高效烟气再循环富氧燃烧系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及煤燃烧及碳减排环保技术领域，公开了一种高效烟气再循环富氧燃烧系统，包括锅炉、燃烧器和磨煤机，所述锅炉的尾部设置有省煤器，所述的燃烧器与锅炉的炉膛连通，燃烧器包括一次风通道和二次风通道，所述磨煤机的出口与燃烧器的一次风通道连通，所述省煤器的出口通过一次风循环管路与燃烧器的一次风通道连通；所述的一次风循环管路上设置有烟气换热器、第一注氧装置和用于使烟气内至少一部分水分冷凝的烟气冷却装置；所述省煤器的出口还通过二次风循环管路与燃烧器的二次风通道连通；所述的二次风循环管路上设置有第二注氧装置。本系统大大减少了净化设备所需处理的烟气量，从而减小了设备的投入规模，降低了初投资成本和运行费用。
【专利说明】
高效烟气再循环富氧燃烧系统
技术领域
[0001]本发明涉及煤燃烧及碳减排环保技术领域，尤其涉及煤粉燃烧系统，特别适用于富氧燃烧锅炉烟气循环燃烧系统。
【背景技术】
[0002]用于碳减排的富氧燃烧技术是在现有电站锅炉系统基础上，用高纯度的O2和CO2混合气代替常规的助燃空气，同时通过烟气再循环来获得富含80%以上体积浓度的CO2烟气，以较小的代价冷凝压缩后实现CO2的永久封存或资源化利用，较为容易实现大规模化0)2富集和减排，并且由于这种新型燃烧方式与现有电站燃烧方式在技术具有良好的承接性，也容易被电力行业接受。这种燃烧方式的主要特点是采用烟气再循环，以烟气中的CO2替代助燃空气中的氮气，与氧一起参与燃烧，这样可大幅度提高烟气中的CO2浓度，CO2无需额外分离即可利用和处理。
[0003]但富氧燃烧技术空分系统高能耗将直接降低电厂发电效率，一般认为，采用富氧燃烧技术的燃煤电站发电效率较常规电站低10%以上，供电煤耗的增加，使电厂的发电成本相应增加，损害了电厂经济效益，因此，抑制了电厂使用富氧燃烧技术的意愿。
[0004]如何降低富氧燃烧燃煤电站初投资，降低供电煤耗和电厂发电成本，直接关系到富氧燃烧技术的发展前景。申请公布号为:CN105509089A的中国专利仅解决了去除烟气中水分的问题，并未解决降低富养燃烧煤电站初投资、降低煤耗及发电成本的问题，其实际运用时，投入成本及运行费用较高。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种高效烟气再循环富氧燃烧系统，以降低富氧燃烧系统初投资和能耗，提高发电效率，同时防止硫氧化物、水蒸汽混入循环烟气中，使烟气中0)2浓度降低，影响CO2的捕集。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:高效烟气再循环富氧燃烧系统，包括锅炉、燃烧器和磨煤机，所述锅炉的尾部设置有省煤器，所述的燃烧器与锅炉的炉膛连通，燃烧器包括一次风通道和二次风通道，所述磨煤机的出口与燃烧器的一次风通道连通；由省煤器(4)出来的再循环烟气立即分为两组，一组再循环烟气经注氧后作为二次风送入所述二次风通道(22)，再进入炉膛(11)，另一组再循环烟气经除水、注氧、预热后送入磨煤机(3)的入口后作为一次风送入所述一次风通道(21)，再进入炉膛(11)。
[0007]所述省煤器的出口通过一次风循环管路与燃烧器的一次风通道连通;所述的一次风循环管路上设置有所述的磨煤机以及烟气换热器、第一注氧装置和烟气冷却装置;所述的烟气冷却装置用于使烟气内至少一部分水分冷凝。
[0008]所述的烟气换热器包括第一高温烟气入口、第一高温烟气出口、第一低温烟气入口、第一低温烟气出口；所述的第一高温烟气入口与省煤器的出口连通，所述的第一高温烟气出口与烟气冷却装置的入口连通，所述烟气冷却装置的出口与第一低温烟气入口连通，所述第一低温烟气出口与磨煤机的入口连通；
