煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，为解决煤粉锅炉在应用过程中对环境造成污染的问题，同时达到节能、减排效果。该系统包括：锅炉，装设纯氧燃烧器，燃烧器上安装燃料喷枪、二次氧枪，燃料喷枪连接有煤粉输送管道；还原炉，通过第一烟气管道连接锅炉；第一烟气管道，装设烟气储罐、第一烟气阀组；第二烟气管道，连接在烟气储罐上，装设第二烟气阀组，第二烟气管道与煤粉输送管道之间连接下料装置；一次氧管道，连接在煤粉输送管道上，装设一次氧阀站；二次氧管道，连接在二次氧枪上，装设二次氧阀站；自控装置，包括PLC上位机，锅炉、下料装置、第二烟气阀组、一次氧阀站、二次氧阀站均与PLC上位机连接。
【专利说明】
煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及煤燃烧技术领域，尤其是涉及一种煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统。
【背景技术】
[0002]煤粉燃烧技术及与其相应的系统，在我国的应用范围比较广，煤粉燃烧技术的核心装置为燃烧锅炉。现有技术中，燃烧锅炉中所需的粉状燃料多采用压缩空气进行输送，粉状燃料与空气在锅炉内混合并燃烧。
[0003]上述采用压缩空气作为输送气的方法存在以下缺陷:首先，空气中氮气的比例占78%，粉状燃料与空气在锅炉内混合并燃烧，锅炉内的温度极高，在大于1200°C的情况下，空气中的氮气与氧气发生反应，产生多种氮氧化物，氮氧化物的存在，使得该种方法不满足环保标准与要求，而且，燃烧产生的大量二氧化碳气体的排放，导致温室效应的出现;其次，氮气被加热后，随锅炉燃烧产生的烟气一同被排放，空气中氮气的含量较高，被排放的氮气所具有的热能较高，大量热能流失，造成系统整体的能量损失严重;再次，除了氧气，空气中含有其他多种气体，且其他多种气体的比重较高，而锅炉内粉状燃料燃烧所需气体为氧气，空气助燃方式很难使粉状燃料充分燃烧，致使能源原料的严重浪费。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，以解决煤粉锅炉在应用过程中对环境造成污染的问题，同时达到节能、减排的效果。
[0005]为达到上述目的，本实用新型实施例采用以下技术方案:
[0006]—种煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，包括:
[0007]锅炉，其上装设有纯氧燃烧器，所述纯氧燃烧器上安装有燃料喷枪、二次氧枪，所述燃料喷枪上连接有煤粉输送管道；
[0008]二氧化碳还原炉，与所述锅炉通过第一烟气管道连接；
[0009]所述第一烟气管道，其上装设有烟气储罐、第一烟气阀组，所述烟气储罐靠近所述锅炉，所述第一烟气阀组靠近所述还原炉；
[0010]第二烟气管道，连接在所述烟气储罐上，其上装设有第二烟气阀组，所述第二烟气管道与所述煤粉输送管道之间连接有下料装置；
[0011 ] —次氧管道，其出口端连接在所述煤粉输送管道上，其上装设有一次氧阀站；
[0012]二次氧管道，其出口端连接在所述二次氧枪上，其上装设有二次氧阀站；
