專利名稱：一種用于高水分煤種富氧燃燒的煤粉燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤粉燃燒系統(tǒng)，尤其是一種高水分煤種富氧燃燒的煤粉燃燒系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
富氧燃燒技術(shù)作為一種重要的(X)2捕捉技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注。它可用于現(xiàn)有鍋爐的技術(shù)改造。在富氧燃燒技術(shù)中，純氧和部分再循環(huán)煙氣混合后進(jìn)入鍋爐燃燒，可使煙氣中(X)2濃度達(dá)80%以上，便于捕捉。為使富氧燃燒鍋爐的溫度與空氣燃燒時(shí)接近，需控制再循環(huán)煙氣量，使進(jìn)入爐膛的A濃度維持某一定值。大量研究表明，該A濃度值大約在 25 35%之間。再循環(huán)煙氣與氧氣或混合后進(jìn)入爐膛，或通過燃燒器分別進(jìn)入爐膛。由于煙氣的不斷再循環(huán)，煙氣中水分含量，遠(yuǎn)大于空氣燃燒情況。尤其是對于一些高水分的煤種，煙氣中的水分含量更高。當(dāng)用高水分煙氣和氧氣混合后輸送煤粉進(jìn)入爐膛時(shí)，如混合氣體溫度過低，則煙氣中的水分易發(fā)生結(jié)露，從而造成煤粉管道堵塞；如混合氣體溫度過高，則易造成煤粉爆燃，發(fā)生危險(xiǎn)。為解決這個(gè)問題，常常需要對再循環(huán)煙氣降溫、 脫水，然后再升溫來輸送煤粉。當(dāng)采用再循環(huán)煙氣和氧氣分別進(jìn)入爐膛的方案時(shí)，可用再循環(huán)煙氣，或混合少量氧氣的再循環(huán)煙氣來輸送煤粉。此時(shí)，混合介質(zhì)中氧氣濃度較低，溫度可提高至較高水平。 但采用煙氣輸送煤粉時(shí)，輸送介質(zhì)中氧氣濃度過低，水蒸氣含量過高，不利于煤粉的著火。高水分煤種所含水分較高，所需干燥出力較大。無論是用再循環(huán)煙氣輸送煤粉，還是用再循環(huán)煙氣和氧氣的混合氣體來輸送煤粉，均需將輸送介質(zhì)加熱到較高的溫度來輸送煤粉，這對鍋爐空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)及受熱面的布置提出了較高的要求。為便于電廠運(yùn)行管理，富氧燃燒鍋爐運(yùn)行時(shí)，必須具備空氣燃燒的功能，必須可在富氧燃燒與空氣燃燒之間自由切換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種新的用于高水分煤種富氧燃燒的煤粉直流燃燒系統(tǒng)， 可使鍋爐在富氧燃燒與空氣燃燒兩種模式之間自由切換。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種用于高水分煤種富氧燃燒的煤粉燃燒系統(tǒng)，包括鍋爐本體，給煤機(jī)，下降干燥管，風(fēng)扇磨煤機(jī)，粗粉分離器，煤粉分配器或乏氣分離器，煙風(fēng)混合器，燃燒器，二次風(fēng)箱，空氣預(yù)熱器，送風(fēng)機(jī)，再循環(huán)風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，除塵器， 制氧設(shè)備，該燃燒系統(tǒng)可使鍋爐在空氣燃燒與富氧燃燒兩種模式之間自由切換，起動(dòng)送風(fēng)機(jī)，利用高溫?zé)煔獾蜏責(zé)煔?、空氣的混合氣體來干燥輸送煤粉，使得燃燒系統(tǒng)處于空氣燃燒狀態(tài)；停止送風(fēng)機(jī)，起動(dòng)制氧設(shè)備，利用高溫?zé)煔狻⒌蜏責(zé)煔獾幕旌蠚怏w來干燥輸送煤粉， 使得燃燒系統(tǒng)處于富氧燃燒狀態(tài)；來自制氧設(shè)備的氧氣分兩路，一路與再循環(huán)的低溫?zé)煔饣旌献鳛槎物L(fēng)進(jìn)入爐膛，一路以純氧形式，通過燃燒器進(jìn)入爐膛，補(bǔ)充煤粉燃燒所需的氧氣。