一種煤粉富氧燃燒方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煤粉富氧燃燒方法，該方法在傳統(tǒng)的富氧燃燒富集CO2的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整一、二次風(fēng)中氧氣配比，保證一次風(fēng)的氧氣濃度高于二次風(fēng)的氧氣濃度的氧氣濃度，一次風(fēng)含氧量約為30-50％，二次風(fēng)含氧量為10-25％，三次風(fēng)為純氧，進(jìn)入爐膛的氧氣體積流量占進(jìn)入爐膛總氣體體積流量的25-35％。煤粉由一次風(fēng)攜帶，一、二次風(fēng)的比例為(5％-25％):(95％-75％)，氧氣過(guò)量空氣系數(shù)為1.0-1.2。本發(fā)明還提供了相應(yīng)的煤粉富氧燃燒系統(tǒng)，本發(fā)明能夠提高燃燒的穩(wěn)定性，改變了燃燒過(guò)程中的溫度分布，最終減少了NOX的生成。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，熱利用效率可提高5-15％，NOX生成可減少15-45％。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種煤粉富氧燃燒方法及系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃煤鍋爐燃燒領(lǐng)域，更具體地，涉及一種煤粉富氧燃燒方法及系統(tǒng)。本發(fā)明不僅能夠顯著降低燃燒過(guò)程中NOx的生成，而且提高了燃燒的熱效率。
【背景技術(shù)】
[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(jìn)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(shí)對(duì)部分煙氣進(jìn)行再循環(huán)，以控制爐內(nèi)火焰溫度以及維持合適的傳熱特性。 煙氣中高濃度的CO2便于捕獲、利用和埋存，從而達(dá)到CO2減排的目的。但是，由于含氮煙氣的循環(huán)以及系統(tǒng)漏風(fēng)的影響，煙氣中的氮元素不斷累積，從而導(dǎo)致煙氣中NOx排放濃度升高。并且，CO2比熱容與氮?dú)獠煌?，較大的比熱容中燃燒容易出現(xiàn)爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)定等現(xiàn)象，影響鍋爐的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種煤粉富氧燃燒方法及其系統(tǒng)，在燃燒過(guò)程中實(shí)現(xiàn)CO2富集的同時(shí)，降低了 NOx的排放，并且提高燃燒效率，本系統(tǒng)兼顧節(jié)能、CO2減排、NOx減排，具有較高的綜合效益。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)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(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣經(jīng)過(guò)煙氣凈化器進(jìn)行除塵處理，再經(jīng)過(guò)冷凝器除去煙氣中的水分，在流量控制器的調(diào)節(jié)下分成兩部分:一部分排出系統(tǒng)得到高濃度的CO2;其余部分注入純氧后經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，與煤粉混合后作為一次風(fēng)；
[0006]將富氧燃燒產(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣注入純氧后經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)作為二次風(fēng)；
[0007]以純氧作為三次風(fēng)；
[0008]將所述一次風(fēng)、二次風(fēng)和三次風(fēng)混合后，再通過(guò)燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內(nèi)燃燒；
[0009]其中:一次風(fēng)中氧氣濃度要高于二次風(fēng)，一次風(fēng)含氧量為30-50% ;二次風(fēng)含氧量為5-25%，進(jìn)入爐膛的氧氣體積流量占進(jìn)入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例為(5% -25% ): (95% -75% ),氧氣過(guò)量系數(shù)為1.00-1.2。
[0010]優(yōu)選地，所述純氧由空氣分離裝置通過(guò)分離空氣，去除氮?dú)夂蟮玫健?br> [0011]按照本發(fā)明的另一方面，還提供了一種煤粉富氧燃燒系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括爐膛、燃燒器、煙氣凈化器、冷凝器、流量調(diào)節(jié)閥，循環(huán)風(fēng)機(jī)以及增壓風(fēng)機(jī)，其中:
[0012]所述爐膛用于將混合后的一次風(fēng)、二次風(fēng)及三次風(fēng)進(jìn)行富氧燃燒，產(chǎn)生高溫、富含CO2的煙氣；
[0013]所述煙氣凈化器用于對(duì)所述經(jīng)過(guò)富氧燃燒后產(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣進(jìn)行除塵處理；
[0014]所述冷凝器用于對(duì)所述經(jīng)過(guò)除塵處理后的煙氣進(jìn)行冷凝處理，除去煙氣中的水分；
[0015]所述流量控制器用于對(duì)經(jīng)過(guò)冷凝處理后的煙氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，將煙氣分成兩部分:一部分排出系統(tǒng)得到高濃度的CO2 ;其余部分注入純氧后經(jīng)所述循環(huán)風(fēng)機(jī)，與煤粉混合后作為一次風(fēng)；
[0016]所述增壓風(fēng)機(jī)用于對(duì)所述富氧燃燒產(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣注入純氧后進(jìn)行增壓作為二次風(fēng)；
[0017]以純氧作為三次風(fēng)；
[0018]所述一次風(fēng)、二次風(fēng)和三次風(fēng)混合后，再通過(guò)燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內(nèi)燃燒；
