一种煤粉富氧燃烧方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种煤粉富氧燃烧方法，该方法在传统的富氧燃烧富集CO2的基础上，通过调整一、二次风中氧气配比，保证一次风的氧气浓度高于二次风的氧气浓度的氧气浓度，一次风含氧量约为30-50％，二次风含氧量为10-25％，三次风为纯氧，进入炉膛的氧气体积流量占进入炉膛总气体体积流量的25-35％。煤粉由一次风携带，一、二次风的比例为(5％-25％):(95％-75％)，氧气过量空气系数为1.0-1.2。本发明还提供了相应的煤粉富氧燃烧系统，本发明能够提高燃烧的稳定性，改变了燃烧过程中的温度分布，最终减少了NOX的生成。经过改进后，热利用效率可提高5-15％，NOX生成可减少15-45％。
【专利说明】一种煤粉富氧燃烧方法及系统【技术领域】
[0001]本发明属于燃煤锅炉燃烧领域，更具体地，涉及一种煤粉富氧燃烧方法及系统。本发明不仅能够显著降低燃烧过程中NOx的生成，而且提高了燃烧的热效率。
【背景技术】
[0002]富氧燃烧是指燃料在比空气含氧浓度高的富氧气氛下进行燃烧。以纯氧代替空气作为燃烧的氧化剂，以获得高浓度的CO2,同时对部分烟气进行再循环，以控制炉内火焰温度以及维持合适的传热特性。 烟气中高浓度的CO2便于捕获、利用和埋存，从而达到CO2减排的目的。但是，由于含氮烟气的循环以及系统漏风的影响，烟气中的氮元素不断累积，从而导致烟气中NOx排放浓度升高。并且，CO2比热容与氮气不同，较大的比热容中燃烧容易出现炉内燃烧不稳定等现象，影响锅炉的效率。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种煤粉富氧燃烧方法及其系统，在燃烧过程中实现CO2富集的同时，降低了 NOx的排放，并且提高燃烧效率，本系统兼顾节能、CO2减排、NOx减排，具有较高的综合效益。
[0004]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种煤粉富氧燃烧方法，所述方法包括:
[0005]将富氧燃烧产生的高温、富含CO2的烟气经过烟气净化器进行除尘处理，再经过冷凝器除去烟气中的水分，在流量控制器的调节下分成两部分:一部分排出系统得到高浓度的CO2;其余部分注入纯氧后经循环风机，与煤粉混合后作为一次风；
[0006]将富氧燃烧产生的高温、富含CO2的烟气注入纯氧后经增压风机作为二次风；
[0007]以纯氧作为三次风；
[0008]将所述一次风、二次风和三次风混合后，再通过燃烧器注入炉膛，使煤粉在炉膛内燃烧；
[0009]其中:一次风中氧气浓度要高于二次风，一次风含氧量为30-50% ;二次风含氧量为5-25%，进入炉膛的氧气体积流量占进入炉膛总气体体积流量的21-35%，一次风与二次风的比例为(5% -25% ): (95% -75% ),氧气过量系数为1.00-1.2。
[0010]优选地，所述纯氧由空气分离装置通过分离空气，去除氮气后得到。
[0011]按照本发明的另一方面，还提供了一种煤粉富氧燃烧系统，所述系统包括炉膛、燃烧器、烟气净化器、冷凝器、流量调节阀，循环风机以及增压风机，其中:
[0012]所述炉膛用于将混合后的一次风、二次风及三次风进行富氧燃烧，产生高温、富含CO2的烟气；
[0013]所述烟气净化器用于对所述经过富氧燃烧后产生的高温、富含CO2的烟气进行除尘处理；
[0014]所述冷凝器用于对所述经过除尘处理后的烟气进行冷凝处理，除去烟气中的水分；
[0015]所述流量控制器用于对经过冷凝处理后的烟气进行调节，将烟气分成两部分:一部分排出系统得到高浓度的CO2 ;其余部分注入纯氧后经所述循环风机，与煤粉混合后作为一次风；
[0016]所述增压风机用于对所述富氧燃烧产生的高温、富含CO2的烟气注入纯氧后进行增压作为二次风；
[0017]以纯氧作为三次风；
[0018]所述一次风、二次风和三次风混合后，再通过燃烧器注入炉膛，使煤粉在炉膛内燃烧；