本系統(tǒng)采用風(fēng)扇磨制粉系統(tǒng)，在空氣燃燒時(shí)，利用風(fēng)扇磨形成的負(fù)壓從爐膛上部抽取高溫?zé)煔?，溫度大約在700°C 1100°C之間，從尾部煙道抽取的低溫?zé)煔?，溫度大約在 100°C 200°C之間，以及從空氣預(yù)熱器出口抽取的熱空氣，溫度大約在300°C左右，三者在煙風(fēng)混合器中混合。利用形成的混合氣體來干燥煤粉并調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口的溫度，混合氣體攜帶煤粉通過燃燒器進(jìn)入爐膛。在富氧燃燒時(shí)，送風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。從尾部煙道抽取的低溫?zé)煔?，溫度大約在 100°C 200°C之間，分成兩路。一路低溫?zé)煔馀c爐膛上部抽取的高溫?zé)煔庠跓燂L(fēng)混合器中混合，形成混合氣體，進(jìn)入磨煤機(jī)干燥煤粉并通過燃燒器作為煤粉的輸送介質(zhì)進(jìn)入爐膛；另一路低溫?zé)煔鈩t通過空氣預(yù)熱器，加熱到250°C 400°C左右，進(jìn)入二次風(fēng)箱與制氧設(shè)備來的氧氣混合，形成二次風(fēng)進(jìn)入爐膛。制氧設(shè)備制取的O2分成兩路，一路進(jìn)入二次風(fēng)箱，與再循環(huán)煙氣相混合并進(jìn)入爐膛。另一路則通過煤粉燃燒器中的通道在煤粉氣流即將進(jìn)入爐膛或剛進(jìn)入爐膛時(shí)，摻入煤粉氣流，以增加煤粉氣流剛性并補(bǔ)充燃燒所需的氧氣。兩路氧氣的總量占進(jìn)入爐膛總風(fēng)量的25% 35%左右。用于該系統(tǒng)的煤粉燃燒器由兩個(gè)或兩個(gè)以上的通道組成。其中主通道，主要走煤粉及其輸送介質(zhì)，而其他輔助通道在空氣燃燒時(shí)走熱空氣，在富氧燃燒時(shí)走氧氣。采用該富氧燃燒系統(tǒng)可達(dá)到以下效果1、鍋爐可在富氧燃燒和空氣燃燒兩種模式之間自由切換。2、高水分煤種所需的干燥出力較大。該燃燒系統(tǒng)在富氧燃燒時(shí)，利用風(fēng)扇磨煤機(jī) 4形成的負(fù)壓從爐膛上部抽取高溫?zé)煔?，與尾部煙道抽取的低溫?zé)煔饣旌虾髞砀稍锩悍郏瑥亩商峁┳銐虻哪ッ焊稍锍隽Α?、采用再循環(huán)煙氣輸送煤粉，可使輸送介質(zhì)中氧氣含量處于較低水平，煤粉爆燃的可能性小，可控制磨出口溫度處于較高的水平，最高可達(dá)160°C 180°C，從而可防止輸送介質(zhì)中的水分發(fā)生結(jié)露，堵塞煤粉管路。


圖1是富氧燃燒系統(tǒng)的一種整體布置圖。圖2是富氧燃燒系統(tǒng)的另一種整體布置圖。圖3是用于該富氧燃燒系統(tǒng)煤粉燃燒器的一種實(shí)現(xiàn)形式。圖4是用于該富氧燃燒系統(tǒng)煤粉燃燒器的另一種實(shí)現(xiàn)形式。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明不局限于以下的實(shí)施例。實(shí)施例1 下面以圖1、圖3來說明本發(fā)明實(shí)施方式。圖1為該富氧燃燒系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的整體布置圖。如圖1所示實(shí)施方式，整個(gè)系統(tǒng)包括鍋爐本體1，給煤機(jī)2，下降干燥管3，風(fēng)扇磨煤機(jī)4，粗粉分離器5，煤粉分配器6， 煙風(fēng)混合器7，燃燒器8，二次風(fēng)箱9，空氣預(yù)熱器10，送風(fēng)機(jī)11，再循環(huán)風(fēng)機(jī)12，引風(fēng)機(jī)13， 除塵器14，制氧設(shè)備15、控制閥門21。