一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，包括与氧气入口连通的空气分离装置和液态氧气储存装置，所述脱硝装置与所述空气预热器之间设置有第一阀门，所述空气预热器的两端分别通过第二阀门和第三阀门并联有换热装置，所述脱硫装置的第三端通过第五阀门连接有干燥器的第一端，所述干燥器的第二端具有第一分支管道和第二分支管道，所述第一分支管道利用第四阀门连接到所述脱硫装置，所述第二分支管道与所述换热装置的再循环烟气入口连接，所述干燥器的第三端连接有二氧化碳压缩装置。上述系统既能高效捕集二氧化碳，减轻温室效应，又能在空气分离系统出现故障时切换至常规空气燃烧模式，保证锅炉的安全有效运行。
【专利说明】
一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统
技术领域
[0001]本发明属于发电技术领域，特别是涉及一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统。
【背景技术】
[0002]随着全球气候的变暖，由温室效应引起的环境问题引起了国际各国的共同关注。其中，燃煤发电是二氧化碳的最主要来源，富氧燃烧技术可以有效减少二氧化碳的排放，所以，对燃煤锅炉进行局部富氧燃烧改造，回收二氧化碳，就可以减轻温室效应。
[0003]针对富氧燃烧，学者进行了大量的研究并指出:富氧情况下，浓度为30%的氧可以获得与空气燃烧方式相近的燃烧温度和相同的热量，且空气分离系统对于氧气的连续供应以及锅炉的变负荷能力是影响富氧燃烧技术的关键问题。然而，现有技术中并没有针对电厂燃煤锅炉的富氧燃烧改造的先例。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，既能高效捕集二氧化碳，减轻温室效应，又能在空气分离系统出现故障时切换至常规空气燃烧模式，保证锅炉的安全有效运行。
[0005]一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，包括炉膛，所述炉膛具有氧气入口且与制粉装置连接，所述炉膛内具有省煤器，所述省煤器与脱硝装置的第一端连接，所述脱硝装置的第二端与空气预热器的第一端连接，所述空气预热器的第二端连接除尘器的第一端，所述除尘器的第二端连接脱硫装置的第一端，所述脱硫装置的第二端连接到烟囱，还包括与所述氧气入口连通的空气分离装置和液态氧气储存装置，所述脱硝装置与所述空气预热器之间设置有第一阀门，所述空气预热器的两端分别通过第二阀门和第三阀门并联有换热装置，所述脱硫装置的第三端通过第五阀门连接有干燥器的第一端，所述干燥器的第二端具有第一分支管道和第二分支管道，所述第一分支管道利用第四阀门连接到所述脱硫装置，所述第二分支管道与所述换热装置的再循环烟气入口连接，所述换热装置的再循环烟气出口连接有第一再循环烟气管道和第二再循环烟气管道，所述第一再循环烟气管道连接到所述氧气入口，所述第二再循环烟气管道连接到所述制粉装置，所述干燥器的第三端连接有二氧化碳压缩装置，所述脱硫装置的第二端和所述烟囱之间设置有第六阀门。
[0006]优选的，在上述兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统中，所述干燥器的第二端设置有烟气流量监测装置和对烟气中的氧含量进行检测的氧含量检测装置。
[0007]优选的，在上述兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统中，所述氧气入口处设置有用于控制氧气占混合气体总量的28 %至32 %的流量计。
[0008]优选的，在上述兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统中，所述液态氧气储存装置上安装有压力表和减压阀。
[0009]优选的，在上述兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统中，所述干燥器的工作表面设置有铝层。
[0010]优选的，在上述兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统中，所述空气分离装置和所述液态氧气储存装置与所述氧气入口之间为可拆卸式的连接。
[0011]优选的，在上述兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统中，所述脱硫装置中设置有用于吸收二氧化硫的石灰石浆液，所述干燥器的第一分支管道中的烟气用于氧化所述石灰石浆液。
[0012]优选的，在上述兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统中，所述干燥器和所述第二再循环烟气管道之间的烟气管道为多路并联管道。
[0013]本发明提供的上述兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，由于包括与所述氧气入口连通的空气分离装置和液态氧气储存装置，所述脱硝装置与所述空气预热器之间设置有第一阀门，所述空气预热器的两端分别通过第二阀门和第三阀门并联有换热装置，所述脱硫装置的第三端通过第五阀门连接有干燥器的第一端，所述干燥器的第二端具有第一分支管道和第二分支管道，所述第一分支管道利用第四阀门连接到所述脱硫装置，所述第二分支管道与所述换热装置的再循环烟气入口连接，所述换热装置的再循环烟气出口连接有第一再循环烟气管道和第二再循环烟气管道，所述第一再循环烟气管道连接到所述氧气入口，所述第二再循环烟气管道连接到所述制粉装置，所述干燥器的第三端连接有二氧化碳压缩装置，所述脱硫装置的第二端和所述烟囱之间设置有第六阀门，当关闭第一阀门和第六阀门且开启第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门时能够实现富氧燃烧，而当开启第一阀门和第六阀门且关闭第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门时实现常规空气燃烧模式，可见这种系统既能高效捕集二氧化碳，减轻温室效应，又能在空气分离系统出现故障时切换至常规空气燃烧模式，保证锅炉的安全有效运行。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0015]图1为本申请实施例提供的第一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统的示意图。