[0019]其中:一次风中氧气浓度要高于二次风中氧气浓度，一次风含氧量为30-50% ;二次风含氧量为5-25%，进入炉膛的氧气体积流量占进入炉膛总气体体积流量的21-35%，一次风与二次风的比例为(5%-25% ): (95%-75% )，氧气过量系数为1.00-1.2。
[0020]进一步地，所述系统还包括空气分离装置，所述空气分离装置用于分离空气，去除氮气后得到纯氧。
[0021]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0022]1、以经空气分离器分离得到的纯氧代替空气作为燃烧的氧化剂，这样，燃烧生成的烟气中主要成分只有水和CO2，不含N2，净化后的烟气仅需冷凝除去液态水即可获得高浓度的CO2，便于捕获、利用和埋存，从而达到CO2减排的目的，符合低碳节能的理念。
[0023]2、在本发明中，由于一次风的氧气浓度高于二次风的氧气浓度，使煤粉在初始燃烧时接触更多的氧气，改变了燃烧的火焰结构，优化了炉膛中的温度分布，有效抑制了 NOx的生成。配以合理的一二次风比例，燃料的稳定性和燃尽率也有所提高，由此NOx的生成量较传统的富氧燃烧方式大为减少。根据一二次风含氧量和比例的不同，NOx生成可减少15-45%，有效改善了富氧燃烧中NOx生成量过高的缺陷。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明中煤粉富氧燃烧系统示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0026]本发明提供的富氧燃烧方法，是将富氧燃烧产生的高温、富含CO2的烟气与纯氧混合代替空气作为助燃气，再通过燃烧器注入炉膛，使煤粉在炉膛内燃烧。如图1所示，燃烧产生的高浓度CO2烟气分为两股，分别称作一次风循环烟气和二次风循环烟气。其中，一次风循环烟气经过烟气净化器进行除尘处理，再经过冷凝器除去烟气中的水分，在流量控制器的调节下分成两部分，一部分注入纯氧后经循环风机，与煤粉混合后作为一次风进入炉膛，其余部分排出系统得到高浓度的CO2，便于进一步的利用或埋存。二次风循环烟气注入纯氧后经增压风机作为二次风进入炉膛。三次风为纯氧。纯氧由空气分离装置提供。在三股风的联合作用下，煤粉在炉膛中充分燃烧。本发明的特点为，一次风中氧气浓度要高于二次风，一次风含氧量为30-50%;二次风含氧量为5-25%。进入炉膛的氧气体积流量占进入炉膛总气体体积流量的21-35%，一二次风的比例为(5%-25%): (95%-75%),氧气过量系数为1.00-1.2。按照上述比例配置送风量，可以提高燃烧的稳定性，改变火焰温度分布，显著减少燃烧过程中NOx的生成。
[0027]如图1所示，为本发明中煤粉富氧燃烧系统示意图，所述系统包括炉膛、燃烧器、烟气净化器、冷凝器、流量调节阀，循环风机以及增压风机，其中:
[0028]所述炉膛用于将混合后的一次风、二次风及三次风进行富氧燃烧，产生高温、富含CO2的烟气；
[0029]所述烟气净化器用于对所述经过富氧燃烧后产生的高温、富含CO2的烟气进行除尘处理；
[0030]所述冷凝器用于对所述经过除尘处理后的烟气进行冷凝处理，除去烟气中的水分；
[0031]所述流量控制器用于对经过冷凝处理后的烟气进行调节，将烟气分成两部分:一部分排出系统得到高浓度的CO2 ;其余部分注入纯氧后经所述循环风机，与煤粉混合后作为一次风；
[0032]所述增压风机用于对所述富氧燃烧产生的高温、富含CO2的烟气注入纯氧后进行增压作为二次风；
[0033]以纯氧作为三次风；
[0034]所述一次风、二次风和三次风混合后，再通过燃烧器注入炉膛，使煤粉在炉膛内燃烧；
[0035]其中:一次风中氧气浓度要高于二次风中氧气浓度，一次风含氧量为30-50% ;二次风含氧量为5-25%，进入炉膛的氧气体积流量占进入炉膛总气体体积流量的21-35%，一次风与二次风的比例为(5%-25% ): (95%-75% )，氧气过量系数为1.00-1.2。