[0013]自控装置，包括PLC上位机，所述锅炉、所述下料装置、所述第二烟气阀组、所述一次氧阀站、所述二次氧阀站分别与所述PLC上位机连接，使用时，通过所述PLC上位机控制所述锅炉、所述下料装置、所述第二烟气阀组、所述一次氧阀站、所述二次氧阀站。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述下料装置包括:自上而下依次连接的粉料罐、双螺旋称重装置、双曲线混合喷射器，所述第二烟气管道与所述煤粉输送管道通过所述双曲线混合喷射器连接;且设，所述锅炉上装设有第二热电偶，所述双螺旋称重装置、所述第二热电偶均与所述PLC上位机连接。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进，所述一次氧阀站包括:装设在所述一次氧管道上，自其入口端至出口端依次排列的截止阀、第一压力表、稳压阀、第一压力变送器、第一热电偶、第一流量计、第一调节阀、第一切断阀、第二压力变送器，所述第一流量计、第一调节阀均与所述PLC上位机连接。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进，所述二次氧阀站包括:装设在所述二次氧管道上，自其入口端至出口端依次排列的第二流量计、第二调节阀、第二切断阀和第三压力变送器，所述第二流量计、第二调节阀均与所述PLC上位机连接;且设，所述二次氧管道的入口端连接在所述第一热电偶与所述第一流量计之间的所述一次氧管道上，所述一次氧管道的出口端连接在靠近所述燃料喷枪的所述煤粉输送管道上。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进，所述第一烟气管道上，自所述锅炉至所述还原炉依次装设有第一高压风机、烟气处理装置、所述烟气储罐、第二高压风机。
[0018]进一步地，所述第一烟气阀组包括:装设在所述第一烟气管道上，自所述锅炉至所述还原炉依次排列的第一蝶阀、第二压力表和第三流量计，其中，所述第一蝶阀位于所述烟气储罐与所述第二高压风机之间，所述第二压力表和所述第三流量计位于所述第二高压风机和所述还原炉之间。
[0019]作为上述技术方案的进一步改进，所述第二烟气阀组包括:装设在所述第二烟气管道上，自所述烟气储罐至所述双曲线混合喷射器依次排列的第二蝶阀、第三压力表、第四流量计和第三调节阀，所述第四流量计、第三调节阀均与所述PLC上位机连接。
[0020]进一步地，所述第二烟气管道上还装设有第三高压风机，所述第三高压风机位于所述第二蝶阀与所述第三压力表之间。
[0021]作为上述技术方案的进一步改进，所述燃料喷枪与所述二次氧枪相互平行，且所述燃料喷枪位于所述二次氧枪的上方。
[0022]作为上述技术方案的进一步改进，使用时，设置所述第三高压风机的压力范围为30-100KPa。
[0023]作为上述技术方案的进一步改进，使用时，设置所述第二烟气管道中的烟气量占总烟气量的1 % -70 %，所述锅炉中氧气量与煤粉量的比值介于1-1.5之间，且
[0024]所述锅炉中，一次氧量占总氧气量的10%-30 %，二次氧量占总氧气量的70 % -90%。
[0025]作为上述技术方案的进一步改进，所述还原炉的上方连接有还原碳进料装置，所述还原炉的侧壁上开设有氧气输入口、一氧化碳输出口，以及与所述第一烟气管道连接的烟气输入口，所述氧气输入口位于所述烟气输入口的上方，使用时，所述还原炉中氧气含量与烟气含量的体积比介于0.25-0.5之间。
[0026]本实用新型提供的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，由于该系统包括有第一烟气管道和第二烟气管道，锅炉内燃烧所产生的烟气(主要成分为二氧化碳)到达烟气储罐，烟气储罐中的一部分烟气进入第二烟气管道，第二烟气管道与煤粉输送管道之间连接有下料装置，巧妙利用烟气输送煤粉原料，使烟气得以循环利用;烟气储罐中的另一部分烟气，经过第一烟气管道进入二氧化碳还原炉，在二氧化碳还原炉中，二氧化碳被还原为一氧化碳，高纯度的一氧化碳还原气体具有多种用途，可作为其它锅炉燃料，也可用于燃气发电，还可作为化工原料使用。
