[發明專利]一種流化床載氧體輔助富氧燃燒系統及方法

有效

• 申請號: 201910316488.1
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110094722B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 卜昌盛;王昕曄;張居兵;孟俊光;樸桂林
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: F23C10/10
• 分類號: F23C10/10;F23C10/20;F23C10/28;F23L7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發明公開了一種流化床載氧體輔助富氧燃燒系統及方法，包括氧氣罐、流化床爐膛、旋風分離器、引風機、循環風機和儲氣罐；氧氣罐與風室相連通，燃燒床上鋪設載氧體床料和燃料；爐膛空腔頂部的煙氣出口與旋風分離器相連通；旋風分離器底部通過下降管和返料閥與燃燒床相連通；旋風分離器頂部設置分離氣體出口，該分離氣體出口分別與引風機和循環風機的進風口相連通；引風機的出風口與儲氣罐相連通；循環風機的出風口分別通過氣管與返料閥和風室的進氣口相連通。本發明采用載氧體作為床料，通過載氧體攜帶和釋放氧的方式調控煤燃燒，提高爐膛熱量分布均勻性，保障設備穩定運行，克服了現有流化床富氧燃燒下氧氣分布不均等難以處理的難題。

技術領域

本發明涉及煤燃燒技術領域，特別是一種流化床載氧體輔助富氧燃燒系統及方法。

背景技術

能源是推動我國經濟高質量發展的動力源，我國能源結構以煤為主的格局在短時間內不會發生根據性改變，其中，燃煤電站仍將是我國電力的主體來源。提高燃煤效率，實施燃煤碳捕集、封存和利用，對實現我國碳減排目標，構建清潔低碳、安全高效的現代能源體系具有極其重要的意義。流化床富氧燃燒主要是利用空氣分離獲得的純氧替代空氣與循環煙氣混合后進入流化床爐膛與燃料（煤、生物質等）組織燃燒，生成的煙氣經冷凝后CO₂體積分數可達90%以上，實現燃煤碳捕集。流化床富氧燃燒具有相對成本低、風險低等優勢，是當前最具實施條件的燃煤碳捕集方式。

近年來，國內外學者研究并開發了應運于現存燃煤電站改造的常壓流化床富氧燃燒技術，和針對新建燃煤電站的增壓流化床富氧燃燒技術。常壓和增壓流化床富氧燃燒研究顯示：富氧氣氛下二氧化碳代替氮氣后，氧氣的擴散速率和氣體比容熱的改變及氣化反應的增強導致了燃料燃燒速率降低、氣體和固體不完全燃燒損失增加，富氧氣氛下氧氣的體積濃度需提高至24-30%才可保障燃料燃燒效率；同時提高氧氣濃度還可減小爐膛體積，減少煙氣循環量，顯著降低建設及運行成本。富氧氣氛下提高氧氣濃度已經成提升流化床富氧燃燒電站經濟性的首選方式。但是，富氧燃燒條件下氧氣濃度提高后，受燃料顆粒擴散速率的制約，燃料顆粒和氧氣在時間與空間上得不到充分的混合，極易引起流化床燃燒室局部氧氣濃度過高、超溫，從而引發灰熔融、結焦、積灰、不完全燃燒增加等眾多影響流化床鍋爐安全、高效運行的現象發生。

這一不足也從極大限制了流化床富氧燃燒商業化進程，不利于國家二氧化碳減排目標的實現。

因此，流化床富氧燃燒條件下，如何在保證燃料燃燒效率的同時，保障流化床鍋爐安全、高效、穩定的運行是當前流化床富氧燃燒技術發展所面臨的重大挑戰。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種流化床載氧體輔助富氧燃燒系統及方法，該流化床載氧體輔助富氧燃燒系統及方法采用載氧體作為床料，通過載氧體攜帶和釋放氧的方式調控煤燃燒，提高爐膛熱量分布均勻性，保障設備穩定運行，克服了現有流化床富氧燃燒下氧氣分布不均等難以處理的難題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種流化床載氧體輔助富氧燃燒系統，包括氧氣罐、流化床爐膛、旋風分離器、引風機、循環風機和儲氣罐。

流化床爐膛包括從下至上依次布設的風室、燃燒床和爐膛空腔。

氧氣罐通過氣管與風室相連通，燃燒床上鋪設有載氧體床料和燃料；爐膛空腔頂部設置煙氣出口，該煙氣出口通過管道與旋風分離器的進料口相連通。

旋風分離器底部與下降管相連通，下降管底部與返料閥相連接，返料閥通過管道與燃燒床相連通。

旋風分離器頂部設置分離氣體出口，該分離氣體出口分別通過氣管與引風機和循環風機的進風口相連通；引風機的出風口通過氣管與儲氣罐相連通。

循環風機的出風口分別通過氣管與返料閥和風室的進氣口相連通。