[0036]进一步地，所述系统还包括空气分离装置，所述空气分离装置用于分离空气，去除氮气后得到纯氧。
[0037]针对该煤粉富氧燃烧系统，本发明还提出了一种煤粉富氧燃烧方法，所述方法包括:
[0038]将富氧燃烧产生的高温、富含CO2的烟气经过烟气净化器进行除尘处理，再经过冷凝器除去烟气中的水分，在流量控制器的调节下分成两部分:一部分排出系统得到高浓度的CO2;其余部分注入纯氧后经循环风机，与煤粉混合后作为一次风；
[0039]将富氧燃烧产生的高温、富含CO2的烟气注入纯氧后经增压风机作为二次风；
[0040]以纯氧作为三次风；
[0041]将所述一次风、二次风和三次风混合后，再通过燃烧器注入炉膛，使煤粉在炉膛内燃烧；
[0042]其中:一次风中氧气浓度要高于二次风，一次风含氧量为30-50% ;二次风含氧量为5-25%，进入炉膛的氧气体积流量占进入炉膛总气体体积流量的21-35%，一次风与二次风的比例为(5% -25% ): (95% -75% ),氧气过量系数为1.00-1.2。[0043]优选地，所述纯氧由空气分离装置通过分离空气，去除氮气后得到。
[0044]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种煤粉富氧燃烧方法，其特征在于，所述方法包括: 将富氧燃烧产生的高温、富含CO2的烟气经过烟气净化器进行除尘处理，再经过冷凝器除去烟气中的水分，在流量控制器的调节下分成两部分:一部分排出系统得到高浓度的CO2;其余部分注入纯氧后经循环风机，与煤粉混合后作为一次风； 将富氧燃烧产生的高温、富含CO2的烟气注入纯氧后经增压风机作为二次风； 以纯氧作为三次风； 将所述一次风、二次风和三次风混合后，再通过燃烧器注入炉膛，使煤粉在炉膛内燃烧； 其中:一次风中氧气浓度要高于二次风，一次风含氧量为30-50% ;二次风含氧量为5-25 %，进入炉膛的氧气体积流量占进入炉膛总气体体积流量的21-35 %，一次风与二次风的比例为(5% -25% ): (95% -75% ),氧气过量系数为1.00-1.2。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纯氧由空气分离装置通过分离空气，去除氮气后得到。
3.一种煤粉富氧燃烧系统，其特征在于，所述系统包括炉膛、燃烧器、烟气净化器、冷凝器、流量调节阀，循环风机以及增压风机，其中: 所述炉膛用于将混合后的一次风、二次风及三次风进行富氧燃烧，产生高温、富含CO2的烟气； 所述烟气净化器用于对所述经过富氧燃烧后产生的高温、富含CO2的烟气进行除尘处理； 所述冷凝器用于对所述经过除尘处理后的烟气进行冷凝处理，除去烟气中的水分；所述流量控制器用于对经过冷凝处理后的烟气进行调节，将烟气分成两部分:一部分排出系统得到高浓度的CO2 ;其余部分注入纯氧后经所述循环风机，与煤粉混合后作为一次风； 所述富氧燃烧产生的高温、富含CO2的烟气还注入纯氧后经增压风机作为二次风； 以纯氧作为三次风； 所述一次风、二次风和三次风混合后，再通过燃烧器注入炉膛，使煤粉在炉膛内燃烧；其中:一次风中氧气浓度要高于二次风中氧气浓度，一次风含氧量为30-50% ;二次风含氧量为5-25%，进入炉膛的氧气体积流量占进入炉膛总气体体积流量的21-35%，一次风与二次风的比例为(5%-25% ): (95%-75% )，氧气过量系数为1.00-1.2。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括空气分离装置，所述空气分离装置用于分离空气，去除氮气后得到纯氧。
【文档编号】F23L7/00GK103968373SQ201410170889
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】邹春, 郭飞, 操时英, 宋昱, 蔡磊, 吴迪, 刘洋, 刘斯亮 申请人:华中科技大学