[0019]其中:一次風(fēng)中氧氣濃度要高于二次風(fēng)中氧氣濃度，一次風(fēng)含氧量為30-50% ;二次風(fēng)含氧量為5-25%，進(jìn)入爐膛的氧氣體積流量占進(jìn)入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例為(5%-25% ): (95%-75% )，氧氣過(guò)量系數(shù)為1.00-1.2。
[0020]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括空氣分離裝置，所述空氣分離裝置用于分離空氣，去除氮?dú)夂蟮玫郊冄酢?br> [0021]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0022]1、以經(jīng)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，凈化后的煙氣僅需冷凝除去液態(tài)水即可獲得高濃度的CO2，便于捕獲、利用和埋存，從而達(dá)到CO2減排的目的，符合低碳節(jié)能的理念。
[0023]2、在本發(fā)明中，由于一次風(fēng)的氧氣濃度高于二次風(fēng)的氧氣濃度，使煤粉在初始燃燒時(shí)接觸更多的氧氣，改變了燃燒的火焰結(jié)構(gòu)，優(yōu)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(fēng)比例，燃料的穩(wěn)定性和燃盡率也有所提高，由此NOx的生成量較傳統(tǒng)的富氧燃燒方式大為減少。根據(jù)一二次風(fēng)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(guò)高的缺陷。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明中煤粉富氧燃燒系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0026]本發(fā)明提供的富氧燃燒方法，是將富氧燃燒產(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣與純氧混合代替空氣作為助燃?xì)?，再通過(guò)燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內(nèi)燃燒。如圖1所示，燃燒產(chǎn)生的高濃度CO2煙氣分為兩股，分別稱(chēng)作一次風(fēng)循環(huán)煙氣和二次風(fēng)循環(huán)煙氣。其中，一次風(fēng)循環(huán)煙氣經(jīng)過(guò)煙氣凈化器進(jìn)行除塵處理，再經(jīng)過(guò)冷凝器除去煙氣中的水分，在流量控制器的調(diào)節(jié)下分成兩部分，一部分注入純氧后經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，與煤粉混合后作為一次風(fēng)進(jìn)入爐膛，其余部分排出系統(tǒng)得到高濃度的CO2，便于進(jìn)一步的利用或埋存。二次風(fēng)循環(huán)煙氣注入純氧后經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)作為二次風(fēng)進(jìn)入爐膛。三次風(fēng)為純氧。純氧由空氣分離裝置提供。在三股風(fēng)的聯(lián)合作用下，煤粉在爐膛中充分燃燒。本發(fā)明的特點(diǎn)為，一次風(fēng)中氧氣濃度要高于二次風(fēng)，一次風(fēng)含氧量為30-50%;二次風(fēng)含氧量為5-25%。進(jìn)入爐膛的氧氣體積流量占進(jìn)入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一二次風(fēng)的比例為(5%-25%): (95%-75%),氧氣過(guò)量系數(shù)為1.00-1.2。按照上述比例配置送風(fēng)量，可以提高燃燒的穩(wěn)定性，改變火焰溫度分布，顯著減少燃燒過(guò)程中NOx的生成。
[0027]如圖1所示，為本發(fā)明中煤粉富氧燃燒系統(tǒng)示意圖，所述系統(tǒng)包括爐膛、燃燒器、煙氣凈化器、冷凝器、流量調(diào)節(jié)閥，循環(huán)風(fēng)機(jī)以及增壓風(fēng)機(jī)，其中:
[0028]所述爐膛用于將混合后的一次風(fēng)、二次風(fēng)及三次風(fēng)進(jìn)行富氧燃燒，產(chǎn)生高溫、富含CO2的煙氣；
[0029]所述煙氣凈化器用于對(duì)所述經(jīng)過(guò)富氧燃燒后產(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣進(jìn)行除塵處理；
[0030]所述冷凝器用于對(duì)所述經(jīng)過(guò)除塵處理后的煙氣進(jìn)行冷凝處理，除去煙氣中的水分；
[0031]所述流量控制器用于對(duì)經(jīng)過(guò)冷凝處理后的煙氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，將煙氣分成兩部分:一部分排出系統(tǒng)得到高濃度的CO2 ;其余部分注入純氧后經(jīng)所述循環(huán)風(fēng)機(jī)，與煤粉混合后作為一次風(fēng)；
[0032]所述增壓風(fēng)機(jī)用于對(duì)所述富氧燃燒產(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣注入純氧后進(jìn)行增壓作為二次風(fēng)；
[0033]以純氧作為三次風(fēng)；
[0034]所述一次風(fēng)、二次風(fēng)和三次風(fēng)混合后，再通過(guò)燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內(nèi)燃燒；
[0035]其中:一次風(fēng)中氧氣濃度要高于二次風(fēng)中氧氣濃度，一次風(fēng)含氧量為30-50% ;二次風(fēng)含氧量為5-25%，進(jìn)入爐膛的氧氣體積流量占進(jìn)入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例為(5%-25% ): (95%-75% )，氧氣過(guò)量系數(shù)為1.00-1.2。
