[發(fā)明專利]一種富氧燃燒系統(tǒng)中空氣與煙氣壓縮及余熱回收的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811000687.3
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109107211B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 向文國;虞然;陳時熠
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: B01D3/14
• 分類號: B01D3/14;B01D3/32;B01D3/00;B01D53/26;B01D50/00;F28D21/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 景鵬飛

1.一種富氧燃燒系統(tǒng)中空氣與煙氣壓縮及余熱回收的裝置的運行方法，其特征在于，所述的裝置包括空氣分離組件、循環(huán)流化床鍋爐組件和二氧化碳壓縮和純化組件；所述的循環(huán)流化床鍋爐組件包括：流化床爐膛、旋風(fēng)分離器、尾部對流煙道、氧氣預(yù)熱器、煙氣除塵器、煙氣給水換熱器和循環(huán)風(fēng)機；所述的流化床爐膛上設(shè)有煤進料口和進氣口，流化床爐膛通過旋風(fēng)分離器連接尾部對流煙道，尾部對流煙道的末端通過管路依次連接氧氣預(yù)熱器的換熱管、煙氣除塵器和煙氣給水換熱器，煙氣給水換熱器的末端通過管路連接二氧化碳壓縮和純化組件；所述的空氣分離組件通過管路連接在氧氣預(yù)熱器的加熱管上，氧氣預(yù)熱器的加熱管連接在進氣口上，煙氣除塵器與煙氣給水換熱器之間設(shè)有煙氣回流管，煙氣回流管通過循環(huán)風(fēng)機連接在進氣口上；

所述的空氣分離組件包括空氣壓縮機、空氣給水換熱器、空氣冷卻器、空氣透平、第一節(jié)流閥、第二節(jié)流閥、上精餾塔和下精餾塔；所述的空氣壓縮機通過空氣給水換熱器連接空氣冷卻器的加熱管路，空氣冷卻器的加熱管路通過兩根空氣管道分別連接空氣透平和下精餾塔，下精餾塔的上、下端分別設(shè)有第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥，空氣透平、第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥均連接在上精餾塔上，上精餾塔的上、下端均連接在空氣冷卻器的換熱管路上，空氣冷卻器的換熱管路連接在氧氣預(yù)熱器的加熱管上；

所述的二氧化碳壓縮和純化組件由二氧化碳給水換熱器和多級壓縮脫水單元所組成，每一級壓縮脫水單元由單個二氧化碳壓縮機和單個二氧化碳脫水裝置所組成；所述的煙氣給水換熱器連接在第一級壓縮脫水單元的二氧化碳壓縮機的進氣口上，二氧化碳壓縮機通過二氧化碳給水換熱器連接二氧化碳脫水裝置，二氧化碳脫水裝置的底部設(shè)有冷凝水排水口，二氧化碳脫水裝置的頂部通過管路連接下一級壓縮脫水單元的二氧化碳壓縮機的進氣口；最后一級壓縮脫水單元的二氧化碳脫水裝置的頂部設(shè)有二氧化碳排氣口；

所述的富氧燃燒系統(tǒng)中空氣與煙氣壓縮及余熱回收的裝置的運行方法包括如下步驟：

1）空氣從空氣進氣口進入空氣壓縮機，經(jīng)過空氣給水換熱器換熱，換熱器冷流進口為低溫給水，換熱后的壓縮空氣在空氣冷卻器中分成兩股，一股冷空氣進入空氣透平膨脹降溫，另一股冷空氣直接進入下精餾塔；

2）下精餾塔分離出來的富氮氣體從上端經(jīng)第一節(jié)流閥排出，富氧氣體從下端經(jīng)第二節(jié)流閥排出，第一節(jié)流閥，第二節(jié)流閥與空氣透平三者排出的氣體一同進入上精餾塔；

3）上精餾塔產(chǎn)生的兩股氣體均進入空氣冷卻器中對前段壓縮空氣進行換熱冷卻，其中，換熱后的富氮氣體從排氣口排出，富氧氣體進入循環(huán)流化床鍋爐組件的氧氣預(yù)熱器；

4）煤從煤進料口、助燃氣體從一次進風(fēng)口和二次進風(fēng)口進入流化床爐膛，燃燒后的煙氣依次經(jīng)過尾部對流煙道、氧氣預(yù)熱器和煙氣除塵器后，部分煙氣經(jīng)過循環(huán)風(fēng)機與富氧氣體混合形成助燃氣體回到流化床爐膛中；

5）剩余的煙氣經(jīng)過煙氣給水換熱器后被第一級壓縮脫水單元的二氧化碳壓縮機壓縮，高溫的一次壓縮二氧化碳進入二氧化碳給水換熱器換熱，加熱其冷物流進口進入的低溫給水，換熱后的一次壓縮氣體進入二氧化碳脫水裝置，冷凝水從冷凝水排出口排出，剩余煙氣進入下一級壓縮脫水單元；

6）上一級壓縮脫水單元產(chǎn)生的煙氣進入本級壓縮脫水單元的二氧化碳壓縮機壓縮，高溫的壓縮二氧化碳進入二氧化碳給水換熱器換熱，加熱其冷物流進口進入的低溫給水，換熱后的壓縮氣體進入二氧化碳脫水裝置，冷凝水從冷凝水排出口排出，剩余煙氣進入下一級壓縮脫水單元；

7）煙氣進入最后一級壓縮脫水單元的二氧化碳壓縮機壓縮，高溫的N次壓縮二氧化碳進入二氧化碳給水換熱器換熱，加熱其冷物流進口進入的低溫給水，換熱后的N次壓縮氣體進入二氧化碳脫水裝置，冷凝水從冷凝水排出口排出，二氧化碳氣體從壓縮二氧化碳排氣口排出，用于運輸和儲存。

2.如權(quán)利要求1所述的富氧燃燒系統(tǒng)中空氣與煙氣壓縮及余熱回收的裝置的運行方法，其特征在于，所述的二氧化碳壓縮和純化組件中壓縮脫水單元的數(shù)量不少于四級。

3.如權(quán)利要求1所述的富氧燃燒系統(tǒng)中空氣與煙氣壓縮及余熱回收的裝置的運行方法，其特征在于，所述的煙氣給水換熱器、二氧化碳給水換熱器均采用抗酸性腐蝕的材料制成。