一種煤粉富氧燃燒方法及系統的製作方法
2023-05-10 21:19:26
一種煤粉富氧燃燒方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種煤粉富氧燃燒方法，該方法在傳統的富氧燃燒富集CO2的基礎上，通過調整一、二次風中氧氣配比，保證一次風的氧氣濃度高於二次風的氧氣濃度的氧氣濃度，一次風含氧量約為30-50％，二次風含氧量為10-25％，三次風為純氧，進入爐膛的氧氣體積流量佔進入爐膛總氣體體積流量的25-35％。煤粉由一次風攜帶，一、二次風的比例為(5％-25％):(95％-75％)，氧氣過量空氣係數為1.0-1.2。本發明還提供了相應的煤粉富氧燃燒系統，本發明能夠提高燃燒的穩定性，改變了燃燒過程中的溫度分布，最終減少了NOX的生成。經過改進後，熱利用效率可提高5-15％，NOX生成可減少15-45％。
【專利說明】一種煤粉富氧燃燒方法及系統【技術領域】
[0001]本發明屬於燃煤鍋爐燃燒領域，更具體地，涉及一種煤粉富氧燃燒方法及系統。本發明不僅能夠顯著降低燃燒過程中NOx的生成，而且提高了燃燒的熱效率。
【背景技術】
[0002]富氧燃燒是指燃料在比空氣含氧濃度高的富氧氣氛下進行燃燒。以純氧代替空氣作為燃燒的氧化劑，以獲得高濃度的CO2,同時對部分煙氣進行再循環，以控制爐內火焰溫度以及維持合適的傳熱特性。 煙氣中高濃度的CO2便於捕獲、利用和埋存，從而達到CO2減排的目的。但是，由於含氮煙氣的循環以及系統漏風的影響，煙氣中的氮元素不斷累積，從而導致煙氣中NOx排放濃度升高。並且，CO2比熱容與氮氣不同，較大的比熱容中燃燒容易出現爐內燃燒不穩定等現象，影響鍋爐的效率。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種煤粉富氧燃燒方法及其系統，在燃燒過程中實現CO2富集的同時，降低了 NOx的排放，並且提高燃燒效率，本系統兼顧節能、CO2減排、NOx減排，具有較高的綜合效益。
[0004]為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種煤粉富氧燃燒方法，所述方法包括:
[0005]將富氧燃燒產生的高溫、富含CO2的煙氣經過煙氣淨化器進行除塵處理，再經過冷凝器除去煙氣中的水分，在流量控制器的調節下分成兩部分:一部分排出系統得到高濃度的CO2;其餘部分注入純氧後經循環風機，與煤粉混合後作為一次風；
[0006]將富氧燃燒產生的高溫、富含CO2的煙氣注入純氧後經增壓風機作為二次風；
[0007]以純氧作為三次風；
[0008]將所述一次風、二次風和三次風混合後，再通過燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內燃燒；
[0009]其中:一次風中氧氣濃度要高於二次風，一次風含氧量為30-50% ;二次風含氧量為5-25%，進入爐膛的氧氣體積流量佔進入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一次風與二次風的比例為(5% -25% ): (95% -75% ),氧氣過量係數為1.00-1.2。
[0010]優選地，所述純氧由空氣分離裝置通過分離空氣，去除氮氣後得到。
[0011]按照本發明的另一方面，還提供了一種煤粉富氧燃燒系統，所述系統包括爐膛、燃燒器、煙氣淨化器、冷凝器、流量調節閥，循環風機以及增壓風機，其中:
[0012]所述爐膛用於將混合後的一次風、二次風及三次風進行富氧燃燒，產生高溫、富含CO2的煙氣；
[0013]所述煙氣淨化器用於對所述經過富氧燃燒後產生的高溫、富含CO2的煙氣進行除塵處理；
[0014]所述冷凝器用於對所述經過除塵處理後的煙氣進行冷凝處理，除去煙氣中的水分；
[0015]所述流量控制器用於對經過冷凝處理後的煙氣進行調節，將煙氣分成兩部分:一部分排出系統得到高濃度的CO2 ;其餘部分注入純氧後經所述循環風機，與煤粉混合後作為一次風；
[0016]所述增壓風機用於對所述富氧燃燒產生的高溫、富含CO2的煙氣注入純氧後進行增壓作為二次風；
[0017]以純氧作為三次風；
[0018]所述一次風、二次風和三次風混合後，再通過燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內燃燒；