所述烟气冷却装置的出口侧还通过尾气处理管路与二氧化碳压缩纯化装置和/或烟囱连通；
所述省煤器的出口还通过二次风循环管路与燃烧器的二次风通道连通;所述的二次风循环管路上设置有第二注氧装置。
[0009]进一步的，所述省煤器的出口端设置有烟气分配装置，烟气分配装置用于分配省煤器出口处的烟气分别进入一次风循环管路和二次风循环管路的比例。
[0010]进一步的，所述的一次风循环管路上设置有第一引风机，二次风循环管路上设置有第二引风机。
[0011]进一步的，所述的二次风循环管路上还设置有旋风分离器，旋风分离器位于第二引风机的进气口一侧。
[0012]进一步的，所述旋风分离器的内壁覆有耐磨可塑料，耐磨可塑料通过焊接在旋风分离器壳体钢板上的Y型销钉固定。
[0013]进一步的，所述的第二注氧装置位于第二引风机的出气口一侧，且第二注氧装置设置有防静电保护装置。
[0014]进一步的，所述的一次风循环管路上还设置有脱硫装置，脱硫装置位于烟气冷却装置的进气口一侧;所述的第一引风机包括第一引风机a和第一引风机b，第一引风机a位于脱硫装置的进气口一侧，第一引风机b位于在烟气冷却装置的出气口一侧的一次风循环管路上O
[0015]进一步的，所述的一次风循环管路上还设置有GGH和电除尘器;所述的GGH包括第二高温烟气入口、第二高温烟气出口、第二低温烟气入口、第二低温烟气出口 ；所述的第二高温烟气入口与第一引风机a的出气口连通，第二高温烟气出口与脱硫装置的进气口连通，第二低温烟气入口与烟气冷却装置的出气口连通，第二低温烟气出口同时与第一引风机b的进气口、以及二氧化碳压缩纯化装置和/或烟囱连通;所述的电除尘器位于第一引风机a和烟气换热器的第一高温烟气出口之间。
[0016]进一步的，所述的第一注氧装置位于第一引风机b和烟气换热器的第一低温烟气入口之间。
[0017]本发明的有益效果是:(I)相比申请公布号为:CN105509089A的中国专利，本发明的富氧燃烧系统，由于从省煤器直接抽取了部分高温烟气进入二次风循环管路循环，所以进入后部(即本发明中的一次风循环管路)的烟气量大大减少，后续的烟气换热器以及其他一次风循环管路中的净化设备(包括烟气冷却装置、脱硫装置、电除尘器)所需处理的烟气量大大减少，从而较大程度减小了一次风循环管路中部件及设备的投入规模，降低了初投资成本和运行费用；(2)本发明的富氧燃烧系统，采用从省煤器的出口处抽取高温烟气进入二次风循环管路，抽取的循环烟气温度较高，一般为350 0C-450 0C，其燃烧稳定性好，热效率高；(3)—次风循环管路中，烟气经过脱硫装置和烟气冷却装置处理后，形成低温干烟气，脱硫、冷却处理后避免了富氧燃烧烟气再循环过程中硫氧化物、水蒸汽出现富集，可防止烟气中的硫氧化物、水蒸汽再次进入炉膛内对炉膛及锅炉系统的各管路造成损害，同时低温干烟气也可防止烟囱的低温腐蚀以及解决制粉系统煤粉干燥输送的问题；(4)在一次风循环管路中，低温干烟气经烟气换热器加热后形成干烟气，干烟气用作制粉系统煤粉干燥输送的流体介质，能有效保证煤粉的充分燃烧，进而有效控制锅炉排烟中CO2浓度富集到80%以上，利于煤粉燃烧后烟气中0)2的捕集。
【附图说明】
[0018]图1是本发明富氧燃烧系统的流程图；
图2是旋风分离器内壁耐磨可塑料固定的示意图；
图3是燃烧器呈四角切圆布置的示意图；
图4是燃烧器呈对冲布置的示意图；