[0027]现有技术中，采用压缩空气作为粉状燃料的输送气，由于空气中氮气的比例占78%，粉状燃料与空气在锅炉内混合并燃烧，在大于1200°C的情况下，空气中的氮气与氧气发生反应，产生多种氮氧化物，氮氧化物的存在，使得该种方法不满足环保标准与要求，或者，燃烧产生的大量二氧化碳气体的排放，导致温室效应的出现；；其次，氮气被加热后，随锅炉燃烧产生的烟气一同被排放，空气中氮气的含量较高，被排放的氮气所具有的热能较高，大量热能流失，造成系统整体的能量损失严重;再次，除了氧气，空气中含有其他多种气体，且其他多种气体的比重较高，而锅炉内粉状燃料燃烧所需气体为氧气，空气助燃方式很难使粉状燃料充分燃烧，致使能源原料的严重浪费。相比于现有技术，本实用新型提供的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，一方面，充分回收利用锅炉内产生的烟气，将该烟气作为粉状燃料的输送气进行循环利用，取代利用压缩空气作为输送气的方法，即避免了压缩空气中的高含量氮气所带来的一系列问题，比如产生氮氧化物致使无法满足环保标准与要求、高含量氮气具有的热量流失致使系统能量损失严重、或者致使粉状燃料燃烧不充分致使能源原料的严重浪费等一系列问题;另一方面，设置二氧化碳还原炉，将烟气中的部分二氧化碳产物进行还原，还原为具有多种用途且不会造成温室效应的一氧化碳气体;在上述基础上，利用PLC上位机自动调节烟气的压力和流量，以及氧气的压力和流量，利用双螺旋称重装置对粉状燃料进行自动称重，使烟气、氧气及粉状燃料的比例最优化搭配，在保证达到环境标准及要求的前提下，实现最大程度地节省能源和原料的目的。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本实用新型实施例提供的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统的示意图。
[0030]附图标记:
[0031 ] 1-锅炉，11-纯氧燃烧器，I Ia-燃料喷枪，I Ib-二次氧枪；
[0032]2-还原炉，21-氧气输入口，22-—氧化碳输出口；
[0033]3-—次氧管道，31-截止阀，32-第一压力表，33-稳压阀，34-第一压力变送器，35-第一热电偶，36-第一流量计，37-第一调节阀，38-第一切断阀，39-第二压力变送器；
[0034]4-二次氧管道，41-第二流量计，42-第二调节阀，43-第二切断阀，44-第三压力变送器；
[0035]5-第一烟气管道，51-第一高压风机，52-烟气处理装置，53-烟气储罐，54-第一蝶阀，55-第二高压风机，56-第二压力表，57-第三流量计；
[0036]6-第二烟气管道，61-第二蝶阀，62-第三高压风机，63-第三压力表，64-第四流量计，65-第三调节阀；
[0037]7-下料装置，71-粉料罐、72-双螺旋称重装置、73-双曲线混合喷射器；
[0038]8-煤粉输送管道。
【具体实施方式】
[0039]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0040]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0041]图1为本实用新型实施例提供的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统的示意图，请参阅图1，本实用新型实施例提供的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，包括:
[0042]锅炉I，其上装设有纯氧燃烧器11，所述纯氧燃烧器11上安装有燃料喷枪11a、二次氧枪I Ib，所述燃料喷枪I Ia上连接有煤粉输送管道8;