【具体实施方式】
[0016]本发明的核心思想在于提供一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，既能高效捕集二氧化碳，减轻温室效应，又能在空气分离系统出现故障时切换至常规空气燃烧模式，保证锅炉的安全有效运行。
[0017]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0018]本申请实施例提供的第一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统的示意图。该系统包括炉膛1，所述炉膛I具有氧气入口 2且与制粉装置3连接，所述炉膛I内具有省煤器4，所述省煤器4与脱硝装置5的第一端连接，所述脱硝装置5的第二端与空气预热器6的第一端连接，所述空气预热器6的第二端连接除尘器7的第一端，所述除尘器7的第二端连接脱硫装置8的第一端，所述脱硫装置8的第二端连接到烟囱9，还包括与所述氧气入口 2连通的空气分离装置10和液态氧气储存装置11，所述液态氧气储存装置11用于在连续供氧不足及锅炉变负荷时额外补充所需氧气，所述脱硝装置5与所述空气预热器6之间设置有第一阀门12，所述空气预热器6的两端分别通过第二阀门13和第三阀门14并联有换热装置15，经过换热装置15换热后的再循环烟气温度在250°C?280°C，所述脱硫装置8的第三端通过第五阀门15连接有干燥器16的第一端，所述干燥器16的第二端具有第一分支管道17和第二分支管道18，所述第一分支管道17利用第四阀门19连接到所述脱硫装置8，所述第二分支管道18与所述换热装置15的再循环烟气入口连接，所述换热装置15的再循环烟气出口连接有第一再循环烟气管道20和第二再循环烟气管道21，所述第一再循环烟气管道20连接到所述氧气入口2，所述第二再循环烟气管道21连接到所述制粉装置3，所述干燥器16的第三端连接有二氧化碳压缩装置22，所述脱硫装置8的第二端和所述烟囱9之间设置有第六阀门23。
[0019]在上述空气分离装置停止运行时，进行常规空气燃烧。此时，第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门关闭，第一阀门和第六阀门打开，锅炉按照常规空气燃烧方式运行。由制粉装置3提供煤粉到锅炉，烟气依次流经各受热面、省煤器4、脱硝装置5、空气预热器6、除尘器7、脱硫装置8，最后流向烟囱9，排向高空；
[0020]当空气分离装置正常运行时，进行的是富氧燃烧。此时，第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门打开，第一阀门和第六阀门关闭，进行富氧燃烧。独立于整套锅炉系统之外的空气分离装置10提供富氧燃烧所需的大量氧气，液态氧气储存装置11在氧气的连续供应不足以及锅炉的变负荷时提供额外所需氧气。氧气与从换热装置15流来的第一股再循环烟气混合后作为二次风流向燃烧器，从换热器15流来的第二股再循环烟气作为一次风携带制粉装置3中的煤粉进入炉膛I燃烧，烟气依次流经各受热面、省煤器4、脱硝装置5、换热装置15、除尘器7、脱硫装置8和干燥器16，把干燥器16后的烟气分为2部分，一部分进入脱硫装置8，用来氧化吸收SO2后的石灰石浆液，另一部分作为再循环烟气进入换热装置15加热，把加热后的再循环烟气分为第一股再循环烟气和第二股再循环烟气，分别用来与氧气混合和携带煤粉送入燃烧器。氧化吸收SO2后的石灰石浆液的烟气又流入干燥器16，对这部分烟气进行压缩、回收C02，并运输作为工业用途。
[0021]本申请实施例提供的上述第一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，由于包括与所述氧气入口连通的空气分离装置和液态氧气储存装置，所述脱硝装置与所述空气预热器之间设置有第一阀门，所述空气预热器的两端分别通过第二阀门和第三阀门并联有换热装置，所述脱硫装置的第三端通过第五阀门连接有干燥器的第一端，所述干燥器的第二端具有第一分支管道和第二分支管道，所述第一分支管道利用第四阀门连接到所述脱硫装置，所述第二分支管道与所述换热装置的再循环烟气入口连接，所述换热装置的再循环烟气出口连接有第一再循环烟气管道和第二再循环烟气管道，所述第一再循环烟气管道连接到所述氧气入口，所述第二再循环烟气管道连接到所述制粉装置，所述干燥器的第三端连接有二氧化碳压缩装置，所述脱硫装置的第二端和所述烟囱之间设置有第六阀门，当关闭第一阀门和第六阀门且开启第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门时能够实现富氧燃烧，而当开启第一阀门和第六阀门且关闭第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门时实现常规空气燃烧模式，可见这种系统既能高效捕集二氧化碳，减轻温室效应，又能在空气分离系统出现故障时切换至常规空气燃烧模式，保证锅炉的安全有效运行。
