[發明專利]一種富氧燃燒系統中空氣與煙氣壓縮及余熱回收的裝置和方法

有效

• 申請號: 201811000687.3
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109107211B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 向文國;虞然;陳時熠
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 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: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 景鵬飛

本發明公開了一種富氧燃燒系統中空氣與煙氣壓縮及余熱回收的裝置和方法；所述的裝置包括空氣分離組件、循環流化床鍋爐組件和二氧化碳壓縮和純化組件；本發明通過的高純度氧氣與煤在流化床爐膛內燃燒，經除塵后的部分尾部煙氣循環回爐膛中，剩下部分煙氣進入換熱器來加熱給水；對換熱后的煙氣進行多級壓縮、換熱、脫水，最后進行儲存和運輸；每級的壓縮熱量都進行回收，用于加熱低溫給水，從而減少汽輪機抽汽，提高了系統效率，實現余熱的回收利用。

技術領域

本發明涉及空氣與煙氣壓縮的余熱回收技術，尤其涉及一種富氧燃燒系統中空氣與煙氣壓縮及余熱回收的裝置和方法。

背景技術

煤炭是儲量最豐富、成本最低廉的化石能源，在今后相當長一段時間依然會占據人類經濟社會的很重要的份額。化石能源的燃燒過程中會排放大量二氧化碳，是造成溫室效應的主要原因，已經引起全球氣候變暖等一系列極其嚴重問題，引起了全世界各國的關注。

CCS (Carbon Capture and Storage)是當前研究的減少火電廠CO₂排放的技術，富氧燃燒技術是CCS方法中對環境影響最小的。用高純度的氧氣代替助燃空氣，輔助以煙氣循環的燃燒技術，既減少 NO_x的生成，也提高了煙氣的輻射特性。但是空氣分離和煙氣處理兩個模塊使得整個系統效率下降了大約10%，而隨著科技進步，人類生活和工業、商業活動對于能源的需求越來越大，能源供應短缺或價格攀漲都將導致國民經濟遭受巨大損失，因此余熱回收是提高富氧燃燒技術的有效手段，具有較大的經濟效益。在富氧燃燒電廠熱力系統中，找出可以進行回收的熱源，對低溫給水進行預熱，從而減少汽輪機抽汽，將有效提高系統效率和資源利用率。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明目的在于提供一種用來預熱低溫給水，實現余熱的回收利用，提高系統效率的富氧燃燒系統中空氣與煙氣壓縮及余熱回收的裝置和方法。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種富氧燃燒系統中空氣與煙氣壓縮及余熱回收的裝置，所述的裝置包括空氣分離組件、循環流化床鍋爐組件和二氧化碳壓縮和純化組件；循環流化床鍋爐組件包括：流化床爐膛、旋風分離器、尾部對流煙道、氧氣預熱器、煙氣除塵器、煙氣給水換熱器和循環風機；所述的流化床爐膛上設有煤進料口和進氣口，流化床爐膛通過旋風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熱器的加熱管上，氧氣預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有煙氣回流管，煙氣回流管通過循環風機連接在進氣口上。

本發明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、第一節流閥、第二節流閥、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、下端分別設有第一節流閥和第二節流閥，空氣透平、第一節流閥和第二節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熱器的加熱管上。

本發明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有二氧化碳排氣口。

本發明所述的二氧化碳壓縮和純化組件中壓縮脫水單元的數量不少于四級；本發明的裝置中需要通過至少四級的壓縮脫水單元對煙氣中的二氧化碳進行處理，處理的級數過少，每級壓比增加，壓縮功增加；與此同時，處理的級數過多，用來壓縮和換熱的設備增加，會造成生產成本大。