[0036]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括空氣分離裝置，所述空氣分離裝置用于分離空氣，去除氮?dú)夂蟮玫郊冄酢?br> [0037]針對(duì)該煤粉富氧燃燒系統(tǒng)，本發(fā)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(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣經(jīng)過(guò)煙氣凈化器進(jìn)行除塵處理，再經(jīng)過(guò)冷凝器除去煙氣中的水分，在流量控制器的調(diào)節(jié)下分成兩部分:一部分排出系統(tǒng)得到高濃度的CO2;其余部分注入純氧后經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，與煤粉混合后作為一次風(fēng)；
[0039]將富氧燃燒產(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣注入純氧后經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)作為二次風(fēng)；
[0040]以純氧作為三次風(fēng)；
[0041]將所述一次風(fēng)、二次風(fēng)和三次風(fēng)混合后，再通過(guò)燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內(nèi)燃燒；
[0042]其中:一次風(fēng)中氧氣濃度要高于二次風(fēng)，一次風(fēng)含氧量為30-50% ;二次風(fēng)含氧量為5-25%，進(jìn)入爐膛的氧氣體積流量占進(jìn)入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例為(5% -25% ): (95% -75% ),氧氣過(guò)量系數(shù)為1.00-1.2。[0043]優(yōu)選地，所述純氧由空氣分離裝置通過(guò)分離空氣，去除氮?dú)夂蟮玫健?br> [0044]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種煤粉富氧燃燒方法，其特征在于，所述方法包括: 將富氧燃燒產(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣經(jīng)過(guò)煙氣凈化器進(jìn)行除塵處理，再經(jīng)過(guò)冷凝器除去煙氣中的水分，在流量控制器的調(diào)節(jié)下分成兩部分:一部分排出系統(tǒng)得到高濃度的CO2;其余部分注入純氧后經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，與煤粉混合后作為一次風(fēng)； 將富氧燃燒產(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣注入純氧后經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)作為二次風(fēng)； 以純氧作為三次風(fēng)； 將所述一次風(fēng)、二次風(fēng)和三次風(fēng)混合后，再通過(guò)燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內(nèi)燃燒； 其中:一次風(fēng)中氧氣濃度要高于二次風(fēng)，一次風(fēng)含氧量為30-50% ;二次風(fēng)含氧量為5-25 %，進(jìn)入爐膛的氧氣體積流量占進(jìn)入爐膛總氣體體積流量的21-35 %，一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例為(5% -25% ): (95% -75% ),氧氣過(guò)量系數(shù)為1.00-1.2。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述純氧由空氣分離裝置通過(guò)分離空氣，去除氮?dú)夂蟮玫健?br> 3.一種煤粉富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括爐膛、燃燒器、煙氣凈化器、冷凝器、流量調(diào)節(jié)閥，循環(huán)風(fēng)機(jī)以及增壓風(fēng)機(jī)，其中: 所述爐膛用于將混合后的一次風(fēng)、二次風(fēng)及三次風(fēng)進(jìn)行富氧燃燒，產(chǎn)生高溫、富含CO2的煙氣； 所述煙氣凈化器用于對(duì)所述經(jīng)過(guò)富氧燃燒后產(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣進(jìn)行除塵處理； 所述冷凝器用于對(duì)所述經(jīng)過(guò)除塵處理后的煙氣進(jìn)行冷凝處理，除去煙氣中的水分；所述流量控制器用于對(duì)經(jīng)過(guò)冷凝處理后的煙氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，將煙氣分成兩部分:一部分排出系統(tǒng)得到高濃度的CO2 ;其余部分注入純氧后經(jīng)所述循環(huán)風(fēng)機(jī)，與煤粉混合后作為一次風(fēng)； 所述富氧燃燒產(chǎn)生的高溫、富含CO2的煙氣還注入純氧后經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)作為二次風(fēng)； 以純氧作為三次風(fēng)； 所述一次風(fēng)、二次風(fēng)和三次風(fēng)混合后，再通過(guò)燃燒器注入爐膛，使煤粉在爐膛內(nèi)燃燒；其中:一次風(fēng)中氧氣濃度要高于二次風(fēng)中氧氣濃度，一次風(fēng)含氧量為30-50% ;二次風(fēng)含氧量為5-25%，進(jìn)入爐膛的氧氣體積流量占進(jìn)入爐膛總氣體體積流量的21-35%，一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例為(5%-25% ): (95%-75% )，氧氣過(guò)量系數(shù)為1.00-1.2。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括空氣分離裝置，所述空氣分離裝置用于分離空氣，去除氮?dú)夂蟮玫郊冄酢?br> 【文檔編號(hào)】F23L7/00GK103968373SQ201410170889
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】鄒春, 郭飛, 操時(shí)英, 宋昱, 蔡磊, 吳迪, 劉洋, 劉斯亮 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)