料，24-旋風分離器殼體鋼板，25-Y型銷釘，26-高溫受熱面，51-第一高溫煙氣入口，52-第一高溫煙氣出口，53-第一低溫煙氣入口，54-第一低溫煙氣出口，191-第二高溫煙氣入口，192-第二高溫煙氣出口，193-第二低溫煙氣入口，194-第二低溫煙氣出口。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步詳細介紹，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明的高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，包括鍋爐1、一次風循環(huán)管路和二次風循環(huán)管路。
[0021]所述的鍋爐I設(shè)有燃燒器2，燃燒器2與鍋爐I的爐膛11連通，所述的燃燒器2包括一次風通道21和二次風通道22，燃燒器2采用直流燃燒器，四角切圓或?qū)_布置，如圖3和圖4所示。所述鍋爐I的尾部設(shè)有省煤器4。
[0022]所述省煤器4的出口通過一次風循環(huán)管路與燃燒器2的一次風通道21連通。所述的一次風循環(huán)管路上設(shè)置有用于熱置換的煙氣換熱器5和GGH 19，煙氣煙氣換熱器5包括第一高溫煙氣入口 51、第一高溫煙氣出口 52、第一低溫煙氣入口 53、第一低溫煙氣出口 54，GGH19包括第二高溫煙氣入口 191、第二高溫煙氣出口 192、第二低溫煙氣入口 193、第二低溫煙氣出口 194。一次風管路的連接流程如下，首先，省煤器4的出口與煙氣換熱器5的第一高溫煙氣入口 51連通，其次，第一高溫煙氣出口 52先后通過電除塵器20和第一引風機a 17后再與GGH 19的第二高溫煙氣入口 191連通，GGH 19的第二高溫煙氣出口 192先后通過脫硫裝置16和煙氣冷卻裝置6后再與GGH 19的第二低溫煙氣入口 193連通，GGH 19的第二低溫煙氣出口 194先后通過第一引風機b 18和第一注氧裝置7后在與煙氣換熱器5的第一低溫煙氣入口53，煙氣換熱器5的第一低溫煙氣出口 54再與磨煤機3的入口連通，最后，磨煤機3的出口再與所述燃燒器2的一次風通道連通，煤粉在爐膛11內(nèi)燃燒后再進入省煤器4，從而形成所述的一次風循環(huán)管路。其中，脫硫裝置16用于脫除煙氣中的SOx，防止煙氣中的SOx隨煙氣循環(huán)而出現(xiàn)富集的問題，控制再循環(huán)煙氣及排放煙氣中SOx濃度在合適范圍內(nèi)，可防止后部的煙道或煙囪低溫腐蝕;在脫硫裝置16之后布置煙氣冷卻裝置6，經(jīng)脫硫裝置16脫硫后的煙氣再經(jīng)煙氣冷卻裝置6脫除煙氣中的大部分水蒸汽后，可控制進入一次風循環(huán)管路中用于制粉系統(tǒng)煤粉干燥輸送的再循環(huán)煙氣中水蒸氣含量在8%以內(nèi)。
[0023]所述省煤器4的出口還通過二次風循環(huán)管路與燃燒器2的二次風通道22連通。省煤器4的出口依次通過旋風分離器15、第二引風機14和第二注氧裝置12后與二次風通道22連通。其中，所述旋風分離器15為高效絕熱式旋風分離器，如圖2所示，其內(nèi)壁覆有耐磨可塑料23，耐磨可塑料23通過焊接在旋風分離器殼體鋼板24上的Y型銷釘25固定;所述的第二引風機14為耐高溫、耐磨的高溫引風機，高效絕熱式旋風分離器主要用于將煙氣中的絕大部分飛灰分離出來，減少對第二引風機14和二次風循環(huán)管路的磨損;所述的第二注氧裝置12設(shè)置有防靜電保護裝置。
[0024]為了分配省煤器4出口處的煙氣分別進入一次風循環(huán)管路和二次風循環(huán)管路的比例，在靠近省煤器4的出口端設(shè)置有煙氣分配裝置13，煙氣分配裝置13控制進入一次風循環(huán)管路中的煙氣量為凈煙氣量的45%-55%，進入二次風循環(huán)管路中的煙氣量為凈煙氣量的40%-50%。
[0025]另外，為了捕集高濃度的⑶2以及尾氣排放，所述GGH19的第二低溫煙氣出口 194還通過尾氣處理管路8連接有二氧化碳壓縮純化裝置9和煙囪10。