[0019]其中:一次風中氧氣濃度要高於二次風中氧氣濃度，一次風含氧量為30-50% ;二次風含氧量為5-25%，進入爐膛的氧氣體積流量佔進入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一次風與二次風的比例為(5%-25% ): (95%-75% )，氧氣過量係數為1.00-1.2。
[0020]進一步地，所述系統還包括空氣分離裝置，所述空氣分離裝置用於分離空氣，去除氮氣後得到純氧。
[0021]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果:
[0022]1、以經空氣分離器分離得到的純氧代替空氣作為燃燒的氧化劑，這樣，燃燒生成的煙氣中主要成分只有水和CO2，不含N2，淨化後的煙氣僅需冷凝除去液態水即可獲得高濃度的CO2，便於捕獲、利用和埋存，從而達到CO2減排的目的，符合低碳節能的理念。
[0023]2、在本發明中，由於一次風的氧氣濃度高於二次風的氧氣濃度，使煤粉在初始燃燒時接觸更多的氧氣，改變了燃燒的火焰結構，優化了爐膛中的溫度分布，有效抑制了 NOx的生成。配以合理的一二次風比例，燃料的穩定性和燃盡率也有所提高，由此NOx的生成量較傳統的富氧燃燒方式大為減少。根據一二次風含氧量和比例的不同，NOx生成可減少15-45%，有效改善了富氧燃燒中NOx生成量過高的缺陷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明中煤粉富氧燃燒系統示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
[0026]本發明提供的富氧燃燒方法，是將富氧燃燒產生的高溫、富含CO2的煙氣與純氧混合代替空氣作為助燃氣，再通過燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內燃燒。如圖1所示，燃燒產生的高濃度CO2煙氣分為兩股，分別稱作一次風循環煙氣和二次風循環煙氣。其中，一次風循環煙氣經過煙氣淨化器進行除塵處理，再經過冷凝器除去煙氣中的水分，在流量控制器的調節下分成兩部分，一部分注入純氧後經循環風機，與煤粉混合後作為一次風進入爐膛，其餘部分排出系統得到高濃度的CO2，便於進一步的利用或埋存。二次風循環煙氣注入純氧後經增壓風機作為二次風進入爐膛。三次風為純氧。純氧由空氣分離裝置提供。在三股風的聯合作用下，煤粉在爐膛中充分燃燒。本發明的特點為，一次風中氧氣濃度要高於二次風，一次風含氧量為30-50%;二次風含氧量為5-25%。進入爐膛的氧氣體積流量佔進入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一二次風的比例為(5%-25%): (95%-75%),氧氣過量係數為1.00-1.2。按照上述比例配置送風量，可以提高燃燒的穩定性，改變火焰溫度分布，顯著減少燃燒過程中NOx的生成。
[0027]如圖1所示，為本發明中煤粉富氧燃燒系統示意圖，所述系統包括爐膛、燃燒器、煙氣淨化器、冷凝器、流量調節閥，循環風機以及增壓風機，其中:
[0028]所述爐膛用於將混合後的一次風、二次風及三次風進行富氧燃燒，產生高溫、富含CO2的煙氣；
[0029]所述煙氣淨化器用於對所述經過富氧燃燒後產生的高溫、富含CO2的煙氣進行除塵處理；
[0030]所述冷凝器用於對所述經過除塵處理後的煙氣進行冷凝處理，除去煙氣中的水分；
[0031]所述流量控制器用於對經過冷凝處理後的煙氣進行調節，將煙氣分成兩部分:一部分排出系統得到高濃度的CO2 ;其餘部分注入純氧後經所述循環風機，與煤粉混合後作為一次風；
[0032]所述增壓風機用於對所述富氧燃燒產生的高溫、富含CO2的煙氣注入純氧後進行增壓作為二次風；
[0033]以純氧作為三次風；
[0034]所述一次風、二次風和三次風混合後，再通過燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內燃燒；
[0035]其中:一次風中氧氣濃度要高於二次風中氧氣濃度，一次風含氧量為30-50% ;二次風含氧量為5-25%，進入爐膛的氧氣體積流量佔進入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一次風與二次風的比例為(5%-25% ): (95%-75% )，氧氣過量係數為1.00-1.2。