應(yīng)用于燃燒系統(tǒng)的燃燒器8中的一次風(fēng)/煤粉組件由兩個(gè)或兩個(gè)以上通道組成，其中主通道走煤粉及其輸送介質(zhì)，其它輔助通道在空氣燃燒時(shí)走熱空氣，富氧燃燒時(shí)走氧氣。圖3為用于該系統(tǒng)的一次風(fēng)/煤粉組件的一種實(shí)現(xiàn)形式，在直流煤粉燃燒器外殼17的中心布置有十字風(fēng)管18，十字風(fēng)管18內(nèi)為其他輔助通道，在空氣燃燒時(shí)走熱空氣，富氧燃燒時(shí)走氧氣，風(fēng)管18外燃燒器外殼17內(nèi)為主通道，走煤粉及其輸送介質(zhì)。圖4為用于該系統(tǒng)的一次風(fēng)/煤粉組件的又一種實(shí)現(xiàn)形式，在燃燒器外殼(17)的外部布置有矩形風(fēng)管 (19)，所述風(fēng)管(19)包住燃燒器外殼(17)；燃燒器外殼(17)內(nèi)為主要通道，走煤粉及其輸送介質(zhì)，燃燒器外殼(17)與風(fēng)管(19)之間為輔助通道，在空氣燃燒時(shí)走熱空氣，富氧燃燒時(shí)走氧氣。燃燒系統(tǒng)采用空氣燃燒時(shí)，空氣通過送風(fēng)機(jī)11增壓后進(jìn)入空氣預(yù)熱器10進(jìn)行加熱；加熱后分成兩路。一路空氣和爐膛上部抽取的高溫?zé)煔狻⑽膊砍槿〉牡蜏責(zé)煔庠跓燂L(fēng)混合器7中混合后，和原煤通過下降干燥管3進(jìn)入風(fēng)扇磨煤機(jī)4，經(jīng)粗粉分離器5、煤粉分配器 6及燃燒器8進(jìn)入爐膛；另一路空氣進(jìn)入二次風(fēng)箱9，通過燃燒器8中的二次風(fēng)噴口進(jìn)入爐膛。在進(jìn)入爐膛時(shí)，攜帶煤粉的混合氣體從一次風(fēng)\煤粉組件中的主通道中流過；輔助通道則噴入熱空氣，為煤粉氣流提供剛性，并為煤粉燃燒及時(shí)補(bǔ)充氧氣。燃燒系統(tǒng)采用富氧燃燒時(shí)，送風(fēng)機(jī)11停止運(yùn)轉(zhuǎn)。尾部煙道的低溫?zé)煔饨?jīng)過除塵器 14后，經(jīng)再循環(huán)風(fēng)機(jī)12后分成兩路，一路低溫?zé)煔膺M(jìn)入煙風(fēng)混合器7和高溫?zé)煔饣旌?，進(jìn)入風(fēng)扇磨煤機(jī)4干燥并輸送煤粉，并通過燃燒器8進(jìn)入爐膛；另一路低溫?zé)煔馔ㄟ^空氣預(yù)熱器 10進(jìn)入二次風(fēng)箱9。氧氣O2從制氧設(shè)備15出來后，分成兩路，一路在二次風(fēng)箱9和經(jīng)過空氣預(yù)熱器加熱過的低溫?zé)煔饣旌希旌虾蟮臍怏w通過燃燒器8中的二次風(fēng)噴嘴進(jìn)入爐膛； 另一路氧氣O2通過燃燒器8中煤粉/ 一次風(fēng)組件中的輔助通道進(jìn)入爐膛，以及時(shí)補(bǔ)充煤粉燃燒所需的氧氣。當(dāng)燃燒系統(tǒng)由空氣燃燒向富氧燃燒切換時(shí)，制氧設(shè)備15啟動(dòng)，氧氣量由小到大逐步進(jìn)入燃燒系統(tǒng)。同時(shí)送風(fēng)機(jī)逐步減小送入爐膛的空氣量，再循環(huán)風(fēng)機(jī)逐步增大使再循環(huán)煙氣進(jìn)入空預(yù)器10的量不斷增大。隨著時(shí)間的延長，進(jìn)入爐膛的O2越來越多，空氣越來越少，隨著燃燒的發(fā)生，煙氣中的(X)2濃度越來越高，到最后穩(wěn)定時(shí)，送風(fēng)機(jī)11停止運(yùn)行。實(shí)施例2 下面以圖2、圖3來說明本發(fā)明實(shí)施方式。圖2為該富氧燃燒系統(tǒng)的又一種實(shí)施方式的整體布置圖。