图中标记为:1-锅炉，2-燃烧器，3-磨煤机，4-省煤器，5-烟气换热器，6-烟气冷却装置，7-第一注氧装置，8-尾气处理管路，9-二氧化碳压缩纯化装置，10-烟囱，11-炉膛，12-第二注氧装置，13-烟气分配装置，14-第二引风机，15-旋风分离器，16-脱硫装置，17-第一引风机a，18-第一引风机b，19-GGH，20-电除尘器，21-—次风通道，22-二次风通道，23-耐磨可塑料，24-旋风分离器壳体钢板，25-Y型销钉，26-高温受热面，51-第一高温烟气入口，52-第一高温烟气出口，53-第一低温烟气入口，54-第一低温烟气出口，191-第二高温烟气入口，192-第二高温烟气出口，193-第二低温烟气入口，194-第二低温烟气出口。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细介绍，但本发明的实施方式不限于此。
[0020]如图1所示，本发明的高效烟气再循环富氧燃烧系统，包括锅炉1、一次风循环管路和二次风循环管路。
[0021]所述的锅炉I设有燃烧器2，燃烧器2与锅炉I的炉膛11连通，所述的燃烧器2包括一次风通道21和二次风通道22，燃烧器2采用直流燃烧器，四角切圆或对冲布置，如图3和图4所示。所述锅炉I的尾部设有省煤器4。
[0022]所述省煤器4的出口通过一次风循环管路与燃烧器2的一次风通道21连通。所述的一次风循环管路上设置有用于热置换的烟气换热器5和GGH 19，烟气烟气换热器5包括第一高温烟气入口 51、第一高温烟气出口 52、第一低温烟气入口 53、第一低温烟气出口 54，GGH19包括第二高温烟气入口 191、第二高温烟气出口 192、第二低温烟气入口 193、第二低温烟气出口 194。一次风管路的连接流程如下，首先，省煤器4的出口与烟气换热器5的第一高温烟气入口 51连通，其次，第一高温烟气出口 52先后通过电除尘器20和第一引风机a 17后再与GGH 19的第二高温烟气入口 191连通，GGH 19的第二高温烟气出口 192先后通过脱硫装置16和烟气冷却装置6后再与GGH 19的第二低温烟气入口 193连通，GGH 19的第二低温烟气出口 194先后通过第一引风机b 18和第一注氧装置7后在与烟气换热器5的第一低温烟气入口53，烟气换热器5的第一低温烟气出口 54再与磨煤机3的入口连通，最后，磨煤机3的出口再与所述燃烧器2的一次风通道连通，煤粉在炉膛11内燃烧后再进入省煤器4，从而形成所述的一次风循环管路。其中，脱硫装置16用于脱除烟气中的SOx，防止烟气中的SOx随烟气循环而出现富集的问题，控制再循环烟气及排放烟气中SOx浓度在合适范围内，可防止后部的烟道或烟囱低温腐蚀;在脱硫装置16之后布置烟气冷却装置6，经脱硫装置16脱硫后的烟气再经烟气冷却装置6脱除烟气中的大部分水蒸汽后，可控制进入一次风循环管路中用于制粉系统煤粉干燥输送的再循环烟气中水蒸气含量在8%以内。
[0023]所述省煤器4的出口还通过二次风循环管路与燃烧器2的二次风通道22连通。省煤器4的出口依次通过旋风分离器15、第二引风机14和第二注氧装置12后与二次风通道22连通。其中，所述旋风分离器15为高效绝热式旋风分离器，如图2所示，其内壁覆有耐磨可塑料23，耐磨可塑料23通过焊接在旋风分离器壳体钢板24上的Y型销钉25固定;所述的第二引风机14为耐高温、耐磨的高温引风机，高效绝热式旋风分离器主要用于将烟气中的绝大部分飞灰分离出来，减少对第二引风机14和二次风循环管路的磨损;所述的第二注氧装置12设置有防静电保护装置。
[0024]为了分配省煤器4出口处的烟气分别进入一次风循环管路和二次风循环管路的比例，在靠近省煤器4的出口端设置有烟气分配装置13，烟气分配装置13控制进入一次风循环管路中的烟气量为净烟气量的45%-55%，进入二次风循环管路中的烟气量为净烟气量的40%-50%。