[0043]二氧化碳还原炉2，与所述锅炉I通过第一烟气管道5连接；
[0044]所述第一烟气管道5，其上装设有烟气储罐53、第一烟气阀组，所述烟气储罐53靠近所述锅炉I，所述第一烟气阀组靠近所述还原炉2;
[0045]第二烟气管道6，连接在所述烟气储罐53上，其上装设有第二烟气阀组，所述第二烟气管道6与所述煤粉输送管道8之间连接有下料装置7;
[0046]一次氧管道3，其出口端连接在所述煤粉输送管道8上，其上装设有一次氧阀站；
[0047]二次氧管道4，其出口端连接在所述二次氧枪I Ib上，其上装设有二次氧阀站；
[0048]自控装置，包括PLC上位机，所述锅炉1、所述下料装置7、所述第二烟气阀组、所述一次氧阀站、所述二次氧阀站分别与所述PLC上位机连接，使用时，通过所述PLC上位机控制所述锅炉1、所述下料装置7、所述第二烟气阀组、所述一次氧阀站、所述二次氧阀站。
[0049]本实用新型提供的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，由于该系统包括有第一烟气管道和第二烟气管道，锅炉内燃烧所产生的烟气(主要成分为二氧化碳)到达烟气储罐，烟气储罐中的另一部分烟气进入第二烟气管道，第二烟气管道与煤粉输送管道之间连接有下料装置，巧妙利用烟气输送煤粉原料，使烟气得以循环利用;烟气储罐中的另一部分烟气，经过第一烟气管道进入二氧化碳还原炉，在二氧化碳还原炉中，二氧化碳被还原为一氧化碳，高纯度的一氧化碳还原气体具有多种用途，可作为其它锅炉燃料，也可用于燃气发电，还可作为化工原料使用。
[0050]现有技术中，采用压缩空气作为粉状燃料的输送气，由于空气中氮气的比例占78%，粉状燃料与空气在锅炉内混合并燃烧，在大于1200°C的情况下，空气中的氮气与氧气发生反应，产生多种氮氧化物，氮氧化物的存在，使得该种方法不满足环保标准与要求，或者，燃烧产生的大量二氧化碳气体的排放，导致温室效应的出现；；其次，氮气被加热后，随锅炉燃烧产生的烟气一同被排放，空气中氮气的含量较高，被排放的氮气所具有的热能较高，大量热能流失，造成系统整体的能量损失严重;再次，除了氧气，空气中含有其他多种气体，且其他多种气体的比重较高，而锅炉内粉状燃料燃烧所需气体为氧气，空气助燃方式很难使粉状燃料充分燃烧，致使能源原料的严重浪费。
[0051]相比于现有技术，本实用新型提供的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，一方面，充分回收利用锅炉内产生的烟气，将该烟气作为粉状燃料的输送气进行循环利用，取代利用压缩空气作为输送气的方法，即避免了压缩空气中的高含量氮气所带来的一系列问题，比如产生氮氧化物致使无法满足环保标准与要求、高含量氮气具有的热量流失致使系统能量损失严重、或者致使粉状燃料燃烧不充分致使能源原料的严重浪费等一系列问题；另一方面，设置二氧化碳还原炉，将烟气中的部分二氧化碳产物进行还原，还原为具有多种用途且不会造成温室效应的一氧化碳气体;在上述基础上，利用PLC上位机自动调节烟气的压力和流量，以及氧气的压力和流量，利用双螺旋称重装置对粉状燃料进行自动称重，使烟气、氧气及粉状燃料的比例最优化搭配，在保证达到环境标准及要求的前提下，实现最大程度地节省能源和原料的目的。
[0052]需要说明的是，上述纯氧燃烧器上还安装有点火枪、高能点火器、火焰检测器，三者均靠近燃料喷枪设置。
[0053]以下针对本实用新型所提供系统的进一步改进方案及其运行过程进行详细描述。
