[發(fā)明專利]一種用于煤粉鍋爐的水蒸汽循環(huán)調(diào)節(jié)式富氧燃燒方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210549692.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN103062745A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張立麒;易寶軍;朱海躍;胡鵬;鄭楚光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F22B1/18
• 分類號(hào): F22B1/18;F23L7/00;F23C9/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤粉燃燒技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于煤粉鍋爐的水蒸汽循環(huán)調(diào)節(jié)式富氧燃燒方法。

背景技術(shù)

富氧燃燒是指利用純氧或富氧（含氧濃度高于21%的混合氣）代替空氣作為助燃介質(zhì)的燃燒技術(shù)，由于其相比于傳統(tǒng)空氣燃燒，可以排除大量不參與反應(yīng)的氮?dú)猓沟酶蔁煔庵械腃O₂濃度達(dá)到80%以上，易于實(shí)現(xiàn)CO₂捕獲和儲(chǔ)存，因此成為當(dāng)今燃煤燃燒過(guò)程中捕獲CO₂最有前景的技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)中的煤粉鍋爐富氧燃燒方式主要包括以下流程：從空氣中分離出濃度高達(dá)95%以上的氧氣與循環(huán)煙氣相混合，經(jīng)過(guò)預(yù)熱器加熱到適當(dāng)溫度后送入爐膛并與煤粉燃燒反應(yīng)，所生成的煙氣經(jīng)過(guò)換熱設(shè)備處理后從爐膛出口排出；煙氣成分主要是CO₂、少量的水蒸汽和少量的O₂、N₂等，經(jīng)過(guò)除塵設(shè)備后流經(jīng)脫硫、脫硝設(shè)備，然后通過(guò)冷凝處理得到干燥的高濃度CO₂煙氣：其中大部分煙氣作為循環(huán)煙氣與O₂混合送回爐膛，另外一部分經(jīng)過(guò)壓縮設(shè)備壓縮后予以貯存。

然而，研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的富氧燃燒方式仍然存在著以下的缺陷或不足：第一、由于大量煙氣（60-80%）的循環(huán)，導(dǎo)致煙氣中NOx和SO₂的含量會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)的增加而不斷富集，同時(shí)多次的煙氣循環(huán)會(huì)增加漏風(fēng)現(xiàn)象，并使得煙氣中N₂含量增加；第二，上述現(xiàn)象還會(huì)大大降低富氧燃燒煙氣中CO₂的濃度，進(jìn)而增加后續(xù)壓縮純化的難度，降低CO₂的捕獲效率；第三，大量的煙氣循環(huán)會(huì)導(dǎo)致整體富氧燃燒系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)切換繁瑣，并存在輔助設(shè)備復(fù)雜、難以操控等問(wèn)題。相應(yīng)地，在相關(guān)領(lǐng)域中存在著對(duì)用于煤粉鍋爐的水蒸汽循環(huán)調(diào)節(jié)式富氧燃燒方式作出進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷和/或技術(shù)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種用于煤粉鍋爐的水蒸汽循環(huán)調(diào)節(jié)式富氧燃燒方法，其通過(guò)水蒸汽的循環(huán)代替或減少煙氣的循環(huán)量，可以提高燃燒產(chǎn)物中CO₂的濃度，同時(shí)減少NOx和SO₂等污染物的生成和排放。

按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，提供了一種用于煤粉鍋爐的水蒸汽循環(huán)調(diào)節(jié)式富氧燃燒方法，其特征在于，在整個(gè)富氧燃燒過(guò)程中：

（a）對(duì)燃燒所產(chǎn)生的煙氣依次執(zhí)行熱能提取、冷凝和凈化處理，并利用所提取的熱能將冷凝處理后所獲得的冷凝水加熱轉(zhuǎn)換成水蒸汽，然后將其中一部分水蒸汽作為一次風(fēng)送入煤粉鍋爐的爐膛；

（b）將所述水蒸汽的剩余部分與氧氣混合后作為二次風(fēng)送入煤粉鍋爐的爐膛。

通過(guò)以上構(gòu)思，由于可以利用煙氣冷凝水加熱所生成的水蒸汽循環(huán)來(lái)調(diào)節(jié)爐膛中火焰的溫度和鍋爐換熱狀態(tài)，與傳統(tǒng)的富氧燃燒方式相比，可以完全避免循環(huán)煙氣的使用，減少空氣泄漏的影響，并提高對(duì)煙氣中CO₂的捕獲效果；此外，由于不再使用煙氣循環(huán)，相應(yīng)可大大降低煙氣中NOx和SO₂等污染物濃度，提高環(huán)保程度，同時(shí)使得電廠鍋爐系統(tǒng)中的循環(huán)和凈化設(shè)備得到簡(jiǎn)化，提高生產(chǎn)效率。

在步驟（a）中，還可以將所述一部分水蒸汽與氧氣混合后作為一次風(fēng)送入煤粉鍋爐的爐膛。

按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式，提供了一種用于煤粉鍋爐的水蒸汽循環(huán)調(diào)節(jié)式富氧燃燒方法，其特征在于，在整個(gè)富氧燃燒過(guò)程中：

（i）對(duì)燃燒所產(chǎn)生的煙氣依次執(zhí)行熱能提取、冷凝和凈化處理，并將所獲得的冷循環(huán)煙氣利用所提取的熱能予以加熱，然后將其作為一次風(fēng)返回至煤粉鍋爐的爐膛；

（ii）將煙氣冷凝處理后所獲得的冷凝水利用所提取的熱能加熱轉(zhuǎn)換成水蒸汽，然后將其與氧氣混合后作為二次風(fēng)送入煤粉鍋爐的爐膛。

通過(guò)以上構(gòu)思，由于可以利用煙氣冷凝水加熱所生成的水蒸汽循環(huán)來(lái)調(diào)節(jié)爐膛中火焰的溫度和鍋爐換熱狀態(tài)，與傳統(tǒng)的富氧燃燒方式相比，可以部分避免循環(huán)煙氣的使用，并有助于提高對(duì)煙氣中CO₂的捕獲效果，降低煙氣中NOx和SO₂等污染物濃度；此外，通過(guò)采用循環(huán)煙氣作為一次風(fēng)，能夠在實(shí)現(xiàn)上述效果的同時(shí)，有效保證對(duì)煤粉的順利輸送。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟（i）中，還可以將煙氣和氧氣相混合后共同作為一次風(fēng)送入煤粉鍋爐的爐膛，有利于氧氣和煤粉在輸運(yùn)過(guò)程中混合，易于煤粉的著火和燃燒。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟（i）中，作為一次風(fēng)的循環(huán)煙氣占總熱煙氣量的20～40%。