[0025]另外，为了捕集高浓度的⑶2以及尾气排放，所述GGH19的第二低温烟气出口 194还通过尾气处理管路8连接有二氧化碳压缩纯化装置9和烟囱10。
[0026]本发明的高效烟气再循环富氧燃烧系统运行时:通过第一引风机b18，从GGH 19的第二低温烟气出口 194抽取45%-55%的低温干烟气作为一次风循环烟气，该一次风循环烟气通过第一注氧装置7将燃烧所需的20% — 40%的氧气注入，再经过烟气换热器5将该循环烟气加热后，作为制粉系统煤粉干燥输送的流体介质，经燃烧器2的一次风通道21送入炉膛11燃烧。二次风循环中，通过第二引风机14从省煤器4出口抽取烟温为350°C — 450°C的高温烟气，该高温烟气经布置在第二引风机14之前的旋风分离器15除尘后，通过布置在第二引风机14出口侧的第二注氧装置12将燃烧所需的60% — 80%的氧气注入，并通过第二注氧装置12将氧气与循环烟气充分混合后送至燃烧器2的二次风通道22。燃烧产生的热烟气依次通过各级高温受热面26后，再经过省煤器4，并在省煤器4出口处40 %-50 %被抽入二次风循环管路，其余部分进入一次风循环管路依次经烟气换热器5、电除尘器20、第一引风机a17,GGH 19后，进入脱硫装置16脱除烟气中的SOx，经脱硫后的净烟气再通过烟气冷却装置6脱除烟气中的部分水分，使净烟气中的水蒸汽控制在8%以内，烟气冷却装置6除湿后的净烟气通过GGH 19加热后，其中的45% — 55%作为一次风循环烟气被第一引风机b 18抽走，其余部分送至二氧化碳压缩纯化装置9压缩纯化或通过烟囱10排入大气。
[0027]本高效烟气再循环富氧燃烧系统，采用从省煤器4出口直接抽取40%_50%的烟气作为二次风循环烟气，经旋风分离器15将烟气中的飞灰分离，然后再通过第二注氧装置12将氧注入，达到燃烧所需二次风氧浓度要求，再送入燃烧器2的二次风通道22 ο由于从省煤器4抽出的烟气温度约为350°C — 450°C，向其中注氧属高温注氧，第二注氧装置12需要采用特殊的防静电等防护措施，因此，设置防静电保护装置以避免在烟道内出现氧浓度过高，弓丨起爆燃、爆炸等安全问题。从省煤器4出口抽取的二次风循环烟气温度大致为350°C-450°C，燃烧稳定性好。另外，由于部分烟气被抽走后，进入一次风循环的烟气量大大减少(约为常规锅炉的70%)，因此，减少了排烟热损失，同时后续的烟气净化系统所需处理的烟气量较少，较大程度减小了后续烟气净化系统的规模，降低了初投资成本和运行费用。
【主权项】
1.高效烟气再循环富氧燃烧系统，包括锅炉(I)、燃烧器(2)和磨煤机(3)，所述锅炉(I)的尾部设置有省煤器(4)，所述的燃烧器(2)与锅炉(I)的炉膛(11)连通，燃烧器(2)包括一次风通道(21)和二次风通道(22)，所述磨煤机(3)的出口与燃烧器(2)的一次风通道(21)连通，其特征在于:由省煤器(4)出来的再循环烟气立即分为两组，一组再循环烟气经注氧后作为二次风送入所述二次风通道(22)，再进入炉膛(11)，另一组再循环烟气经除水、注氧、预热后送入磨煤机(3)的入口后作为一次风送入所述一次风通道(21)，再进入炉膛(11)。2.