[發明專利]一種風能和太陽能輔助燃煤鍋爐低負荷穩燃系統

在審

• 申請號: 202110650497.1
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113339786A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 陳亮;王春波;王中瑞
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: F23C9/00
• 分類號: F23C9/00;F23J15/02;F23J15/06;F23L15/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種風能和太陽能輔助燃煤鍋爐低負荷穩燃系統。燃煤鍋爐排出的煙氣通入CO₂分離器，將其中的CO₂分離出來，CO₂通入電催化反應器和光催化反應器，在風能和太陽能所發電作用以及太陽光輻照作用下，電催化反應器和光催化反應器把CO₂催化轉化成含CO和CH₄的可燃氣體，將可燃氣體存儲到高壓氣體儲罐，在鍋爐低負荷(低于30％額定負荷)運行時將可燃氣體從高壓氣體儲罐送到鍋爐的助燃氣體燃燒器進行燃燒，實現燃煤鍋爐的低負荷穩燃。本發明利用風能、太陽能提供的電能和光能為CO₂轉化成CO和CH₄提供所需的能量，采用CO和CH₄輔助燃煤鍋爐低負荷穩燃，降低生產成本和碳排放，提高鍋爐運行穩定性。

技術領域

本發明屬于燃煤發電領域，特別涉及一種風能和太陽能輔助燃煤鍋爐低負荷穩燃系統。

背景技術

隨著我國風力發電、太陽能發電等可再生能源發電裝機容量和發電量的不斷增加，傳統燃煤火力發電在電網中的角色從帶基本負荷逐漸轉變為電網調峰，燃煤鍋爐時常運行在30％負荷甚至更低的負荷下。低負荷運行時，鍋爐爐膛溫度下降，爐內流場均勻性變差，爐內燃燒穩定性下降，存在滅火風險，給鍋爐安全運行造成極大威脅。因此，如何在低負荷下保證燃煤鍋爐的穩定燃燒，是當前燃煤鍋爐面臨的突出問題。針對該問題，已有鍋爐低負荷穩燃技術包括采用低負荷穩燃燃燒器、低負荷燃油助燃、燃氣助燃等，但已有技術均存在不足，如采用低負荷穩燃燃燒器對鍋爐低負荷穩燃的改善能力有限，一般鍋爐負荷低至額定負荷 30％以下時，僅依靠低負荷穩燃燃燒器時鍋爐滅火風險很大；燃油、燃氣助燃是穩定低負荷燃燒的有效方式，但鍋爐助燃的燃油、燃氣耗量巨大，電廠依靠采購燃油、燃氣的方式將會極大提升運行成本。

發明內容

本發明提出一種風能和太陽能輔助燃煤鍋爐低負荷穩燃系統，其特征在于，所述的風能和太陽能輔助燃煤鍋爐低負荷穩燃系統包含在煤粉鍋爐周邊建設風力發電、光伏發電、CO₂分離器、電催化反應器、光催化反應器、高壓氣體儲罐，鍋爐排出的燃煤煙氣通過CO₂分離器將其中的CO₂分離出來后通入電催化反應器和光催化反應器，在風能和太陽能所發電作用以及太陽光輻照作用下，電催化反應器和光催化反應器把CO₂催化轉化成含CO和CH₄的可燃氣體，將可燃氣體輸送到高壓氣體儲罐，在鍋爐低負荷(低于30％額定負荷)運行時將可燃氣體從高壓氣體儲罐送到鍋爐的助燃氣體燃燒器進行燃燒，實現煤粉燃燒的低負荷穩燃，兼具燃煤煙氣碳減排功能。

所述風能和太陽能輔助燃煤鍋爐低負荷穩燃系統實現鍋爐低負荷穩燃方法為：鍋爐排放的煙氣經過脫硫脫硝除塵后，通入CO₂分離器，經過物理吸附或化學吸附將其中的CO₂分離出來，其余成分排放至煙囪；分離出來的CO₂混合水蒸氣后進入電催化反應器和光催化反應器，電催化反應器在風力發電或光伏發電的電能作用下，在反應器內部催化劑的催化下將CO₂與H2O反應轉化成含CO、CH₄的可燃氣體，光催化反應器在陽光輻照提供能量的作用下將CO₂和H2O催化轉變成含CO、CH₄的可燃氣體；反應生成的可燃氣體通過壓氣機進入高壓氣體儲罐進行存儲；在鍋爐低負荷(小于30％額定負荷)燃燒時，將高壓氣體儲罐內的可燃氣體通過管道引入鍋爐煤粉燃燒器下部的助燃氣體燃燒器進行燃燒，產生的助燃火炬將穩定鍋爐低負荷下的煤粉燃燒。

所述助燃氣體燃燒器包括在鍋爐煤粉燃燒器下部單獨布置和嵌入煤粉燃燒器中間兩種布置方式。

所述電催化反應器優選碳基單原子鐵和鎳催化劑、銅基催化劑，所述光催化反應器優選二氧化鈦催化劑。

所述可燃氣體中CO和CH₄的摩爾分數之和大于50％。