如圖2所示實(shí)施方式， 整個(gè)系統(tǒng)包括鍋爐本體1，給煤機(jī)2，下降干燥管3，風(fēng)扇磨煤機(jī)4，粗粉分離器5，煙風(fēng)混合器 7,燃燒器8，二次風(fēng)箱9，空氣預(yù)熱器10，送風(fēng)機(jī)11，再循環(huán)風(fēng)機(jī)12，引風(fēng)機(jī)13，除塵器14， 制氧設(shè)備15，乏氣分離器16。該系統(tǒng)中，燃燒器8被分成兩層布置，即下部主燃燒器和上部乏氣燃燒器。風(fēng)扇磨煤機(jī)4出口處的氣流可以通過乏氣分離器16進(jìn)行分離。乏氣分離器 16出口分兩路，一路即小部分氣流和絕大部分煤粉可被分離出來進(jìn)入下部的主燃燒器，主燃燒器的煤粉氣流得到濃縮并且水分減少，燃燒得到強(qiáng)化；另一路即大部分的氣流和少量的煤粉則進(jìn)入上部的乏氣燃燒器。其余與實(shí)施例1相同。燃燒系統(tǒng)采用空氣燃燒時(shí)，空氣通過送風(fēng)機(jī)11增壓后進(jìn)入空氣預(yù)熱器10進(jìn)行加熱；加熱后分成兩路。一路進(jìn)入二次風(fēng)箱9作為二次風(fēng)進(jìn)入爐膛。另一路空氣和爐膛上部抽取的高溫?zé)煔?、尾部抽取的低溫?zé)煔庠跓燂L(fēng)混合器7中混合后，和原煤通過干燥下降管3 進(jìn)入風(fēng)扇磨煤機(jī)4，經(jīng)粗粉分離器5、乏氣分離器16后分成濃煤粉氣流和淡煤粉氣流兩股。其中濃煤粉氣流進(jìn)入下部的主燃燒器，淡煤粉氣流進(jìn)入上部的乏氣燃燒器。在進(jìn)入主燃燒器時(shí)，攜帶煤粉的混合氣體從一次風(fēng)\煤粉組件中的主通道通過，輔助通道則噴入熱風(fēng)，為煤粉氣流提供剛性并為煤粉燃燒及時(shí)補(bǔ)充氧氣。富氧燃燒時(shí)，送風(fēng)機(jī)11停止運(yùn)轉(zhuǎn)。尾部煙道的煙氣經(jīng)再循環(huán)風(fēng)機(jī)12后分成兩路，一路進(jìn)入煙風(fēng)混合器7和高溫?zé)煔饣旌?，進(jìn)入風(fēng)扇磨煤機(jī)4干燥并輸送煤粉，并通過燃燒器8進(jìn)入爐膛；另一路通過空氣預(yù)熱器10加熱到一定溫度后，進(jìn)入二次風(fēng)箱9與制氧設(shè)備15制取的氧氣化混合作為二次風(fēng)進(jìn)入爐膛。制氧設(shè)備15制取的氧氣&分成兩路，一路在二次風(fēng)箱9和煙氣混合進(jìn)入爐膛，另一路通過燃燒器(8)中的一次風(fēng)/煤粉組件中的輔助通道進(jìn)入爐膛，以及時(shí)補(bǔ)充煤粉燃燒所需的氧氣。
權(quán)利要求
1.一種用于高水分煤種富氧燃燒的煤粉燃燒系統(tǒng)，包括鍋爐本體(1)，給煤機(jī)O)，下降干燥管(3)，風(fēng)扇磨煤機(jī)G)，粗粉分離器(5)，煤粉分配器(6)或乏氣分離器(16)，煙風(fēng)混合器(7)，燃燒器(8)，二次風(fēng)箱(9)，空氣預(yù)熱器(10)，送風(fēng)機(jī)(11)，再循環(huán)風(fēng)機(jī)(12)，引風(fēng)機(jī)(13)，除塵器(14)，制氧設(shè)備(15)，其特征在于，該燃燒系統(tǒng)可使鍋爐在空氣燃燒與富氧燃燒兩種模式之間自由切換；起動(dòng)送風(fēng)機(jī)(11)，利用高溫?zé)煔?、低溫?zé)煔夂涂諝獾幕旌蠚怏w來干燥輸送煤粉，使得燃燒系統(tǒng)處于空氣燃燒狀態(tài)；富氧燃燒時(shí)，停止送風(fēng)機(jī)(11)，利用高溫?zé)煔夂偷蜏責(zé)煔庠跓燂L(fēng)混合器(7)混合后的混合氣體，來干燥輸送煤粉，來自制氧設(shè)備(1 的氧氣分兩路，一路與再循環(huán)的低溫?zé)煔饣旌献鳛槎物L(fēng)進(jìn)入爐膛，一路以純氧形式，通過燃燒器進(jìn)入爐膛，補(bǔ)充煤粉燃燒所需的氧氣。