[0054]具体地，请继续参阅图1，所述下料装置7包括:自上而下依次连接的粉料罐71、双螺旋称重装置72、双曲线混合喷射器73，所述第二烟气管道6与所述煤粉输送管道8通过所述双曲线混合喷射器73连接;且设，所述锅炉I上还装设有第二热电偶，所述双螺旋称重装置72、所述第二热电偶均与所述PLC上位机连接。其中，上述双曲线混合喷射器上设有上端口、水平左端口、水平有端口，双螺旋称重装置与双曲线混合喷射器的上端口连接，第二烟气管道与双曲线混合喷射器的水平左端口连接，煤粉输送管道与双曲线混合喷射器的水平右端口连接。使用时，来自双曲线混合喷射器上端口粉状燃料与来自双曲线混合喷射器的水平左端口的高压烟气，在双曲线混合喷射器的水平右端口形成两相流，该两相流在煤粉输送管道中与一次氧混合进入锅炉，在锅炉内，一次氧与燃料充分接触，点火器自动点火成功后，粉状燃料快速燃烧，保证锅炉根部的火焰稳定。
[0055]请继续参阅图1，作为上述技术方案的进一步改进，所述一次氧阀站包括:装设在所述一次氧管道3上，自其入口端至出口端依次排列的截止阀31、第一压力表32、稳压阀33、第一压力变送器34、第一热电偶35、第一流量计36、第一调节阀37、第一切断阀38、第二压力变送器39，所述第一流量计36、第一调节阀37均与所述PLC上位机连接。如此，PLC上位机可根据第二热电偶所反馈的温度信号，对一次氧阀站进行控制，以调节一次氧的供给量。
[0056]请继续参阅图1，作为上述技术方案的进一步改进，所述二次氧阀站包括:装设在所述二次氧管道4上，自其入口端至出口端依次排列的第二流量计41、第二调节阀42、第二切断阀43和第三压力变送器44，所述第二流量计41、第二调节阀42均与所述PLC上位机连接;如此，PLC上位机可根据第二热电偶所反馈的温度信号，对二次氧阀站进行控制，以调节二次氧的供给量。在上述改进方案的基础上，且设，所述二次氧管道的入口端连接在所述第一热电偶与所述第一流量计之间的所述一次氧管道上，所述一次氧管道3的出口端连接在靠近所述燃料喷枪I Ia的所述煤粉输送管道8上。
[0057]请继续参阅图1，作为上述技术方案的进一步改进，所述第一烟气管道5上，自所述锅炉I至所述还原炉2依次装设有第一高压风机51、烟气处理装置52、所述烟气储罐53、第二高压风机55。
[0058]请继续参阅图1，进一步地，所述第一烟气阀组包括:装设在所述第一烟气管道5上，自所述锅炉I至所述还原炉2依次排列的第一蝶阀54、第二压力表56和第三流量计57，其中，所述第一蝶阀54位于所述烟气储罐53与所述第二高压风机55之间，所述第二压力表56和所述第三流量计57位于所述第二高压风机55和所述还原炉2之间。
[0059]请继续参阅图1，作为上述技术方案的进一步改进，所述第二烟气阀组包括:装设在所述第二烟气管道6上，自所述烟气储罐53至所述双曲线混合喷射器73依次排列的第二蝶阀61、第三压力表63、第四流量计64和第三调节阀65，所述第四流量计64、第三调节阀65均与所述PLC上位机连接。如此，PLC上位机可根据第二热电偶所反馈的温度信号，以及原始的第二烟气输送量与粉状燃料量的比例数据，对第二烟气输送量及粉状燃料供给量进行重新调节，以满足此时锅炉内燃烧需求。
[0060]请继续参阅图1，进一步地，所述第二烟气管道6上还装设有第三高压风机62，所述第三高压风机62位于所述第二蝶阀61与所述第三压力表63之间，以便在第一烟气管道中形成高压烟气，利于煤粉输送。
[0061]基于以上改进方案，本实用新型实施例中的PLC上位机在使用过程中，通过控制锅炉、一次氧阀站、二次氧阀站、第二烟气阀组、下料装置等，可控制一次氧管道、二次氧管道、第二烟气管道的导通与截止，以及控制上述管道中气体的的流量变化，同时，可控制下料装置的开启、关闭及称重过程，可控制锅炉的开启、关闭及点火过程。
