[發明專利]富氧燃燒鍋爐系統及其運行方法

有效

• 申請號: 201410161979.0
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103953921B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 毛宇;陳燦;曾潔;胡修奎;霍鎖善
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司
• 主分類號: F23C9/06
• 分類號: F23C9/06;F23J15/02;F23K3/02;F23L1/00;F23L9/00
• 代理公司: 泰和泰律師事務所51219
• 代理人: 孫恩源,伍姝茜

技術領域

本發明涉及一種鍋爐，尤其是一種富氧燃燒鍋爐系統及其運行方法。

背景技術

二氧化碳因具有溫室效應被普遍認為是導致全球氣候變暖的重要原因之一。化石能源利用是最重要的CO₂排放源，如果將全球溫室氣體排放量按行業統計，發電行業是最大的排放源，而燃煤發電又是發電行業中CO₂排放的最主要來源，富氧燃燒是一種針對化石燃料發電的CO₂減排解決方案。

富氧燃燒方式是在現有電站鍋爐系統基礎上，用含高濃度氧氣的氣體代替常規的助燃空氣，同時通過煙氣再循環來獲得富含80%以上體積濃度的CO₂煙氣，通過進一步的冷凝壓縮純化后，實現CO₂的永久封存或資源化利用的一種燃燒方式。這種新型燃燒方式與現有電站燃燒方式在技術具有良好的承接性，較為容易實現大規模化CO₂富集和減排，也容易被電力行業接受。這種燃燒方式的主要特點是采用煙氣再循環，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，方便CO₂的利用和處理，可望形成一種污染物綜合排放低的“無煙囪”的環境友好的發電方式。已有的分析表明，和其他碳捕獲方式相比，富氧燃燒技術在投資成本、運行成本、CO₂減排成本、大型化和與現有技術的兼容度等方面都具有優越性。

但在富氧燃燒運行試驗中出現了以下的問題：一是煙氣中的NOx濃度會超過國家環保排放標準，二是對煙風道、爐膛、受熱面等的腐蝕加劇。一、富氧燃燒由于采用煙氣再循環，循環煙氣中的NOx會隨煙氣循環而出現富集現象，排向大氣的煙氣中NOx濃度會超過國家環保排放標準，因此，需要采取必要的措施，防止富氧燃燒煙氣中高濃度NOx的產生。

二、富氧燃燒由于采用煙氣再循環，循環煙氣中的SOx也會隨煙氣循環而出現富集現象，從而對煙風道、爐膛、受熱面等產生腐蝕，需要采取必要的措施，防止再循環煙氣中SOx濃度的大幅增加。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠達標排放并減緩裝置腐蝕現象的富氧燃燒鍋爐系統及其運行方法。

發明人注意到：富氧燃燒由于采用煙氣再循環，循環煙氣中的NOx、SOx會隨煙氣循環而出現富集現象，然而這一現象普遍被忽略：在電廠的鍋爐、煙氣凈化和蒸汽發電單元以外，常規富氧燃燒發電系統增加了空氣分離、煙氣冷凝、煙氣壓縮純化等單元，但卻沒有考慮氮氧化物和硫氧化物的處理。

為了將富氧燃燒工況下硫氧化物、氮氧化物排放濃度控制在合理范圍內，本發明首先提供了一種富氧燃燒鍋爐系統，其包括爐膛、燃燒器、燃盡風噴口、預熱器、尾部煙道、收塵器和煙囪，其煙氣再循環管路中包括脫硝裝置、脫硫裝置和煙氣冷卻器并遵循以下設置，尾部煙道的出口與預熱器的放熱煙氣進口之間連接有脫硝裝置，預熱器的放熱煙氣出口經除塵器與煙氣換熱器的放熱煙氣進口連接，煙氣換熱器的放熱煙氣出口與脫硫裝置、煙氣冷卻器依次連接后回接至煙氣換熱器的吸熱煙氣進口，燃燒器的一次風在經過預熱器后一部分經一次風氧注入器送入燃燒器，其余部分作為制粉用風，燃燒器的二次風經二次風氧注入器后進入預熱器再送入燃燒器。

本發明通過在尾部煙氣通道上布置脫硝裝置，脫除煙氣中的NOx，防止煙氣中的NOx隨煙氣循環而出現富集的問題，控制再循環煙氣及排放煙氣中NOx濃度在合適范圍內；在尾部煙氣通道內布置脫硫裝置10，脫除煙氣中的SOx，防止煙氣中的SOx隨煙氣循環而出現富集的問題，控制再循環煙氣及排放煙氣中SOx濃度在合適范圍內，防止煙道及受熱面酸腐蝕，由于煙氣均需經過煙氣凈化裝置，尤其經脫硫處理后，含水量可高達20%，爐內絕熱火焰溫度降低，燃燒器的穩燃相對困難，因此在脫硫處理裝置后設置煙氣冷卻器進行除水處理，降低煙氣含水量后再將低含水量煙氣投入再循環，使得絕熱火焰溫度、爐內煙氣流量等與空氣燃燒時差異較小，增加燃燒穩定性，使得富氧燃燒在工程上更容易實現。

SCR脫硝的最佳反應溫度區間在300-420℃，此溫度區間正好處于省煤器與預熱器之間，故脫硝裝置放置布置于預熱器及除塵器之前，因為濕法脫硫后煙氣中會帶出一定的水分，若布置在除塵器之前，會導致除塵器粘堵等，故將脫硫裝置放置在預熱器及除塵器之后。