2.如權(quán)利要求1所述煤粉燃燒系統(tǒng)，所述高溫?zé)煔馐抢蔑L(fēng)扇磨形成的負(fù)壓從爐膛上部抽出的。
3.如權(quán)利要求1所述的煤粉燃燒系統(tǒng)，其特征在于所采用的燃燒器(8)的一次風(fēng)/煤粉組件由兩個(gè)或兩個(gè)以上通道組成，其中一個(gè)通道為主通道，走煤粉及其攜帶介質(zhì)；其余為輔助通道，在空氣燃燒時(shí)，走熱空氣，在富氧燃燒時(shí)，走氧氣。
4.如權(quán)利要求1所述的煤粉燃燒系統(tǒng)，其特征在于，在富氧燃燒時(shí)，采用高溫?zé)煔夂偷蜏責(zé)煔獾幕旌蠠煔鈦砀稍锊⑤斔兔悍?，高溫?zé)煔鉁囟仍?00°C 1100°C之間，低溫?zé)煔鉁囟仍?00°C 200°C之間。
5.如權(quán)利要求1所述的煤粉燃燒系統(tǒng)，其特征在于在富氧燃燒時(shí)，氧氣分兩路進(jìn)入爐膛，一路氧氣通過燃燒器(8)在即將進(jìn)入爐膛時(shí)和煤粉氣流混合，及時(shí)補(bǔ)充燃燒所需的氧氣；另一路氧氣則與再循環(huán)煙氣在二次風(fēng)箱混合作為二次風(fēng)進(jìn)入爐膛，兩路氧氣的總質(zhì)量占進(jìn)入鍋爐總風(fēng)量的25% 35%。
6.如權(quán)利要求1所述的煤粉燃燒系統(tǒng)，其特征在于在富氧燃燒時(shí)，再循環(huán)煙氣共分成三路，一路高溫?zé)煔夂鸵宦返蜏責(zé)煔庠跓燂L(fēng)混合器(7)混合后作為煤粉的干燥輸送介質(zhì)， 一路低溫?zé)煔饨?jīng)過空氣預(yù)熱器后與氧氣A混合作為二次風(fēng)進(jìn)入爐膛。
7.如權(quán)利要求1所述的煤粉燃燒系統(tǒng)，其特征在于用高溫?zé)煔夂偷蜏責(zé)煔獾幕旌蠚怏w來干燥輸送煤粉時(shí)，風(fēng)扇磨煤機(jī)(4)的出口安裝乏氣分離器(16)，使燃燒器(8)的煤粉氣流得到濃縮并且水分減少，從而使燃燒得到強(qiáng)化。
8.如權(quán)利要求3所述的煤粉燃燒系統(tǒng)，其特征在于燃燒器(8)中的燃燒器外殼(17) 中心布置有十字風(fēng)管(18)，十字風(fēng)管(18)內(nèi)為輔助通道，燃燒器外殼(17)與十字風(fēng)管 (18)之間為主通道。
9.如權(quán)利要求3所述的煤粉燃燒系統(tǒng)，其特征在于燃燒器(8)中的在燃燒器外殼 (17)的外部布置有風(fēng)管(19)，所述風(fēng)管(19)包住燃燒器外殼(17)；燃燒器外殼(17)內(nèi)為主通道，燃燒器外殼(17)與風(fēng)管(19)之間為輔助通道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于高水分煤種富氧燃燒的煤粉燃燒系統(tǒng)，該燃燒系統(tǒng)可使鍋爐在空氣燃燒與富氧燃燒兩種模式之間自由切換。該系統(tǒng)采用風(fēng)扇磨煤機(jī)(4)制取煤粉，起動(dòng)送風(fēng)機(jī)(11)，利用高溫?zé)煔狻⒌蜏責(zé)煔狻⒖諝獾幕旌蠚怏w來干燥輸送煤粉，使得燃燒系統(tǒng)處于空氣燃燒狀態(tài)；停止送風(fēng)機(jī)(11)，起動(dòng)制氧設(shè)備(15)，利用高溫?zé)煔狻⒌蜏責(zé)煔獾幕旌蠚怏w來干燥輸送煤粉，使得燃燒系統(tǒng)處于富氧燃燒狀態(tài)，來自制氧設(shè)備(15)的氧氣分兩路，一路與再循環(huán)的低溫?zé)煔饣旌献鳛槎物L(fēng)進(jìn)入爐膛，一路以純氧形式，通過燃燒器進(jìn)入爐膛，補(bǔ)充煤粉燃燒所需的氧氣。
文檔編號F23L7/00GK102494334SQ201110436669
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者烏曉江, 張建文, 肖琨, 陳楠 申請人:上海鍋爐廠有限公司