[0062]具体地，使用时，PLC上位机可根据第二热电偶所反馈的温度信号，以及原始的第二烟气输送量与粉状燃料量的比例数据，对输送烟气量及粉状燃料供给量进行重新调节，同时，PLC上位机可根据第二热电偶所反馈的温度信号，以及一次氧供给量和二次氧供给量的比例数据，对一次氧供给量和二次氧供给量进行重新调节；同时，PLC上位机可根据第二热电偶所反馈的温度信号，以及原始的总氧气量和燃料总供给量比例数据，对总氧气供给量进行重新调节；同时，PLC上位机可根据第二热电偶所反馈的温度信号，以及第二烟气量和总进气量比例数据，对第一烟气的供给量进行重新调节，以满足此时锅炉内燃烧的需求，烟气储罐储罐中剩余的烟气全部通过第一烟气管道进入还原炉中。
[0063]作为上述技术方案的进一步改进，所述燃料喷枪与所述二次氧枪相互平行，且所述燃料喷枪位于所述二次氧枪的上方，以便于二次氧从二次氧枪中高速喷出迅速掺混在周围烟气中，使氧气浓度得到稀释，稀释后的氧气继续与煤粉逐级掺混燃烧，扩大锅炉内的火焰覆盖面，使得锅炉内的温度均匀分布，防止局部温度过高。
[0064]在上述煤粉锅炉多氧燃烧烟气再循环系统的整个流程中，PLC上位机根据锅炉内燃烧的实时实际需求，对锅炉内的燃料供给量、烟气供给量及氧气供给量进行实时调节，以满足其要求，本实用新型实施例中，设置其要求为:使用时，所述第三高压风机的压力范围为30-100KPa;所述第二烟气管道中的烟气量占总烟气量的10%-70%，所述锅炉中氧气量与煤粉量的比值介于1-1.5之间，且，所述锅炉中，一次氧量占总氧气量的10%-30%，二次氧量占总氧气量的70%-90%。
[0065]作为上述技术方案的进一步改进，所述还原炉2的上方连接有还原碳进料装置，所述还原炉的侧壁上开设有氧气输入口 21、一氧化碳输出口 22，以及与所述第一烟气管道连接的烟气输入口，所述氧气输入口21位于所述烟气输入口的上方，使用时，所述还原炉中氧气含量与烟气含量的体积比介于0.25-0.5之间，以使来自烟气储罐的烟气中的二氧化碳得到最大程度的还原，实现二氧化碳零排放的目的。
[0066]具体地，本实用新型实施例提供的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统在运行时包括以下三个阶段:
[0067]启炉阶段:检查自动控制系统、一次氧管道及装设于其上的阀站、二次氧管道及装设于其上的阀站是否正常，检查纯氧燃烧器及其上的燃料喷枪、二次氧枪、点火枪、高能点火器、火焰检测器是否正常，检查第一烟气管道及装设于其上的各个部件及阀站、第二烟气管道及装设于其上的各个部件及阀站，以及还原炉是否正常，检查下料装置、煤粉输送管道是否正常，在上述检查程序均进行完毕并确定正常的情况下，开始启炉点火;通过自控装置开启一次氧管道，使其导通，通过一次氧管道向锅炉内输送一次氧，并向锅炉内提供点火燃料，点火燃料可以为天然气，也可以为燃油，高能点火器自动点火，使点火燃料与一次氧混合并燃烧，在锅炉底部形成稳定火焰;通过自控装置开启二次氧管道，PLC上位机根据点火燃料的供给量及预设炉温等参数信息，自动调节一次氧和二次氧的流量;通过自控装置开启第一烟气管道、第二烟气管道、下料装置及二氧化碳还原炉的烟气输入口及氧气输入口，，待煤粉燃烧稳定后，停止点火燃料的供给，自控装置的PLC上位机的界面上，设有燃料总量与氧气总量比值输入模块、一次氧与二次氧比值输入模块及二氧化碳还原炉内烟气量与氧气量比值输入模块，操作人员在PLC上位机的界面上输入所需输入的比例数值，PLC上位机根据所输入的比例数值进行相应的PID运算，控制现场对应的调节阀自动调整燃料总量与总氧气量的比例、一次氧与二次氧流量的比例、第一烟气流量与第二烟气流量的比例，以及二氧化碳还原炉中烟气量与氧气量的比例，将调节所获得的比例值与流量计的反馈值进行比较，以达到最佳的比例关系。