根据权利要求1所述的高效烟气再循环富氧燃烧系统，其特征在于:所述省煤器(4)的出口通过一次风循环管路与燃烧器(2)的一次风通道(21)连通;所述的一次风循环管路上设置有所述的磨煤机(3)以及烟气换热器(5)、第一注氧装置(7)和烟气冷却装置(6); 所述的烟气换热器(5)包括第一高温烟气入口(51)、第一高温烟气出口(52)、第一低温烟气入口(53)、第一低温烟气出口(54);所述的第一高温烟气入口(51)与省煤器(4)的出口连通，所述的第一高温烟气出口(52)与烟气冷却装置(6)的入口连通，所述烟气冷却装置(6)的出口与第一低温烟气入口(53)连通，所述第一低温烟气出口(54)与磨煤机(3)的入口连通； 所述烟气冷却装置(6)的出口侧还通过尾气处理管路(8)与二氧化碳压缩纯化装置(9)和/或烟囱(10)连通； 所述省煤器(4)的出口还通过二次风循环管路与燃烧器(2)的二次风通道(22)连通;所述的二次风循环管路上设置有第二注氧装置(12)。3.根据权利要求2所述的高效烟气再循环富氧燃烧系统，其特征在于:所述省煤器(4)的出口端设置有烟气分配装置(13)，烟气分配装置(13)用于分配省煤器(4)出口处的烟气分别进入一次风循环管路和二次风循环管路的比例。4.根据权利要求3所述的高效烟气再循环富氧燃烧系统，其特征在于:所述的一次风循环管路上设置有第一引风机，二次风循环管路上设置有第二引风机(14)。5.根据权利要求4所述的高效烟气再循环富氧燃烧系统，其特征在于:所述的二次风循环管路上还设置有旋风分离器(15)，旋风分离器(15)位于第二引风机(14)的进气口一侧。6.根据权利要求5所述的高效烟气再循环富氧燃烧系统，其特征在于:所述旋风分离器(15)的内壁覆有耐磨可塑料(23)，耐磨可塑料(23)通过焊接在旋风分离器壳体钢板(24)上的Y型销钉(25)固定。7.根据权利要求5所述的高效烟气再循环富氧燃烧系统，其特征在于:所述的第二注氧装置(12)位于第二引风机(14)的出气口一侧，且第二注氧装置(12)设置有防静电保护装置。8.根据权利要求7所述的高效烟气再循环富氧燃烧系统，其特征在于:所述的一次风循环管路上还设置有脱硫装置(16)，脱硫装置(16)位于烟气冷却装置(6)的进气口一侧;所述的第一引风机包括第一引风机a( 17)和第一引风机b( 18)，第一引风机a( 17)位于脱硫装置(16)的进气口一侧，第一引风机b(18)位于在烟气冷却装置(6)的出气口一侧的一次风循环管路上。9.根据权利要求8所述的高效烟气再循环富氧燃烧系统，其特征在于:所述的一次风循环管路上还设置有GGH(19)和电除尘器(20);所述的GGH(19)包括第二高温烟气入口(191)、第二高温烟气出口(192)、第二低温烟气入口(193)、第二低温烟气出口(194);所述的第二高温烟气入口(191)与第一引风机a( 17)的出气口连通，第二高温烟气出口(192)与脱硫装置(16)的进气口连通，第二低温烟气入口(193)与烟气冷却装置(6)的出气口连通，第二低温烟气出口(194)同时与第一引风机b(18)的进气口、以及二氧化碳压缩纯化装置(9)和/或烟囱(10)连通;所述的电除尘器(20)位于第一引风机a(17)和烟气换热器(5)的第一高温烟气出口(52)之间。10.根据权利要求8所述的高效烟气再循环富氧燃烧系统，其特征在于:所述的第一注氧装置(7)位于第一引风机b(18)和烟气换热器(5)的第一低温烟气入口(53)之间。
【文档编号】F23C9/06GK106090895SQ201610608070
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月29日 公开号201610608070.4, CN 106090895 A, CN 106090895A, CN 201610608070, CN-A-106090895, CN106090895 A, CN106090895A, CN201610608070, CN201610608070.4
【发明人】毛宇, 陈灿, 胡修奎, 霍锁善
【申请人】东方电气集团东方锅炉股份有限公司