[0036]進一步地，所述系統還包括空氣分離裝置，所述空氣分離裝置用於分離空氣，去除氮氣後得到純氧。
[0037]針對該煤粉富氧燃燒系統，本發明還提出了一種煤粉富氧燃燒方法，所述方法包括:
[0038]將富氧燃燒產生的高溫、富含CO2的煙氣經過煙氣淨化器進行除塵處理，再經過冷凝器除去煙氣中的水分，在流量控制器的調節下分成兩部分:一部分排出系統得到高濃度的CO2;其餘部分注入純氧後經循環風機，與煤粉混合後作為一次風；
[0039]將富氧燃燒產生的高溫、富含CO2的煙氣注入純氧後經增壓風機作為二次風；
[0040]以純氧作為三次風；
[0041]將所述一次風、二次風和三次風混合後，再通過燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內燃燒；
[0042]其中:一次風中氧氣濃度要高於二次風，一次風含氧量為30-50% ;二次風含氧量為5-25%，進入爐膛的氧氣體積流量佔進入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一次風與二次風的比例為(5% -25% ): (95% -75% ),氧氣過量係數為1.00-1.2。[0043]優選地，所述純氧由空氣分離裝置通過分離空氣，去除氮氣後得到。
[0044]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種煤粉富氧燃燒方法，其特徵在於，所述方法包括: 將富氧燃燒產生的高溫、富含CO2的煙氣經過煙氣淨化器進行除塵處理，再經過冷凝器除去煙氣中的水分，在流量控制器的調節下分成兩部分:一部分排出系統得到高濃度的CO2;其餘部分注入純氧後經循環風機，與煤粉混合後作為一次風； 將富氧燃燒產生的高溫、富含CO2的煙氣注入純氧後經增壓風機作為二次風； 以純氧作為三次風； 將所述一次風、二次風和三次風混合後，再通過燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內燃燒； 其中:一次風中氧氣濃度要高於二次風，一次風含氧量為30-50% ;二次風含氧量為5-25 %，進入爐膛的氧氣體積流量佔進入爐膛總氣體體積流量的21-35 %，一次風與二次風的比例為(5% -25% ): (95% -75% ),氧氣過量係數為1.00-1.2。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述純氧由空氣分離裝置通過分離空氣，去除氮氣後得到。
3.一種煤粉富氧燃燒系統，其特徵在於，所述系統包括爐膛、燃燒器、煙氣淨化器、冷凝器、流量調節閥，循環風機以及增壓風機，其中: 所述爐膛用於將混合後的一次風、二次風及三次風進行富氧燃燒，產生高溫、富含CO2的煙氣； 所述煙氣淨化器用於對所述經過富氧燃燒後產生的高溫、富含CO2的煙氣進行除塵處理； 所述冷凝器用於對所述經過除塵處理後的煙氣進行冷凝處理，除去煙氣中的水分；所述流量控制器用於對經過冷凝處理後的煙氣進行調節，將煙氣分成兩部分:一部分排出系統得到高濃度的CO2 ;其餘部分注入純氧後經所述循環風機，與煤粉混合後作為一次風； 所述富氧燃燒產生的高溫、富含CO2的煙氣還注入純氧後經增壓風機作為二次風； 以純氧作為三次風； 所述一次風、二次風和三次風混合後，再通過燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內燃燒；其中:一次風中氧氣濃度要高於二次風中氧氣濃度，一次風含氧量為30-50% ;二次風含氧量為5-25%，進入爐膛的氧氣體積流量佔進入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一次風與二次風的比例為(5%-25% ): (95%-75% )，氧氣過量係數為1.00-1.2。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括空氣分離裝置，所述空氣分離裝置用於分離空氣，去除氮氣後得到純氧。
【文檔編號】F23L7/00GK103968373SQ201410170889
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月25日 優先權日:2014年4月25日
【發明者】鄒春, 郭飛, 操時英, 宋昱, 蔡磊, 吳迪, 劉洋, 劉斯亮 申請人:華中科技大學