[0068]烟气循环阶段:此阶段中，进入第二烟气管道中的烟气量占总烟气量的10%-70%，其上的第三高压风机可将其中的烟气增压至30-100kPa，高压烟气通过双曲线混合喷射器时，高速气体射流带动煤粉产生均匀的两相流，将粉状燃料输送至纯氧燃烧器;该两相流经过煤粉输送管道时，与一次氧相遇混合，混合物通过燃料喷枪进入纯氧燃烧器，煤粉与一次氧混合燃烧，并在锅炉底部形成稳定火焰，二次氧从二次氧枪中高速喷出迅速掺混在周围烟气中，使氧气浓度得到稀释，稀释后的氧气继续与煤粉逐级掺混燃烧，扩大锅炉内的火焰覆盖面，使得锅炉内的温度均匀分布，防止局部温度过高;PLC上位机根据锅炉内总氧气量与煤粉的氧燃比值大小控制煤粉和总氧气量的流量大小，并根据一次氧和二次氧的预设比值控制一次氧和二次氧的流量大小，其中，上述氧燃比根据煤粉量进行设定，本实用新型实施例中，作为最优选的方案，设置氧气与煤粉流量比例设定值介于1-1.5之间，在此前提下，优选地，设定一次氧量占总氧量的10 %-30 %，二次氧量占总氧量的70 %-90%,具体地，自控装置的PLC上位机的界面上，设有燃料总量与氧气总量比值输入模块、一次氧与二次氧比值输入模块及二氧化碳还原炉内烟气量与氧气量比值输入模块，操作人员在PLC上位机的界面上输入所需输入的比例数值，PLC上位机根据所输入的比例数值进行相应的PID运算，控制现场对应的调节阀自动调整燃料总量与总氧气量的比例、一次氧与二次氧流量的比例、第一烟气流量与第二烟气流量的比例，以及二氧化碳还原炉中烟气量与氧气量的比例，将调节所获得的比例值与流量计的反馈值进行比较，以达到最佳的比例关系。
[0069]烟气还原阶段:烟气储罐中进入第一烟气管道的烟气，被送入二氧化碳还原炉中与碳发生还原反应，产生还原气体，即一氧化碳气体;烟气沿环状均匀通入二氧化碳还原炉的中部，通过还原炉侧壁上的氧气输入口向还原炉通入氧气，通过位于还原炉上方的还原碳装置为还原炉提供碳原料，还原炉中的氧气含量与烟气含量的体积比介于0.25-0.5之间，产生的一氧化碳还原气体由一氧化碳出口排出，该一氧化碳还原气体浓度大于95%，需要说明的是，一氧化碳出口设置在还原炉的侧壁下部，且与氧气输入口、烟气输入口的位置相对，高纯度的一氧化碳还原气体具有多种用途，可作为其它锅炉燃料，也可用于燃气发电，还可作为化工原料使用。
[0070]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0071]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，其特征在于，包括: 锅炉，其上装设有纯氧燃烧器，所述纯氧燃烧器上安装有燃料喷枪、二次氧枪，所述燃料喷枪上连接有煤粉输送管道； 二氧化碳还原炉，与所述锅炉通过第一烟气管道连接； 所述第一烟气管道，其上装设有烟气储罐、第一烟气阀组，所述烟气储罐靠近所述锅炉，所述第一烟气阀组靠近所述还原炉； 第二烟气管道，连接在所述烟气储罐上，其上装设有第二烟气阀组，所述第二烟气管道与所述煤粉输送管道之间连接有下料装置； 一次氧管道，其出口端连接在所述煤粉输送管道上，其上装设有一次氧阀站； 二次氧管道，其出口端连接在所述二次氧枪上，其上装设有二次氧阀站； 自控装置，包括PLC上位机，所述锅炉、所述下料装置、所述第二烟气阀组、所述一次氧阀站、所述二次氧阀站分别与所述PLC上位机连接，使用时，通过所述PLC上位机控制所述锅炉、所述下料装置、所述第二烟气阀组、所述一次氧阀站、所述二次氧阀站。2.根据权利要求1所述的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，其特征在于， 所述下料装置包括:自上而下依次连接的粉料罐、双螺旋称重装置、双曲线混合喷射器，所述第二烟气管道与所述煤粉输送管道通过所述双曲线混合喷射器连接； 所述锅炉上装设有第二热电偶，所述双螺旋称重装置、所述第二热电偶均与所述PLC上位机连接。