[發明專利]一種間歇式的循環流化床鍋爐底渣余熱回收耦合CO2

有效

• 申請號: 202210303374.5
• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114543553B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 楊宇;何鵬澤;石富貴;陳德鎧;陳鑫翰;王希蒙;吳佳穎
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: F28C3/16
• 分類號: F28C3/16;F28F13/12;F23C10/18;F23J15/02;F23J15/08;F23B80/02;B01D53/83;B01D53/62
• 代理公司: 成都東唐智宏專利代理事務所(普通合伙) 51261
• 代理人: 晏輝

本發明公開了一種間歇式的循環流化床鍋爐底渣余熱回收耦合COsubgt;2/subgt;固定裝置，涉及循環流化床鍋爐技術領域。本發明包括本體，本體的頂部開設有第二氣體出口、底渣入口和第三氣體出口，且底渣入口位于第二氣體出口和第三氣體出口之間，本體的內側裝配有攪拌機構，攪拌機構用于加快高溫底渣顆粒的換熱效率，本體的內側還裝配有篩分機構，篩分機構用于根據高溫底渣顆粒大小進行快速分類。本發明通過攪拌機構和篩分機構的結構設計，使本裝置降低了冷卻底渣所需冷卻介質的使用量，提高了所回收的底渣余熱的再利用效率，提升了本裝置的高效性，且通過循環換熱機構的結構設計，使本裝置在進行COsubgt;2/subgt;固定時效率高，降低了使用成本。

技術領域

本發明屬于循環流化床鍋爐技術領域，特別是涉及一種間歇式的循環流化床鍋爐底渣余熱回收耦合CO₂固定裝置。

背景技術

采用循環流化床鍋爐燃用煤時，爐膛底部會排出大量的高溫底渣，若不經冷卻直接排放，其底渣物理熱損失或高達10％以上，大幅降低了鍋爐效率。同時，常規的灰渣輸送機械可承受的溫度上限大多僅在150-300℃之間，這也增大了高溫底渣機械化運輸的困難度；

目前，常用的底渣冷卻裝置主要有滾筒冷渣器和流化床冷渣器，但兩者均存在一定的技術問題，且很難解決所回收底渣熱量的余熱利用問題。當采用滾筒冷渣器時，受自身結構和工作原理的限制，換熱后僅能得到100℃以下的凝結水，同時實際的底渣余熱回收利用率也只有10％左右。當底渣處理量較大時，需要大量的凝結水，會對汽機回熱系統造成顯著的影響，甚至還可能出現機組所有的凝結水量都不足以滿足底渣冷卻需求的情況。當采用流化床冷渣器時，吸熱后的流化風被送回至爐膛作為補充二次風使用，以提高鍋爐效率并能回收底渣中的細顆粒。然而，由于流化床冷渣器內的氣固混合特性較好，換熱系數高，因此換熱后的風溫通常不超過400℃，能量品質較低，致使底渣余熱回收利用率不高，且氣固濃度較大，回風管道磨損嚴重。此外，隨著底渣量的增大，流化床冷渣器所需的流化風量也相應增加，爐內氣固流動與燃燒傳熱所受的影響也增大，且仍存在全部二次風量都不足以滿足底渣冷卻需求的可能性；

中國發明專利201710238950.1公開了一種循環流化床鍋爐底渣余熱回收裝置。以再循環煙氣作為循環流化床鍋爐底渣的冷卻介質，在移動床換熱器內與高溫底渣顆粒進行直接接觸換熱，且采用多級水平串聯往復式布置，延長煙氣與底渣的接觸時間，最終獲得較高終溫的低含塵熱煙氣。然而，該裝置在處理平均粒徑較小的底渣顆粒時，床層阻力較大，系統能耗大幅提高，且寬篩分底渣顆粒在移動床內自由下落過程中易架橋堵塞；

中國發明專利201910102388.9公開了一種循環流化床鍋爐底渣余熱回收裝置。采用高溫底渣顆粒沖刷移動床豎管排的方式強化高溫底渣顆粒與管內冷卻空氣的間接換熱，同時利用變徑螺旋葉板的調節，與底渣顆粒自身重力實現底渣余熱裝置的連續運行。然而，該裝置主要依靠管壁的壁面傳熱，高溫底渣顆粒自上而下移動過程中徑向混合較差，貼近管壁處的底渣顆粒換熱效果較好，但遠離管壁處的底渣顆粒換熱效果較差，且在大型化中存在需要的管子數量多、底渣顆粒能否均勻分配等困難；另一方面底渣顆粒容易在管間堆積、架橋，產生堵塞，從而影響整個裝置的連續穩定運行；

此外，煤燃燒過程中會釋放大量的CO₂，當前工業捕集CO₂的手段主要有物理吸收法和化學吸附法，物理吸附法包括變壓吸附技術等，化學吸收法包括胺化合物吸收法、鈣基吸收劑法、鋰金屬氧化物法、膜分離技術、O₂/CO₂循環燃燒方式、化學鏈燃燒法及生物吸收法等。然而，由于常規的燃前捕集、燃后捕集和富氧燃燒技術存在建設成本高昂、系統效率損耗較高等問題，故基于鈣基吸收劑的化學鏈循環捕獲CO₂技術作為一種新興的低成本燃后碳捕獲技術而受到廣泛關注。目前，國內外研究學者主要采用氣固混合劇烈、反應速率快循環流化床或鼓泡流化床作為反應器，但存在系統較為復雜，物料流態化以及物料分離輸運等控制難度較高，吸收劑顆粒磨損等問題，同時鈣基吸收劑利用石灰石等含鈣基礦物在高溫下進行循環煅燒/碳酸化反應吸收二氧化碳，其反應溫度在600-800℃左右，需要額外補充熱量；