[0026]本發(fā)明的高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)運行時:通過第一引風機b18，從GGH 19的第二低溫煙氣出口 194抽取45%-55%的低溫干煙氣作為一次風循環(huán)煙氣，該一次風循環(huán)煙氣通過第一注氧裝置7將燃燒所需的20% — 40%的氧氣注入，再經(jīng)過煙氣換熱器5將該循環(huán)煙氣加熱后，作為制粉系統(tǒng)煤粉干燥輸送的流體介質(zhì)，經(jīng)燃燒器2的一次風通道21送入爐膛11燃燒。二次風循環(huán)中，通過第二引風機14從省煤器4出口抽取煙溫為350°C — 450°C的高溫煙氣，該高溫煙氣經(jīng)布置在第二引風機14之前的旋風分離器15除塵后，通過布置在第二引風機14出口側(cè)的第二注氧裝置12將燃燒所需的60% — 80%的氧氣注入，并通過第二注氧裝置12將氧氣與循環(huán)煙氣充分混合后送至燃燒器2的二次風通道22。燃燒產(chǎn)生的熱煙氣依次通過各級高溫受熱面26后，再經(jīng)過省煤器4，并在省煤器4出口處40 %-50 %被抽入二次風循環(huán)管路，其余部分進入一次風循環(huán)管路依次經(jīng)煙氣換熱器5、電除塵器20、第一引風機a17,GGH 19后，進入脫硫裝置16脫除煙氣中的SOx，經(jīng)脫硫后的凈煙氣再通過煙氣冷卻裝置6脫除煙氣中的部分水分，使凈煙氣中的水蒸汽控制在8%以內(nèi)，煙氣冷卻裝置6除濕后的凈煙氣通過GGH 19加熱后，其中的45% — 55%作為一次風循環(huán)煙氣被第一引風機b 18抽走，其余部分送至二氧化碳壓縮純化裝置9壓縮純化或通過煙囪10排入大氣。
[0027]本高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，采用從省煤器4出口直接抽取40%_50%的煙氣作為二次風循環(huán)煙氣，經(jīng)旋風分離器15將煙氣中的飛灰分離，然后再通過第二注氧裝置12將氧注入，達到燃燒所需二次風氧濃度要求，再送入燃燒器2的二次風通道22 ο由于從省煤器4抽出的煙氣溫度約為350°C — 450°C，向其中注氧屬高溫注氧，第二注氧裝置12需要采用特殊的防靜電等防護措施，因此，設(shè)置防靜電保護裝置以避免在煙道內(nèi)出現(xiàn)氧濃度過高，弓丨起爆燃、爆炸等安全問題。從省煤器4出口抽取的二次風循環(huán)煙氣溫度大致為350°C-450°C，燃燒穩(wěn)定性好。另外，由于部分煙氣被抽走后，進入一次風循環(huán)的煙氣量大大減少(約為常規(guī)鍋爐的70%)，因此，減少了排煙熱損失，同時后續(xù)的煙氣凈化系統(tǒng)所需處理的煙氣量較少，較大程度減小了后續(xù)煙氣凈化系統(tǒng)的規(guī)模，降低了初投資成本和運行費用。
【主權(quán)項】
1.高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，包括鍋爐(I)、燃燒器(2)和磨煤機(3)，所述鍋爐(I)的尾部設(shè)置有省煤器(4)，所述的燃燒器(2)與鍋爐(I)的爐膛(11)連通，燃燒器(2)包括一次風通道(21)和二次風通道(22)，所述磨煤機(3)的出口與燃燒器(2)的一次風通道(21)連通，其特征在于:由省煤器(4)出來的再循環(huán)煙氣立即分為兩組，一組再循環(huán)煙氣經(jīng)注氧后作為二次風送入所述二次風通道(22)，再進入爐膛(11)，另一組再循環(huán)煙氣經(jīng)除水、注氧、預熱后送入磨煤機(3)的入口后作為一次風送入所述一次風通道(21)，再進入爐膛(11)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于:所述省煤器(4)的出口通過一次風循環(huán)管路與燃燒器(2)的一次風通道(21)連通;所述的一次風循環(huán)管路上設(shè)置有所述的磨煤機(3)以及煙氣換熱器(5)、第一注氧裝置(7)和煙氣冷卻裝置(6); 所述的煙氣換熱器(5)包括第一高溫煙氣入口(51)、第一高溫煙氣出口(52)、第一低溫煙氣入口(53)、第一低溫煙氣出口(54);所述的第一高溫煙氣入口(51)與省煤器(4)的出口連通，所述的第一高溫煙氣出口(52)與煙氣冷卻裝置(6)的入口連通，所述煙氣冷卻裝置(6)的出口與第一低溫煙氣入口(53)連通，所述第一低溫煙氣出口(54)與磨煤機(3)的入口連通； 