3.根据权利要求2所述的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，其特征在于， 所述一次氧阀站包括:装设在所述一次氧管道上，自其入口端至出口端依次排列的截止阀、第一压力表、稳压阀、第一压力变送器、第一热电偶、第一流量计、第一调节阀、第一切断阀、第二压力变送器，所述第一流量计、第一调节阀均与所述PLC上位机连接。4.根据权利要求3所述的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，其特征在于， 所述二次氧阀站包括:装设在所述二次氧管道上，自其入口端至出口端依次排列的第二流量计、第二调节阀、第二切断阀和第三压力变送器，所述第二流量计、第二调节阀均与所述PLC上位机连接； 所述二次氧管道的入口端连接在所述第一热电偶与所述第一流量计之间的所述一次氧管道上，所述一次氧管道的出口端连接在靠近所述燃料喷枪的所述煤粉输送管道上。5.根据权利要求4所述的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，其特征在于， 所述第一烟气管道上，自所述锅炉至所述还原炉依次装设有第一高压风机、烟气处理装置、所述烟气储罐、第二高压风机； 所述第一烟气阀组包括:装设在所述第一烟气管道上，自所述锅炉至所述还原炉依次排列的第一蝶阀、第二压力表和第三流量计，其中， 所述第一蝶阀位于所述烟气储罐与所述第二高压风机之间，所述第二压力表和所述第三流量计位于所述第二高压风机和所述还原炉之间。6.根据权利要求5所述的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，其特征在于， 所述第二烟气阀组包括:装设在所述第二烟气管道上，自所述烟气储罐至所述双曲线混合喷射器依次排列的第二蝶阀、第三压力表、第四流量计和第三调节阀，所述第四流量计、第三调节阀均与所述PLC上位机连接； 所述第二烟气管道上还装设有第三高压风机，所述第三高压风机位于所述第二蝶阀与所述第三压力表之间。7.根据权利要求6所述的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，其特征在于， 所述燃料喷枪与所述二次氧枪相互平行，且所述燃料喷枪位于所述二次氧枪的上方。8.根据权利要求7所述的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，其特征在于， 使用时，所述第三高压风机的压力范围为30-100KPa。9.根据权利要求8所述的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，其特征在于， 使用时，所述第二烟气管道中的烟气量占总烟气量的10%_70%，所述锅炉中氧气量与煤粉量的比值介于1-1.5之间，且， 所述锅炉中，一次氧量占总氧气量的10 %-30 %，二次氧量占总氧气量的70 %-90 %。10.根据权利要求9所述的煤粉锅炉纯氧燃烧无氮无二氧化碳排放的系统，其特征在于， 所述还原炉的上方连接有还原碳进料装置，所述还原炉的侧壁上开设有氧气输入口、一氧化碳输出口，以及与所述第一烟气管道连接的烟气输入口，所述氧气输入口位于所述烟气输入口的上方，使用时，所述还原炉中氧气含量与烟气含量的体积比介于0.25-0.5之间。
【文档编号】F23C7/00GK205480958SQ201620103112
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】王立臣
【申请人】王立臣