所述煙氣冷卻裝置(6)的出口側(cè)還通過尾氣處理管路(8)與二氧化碳壓縮純化裝置(9)和/或煙囪(10)連通； 所述省煤器(4)的出口還通過二次風循環(huán)管路與燃燒器(2)的二次風通道(22)連通;所述的二次風循環(huán)管路上設(shè)置有第二注氧裝置(12)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于:所述省煤器(4)的出口端設(shè)置有煙氣分配裝置(13)，煙氣分配裝置(13)用于分配省煤器(4)出口處的煙氣分別進入一次風循環(huán)管路和二次風循環(huán)管路的比例。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于:所述的一次風循環(huán)管路上設(shè)置有第一引風機，二次風循環(huán)管路上設(shè)置有第二引風機(14)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于:所述的二次風循環(huán)管路上還設(shè)置有旋風分離器(15)，旋風分離器(15)位于第二引風機(14)的進氣口一側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于:所述旋風分離器(15)的內(nèi)壁覆有耐磨可塑料(23)，耐磨可塑料(23)通過焊接在旋風分離器殼體鋼板(24)上的Y型銷釘(25)固定。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于:所述的第二注氧裝置(12)位于第二引風機(14)的出氣口一側(cè)，且第二注氧裝置(12)設(shè)置有防靜電保護裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于:所述的一次風循環(huán)管路上還設(shè)置有脫硫裝置(16)，脫硫裝置(16)位于煙氣冷卻裝置(6)的進氣口一側(cè);所述的第一引風機包括第一引風機a( 17)和第一引風機b( 18)，第一引風機a( 17)位于脫硫裝置(16)的進氣口一側(cè)，第一引風機b(18)位于在煙氣冷卻裝置(6)的出氣口一側(cè)的一次風循環(huán)管路上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于:所述的一次風循環(huán)管路上還設(shè)置有GGH(19)和電除塵器(20);所述的GGH(19)包括第二高溫煙氣入口(191)、第二高溫煙氣出口(192)、第二低溫煙氣入口(193)、第二低溫煙氣出口(194);所述的第二高溫煙氣入口(191)與第一引風機a( 17)的出氣口連通，第二高溫煙氣出口(192)與脫硫裝置(16)的進氣口連通，第二低溫煙氣入口(193)與煙氣冷卻裝置(6)的出氣口連通，第二低溫煙氣出口(194)同時與第一引風機b(18)的進氣口、以及二氧化碳壓縮純化裝置(9)和/或煙囪(10)連通;所述的電除塵器(20)位于第一引風機a(17)和煙氣換熱器(5)的第一高溫煙氣出口(52)之間。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高效煙氣再循環(huán)富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一注氧裝置(7)位于第一引風機b(18)和煙氣換熱器(5)的第一低溫煙氣入口(53)之間。
【文檔編號】F23C9/06GK106090895SQ201610608070
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月29日 公開號201610608070.4, CN 106090895 A, CN 106090895A, CN 201610608070, CN-A-106090895, CN106090895 A, CN106090895A, CN201610608070, CN201610608070.4
【發(fā)明人】毛宇, 陳燦, 胡修奎, 霍鎖善
【申請人】東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司