[0022]本申请实施例提供的第二种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，是在上述第一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统的基础上，还包括如下技术特征:
[0023]继续参考图1，所述干燥器16的第二端设置有烟气流量监测装置和对烟气中的氧含量进行检测的氧含量检测装置24。这两个装置被用来控制再循环烟气的比例，其中，用来再循环的烟气比例视烟气中的含氧量而定，一般而言，65%至85%的烟气用来再循环，剩余的烟气用来氧化吸收SO2后的石灰石浆液。
[0024]本申请实施例提供的第三种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，是在上述第一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统的基础上，还包括如下技术特征:
[0025]所述氧气入口处设置有用于控制氧气占混合气体总量的28%至32%的流量计。这种比例的氧气是富氧燃烧的必要条件，因此利用一个流量计能够更为精确的设定这种氧气比例。
[0026]本申请实施例提供的第四种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，是在上述第一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统的基础上，还包括如下技术特征:
[0027]所述液态氧气储存装置上安装有压力表和减压阀，用来保证系统的安全。
[0028]本申请实施例提供的第五种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，是在上述第二种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统的基础上，还包括如下技术特征:
[0029]所述干燥器的工作表面设置有铝层，从而提高干燥器工作面的耐蚀性。
[0030]本申请实施例提供的第六种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，是在上述第一种至第五种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统中任一种的基础上，还包括如下技术特征:
[0031]所述空气分离装置和所述液态氧气储存装置与所述氧气入口之间为可拆卸式的连接。也就是说，独立于整套锅炉系统之外建立空气分离装置和液态氧气储存装置，提供富氧燃烧所需的大量氧气，同时解决了氧气的连续供应不足以及锅炉的变负荷能力有限的问题，且在空气分离系统出现故障时，运行常规空气燃烧方式。
[0032]本申请实施例提供的第七种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，是在上述第一种至第五种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统中任一种的基础上，还包括如下技术特征:
[0033]所述脱硫装置中设置有用于吸收二氧化硫的石灰石浆液，所述干燥器的第一分支管道中的烟气用于氧化所述石灰石浆液。利用再循环烟气中的氧气来氧化吸收SO2后的石灰石浆液，这样避免了空气中氮气进入烟气中，提高了烟气中的二氧化碳的浓度，利于二氧化碳的回收压缩。
[0034]本申请实施例提供的第八种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，是在上述第一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统的基础上，还包括如下技术特征:
[0035]所述干燥器和所述第二再循环烟气管道之间的烟气管道为多路并联管道。这样能够使每路管道输送烟气量相等，来提高壁温，这样能够更好的避免烟气中CO2和水蒸气在管壁温度太低时对管路的腐蚀。
[0036]综上所述，上述兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统通过对常规电厂燃煤锅炉的局部富氧燃烧改造，避免了富氧燃烧电站锅炉的重新建造，节省了大量的资金，而且空气分离装置和液态氧气储存装置独立于整套锅炉系统，在其出现故障时，可以进行常规空气燃烧模式，提高系统的有效性。
[0037]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，包括炉膛，所述炉膛具有氧气入口且与制粉装置连接，所述炉膛内具有省煤器，所述省煤器与脱硝装置的第一端连接，所述脱硝装置的第二端与空气预热器的第一端连接，所述空气预热器的第二端连接除尘器的第一端，所述除尘器的第二端连接脱硫装置的第一端，所述脱硫装置的第二端连接到烟囱，其特征在于，还包括与所述氧气入口连通的空气分离装置和液态氧气储存装置，所述脱硝装置与所述空气预热器之间设置有第一阀门，所述空气预热器的两端分别通过第二阀门和第三阀门并联有换热装置，所述脱硫装置的第三端通过第五阀门连接有干燥器的第一端，所述干燥器的第二端具有第一分支管道和第二分支管道，所述第一分支管道利用第四阀门连接到所述脱硫装置，所述第二分支管道与所述换热装置的再循环烟气入口连接，所述换热装置的再循环烟气出口连接有第一再循环烟气管道和第二再循环烟气管道，所述第一再循环烟气管道连接到所述氧气入口，所述第二再循环烟气管道连接到所述制粉装置，所述干燥器的第三端连接有二氧化碳压缩装置，所述脱硫装置的第二端和所述烟囱之间设置有第六阀门。2.根据权利要求1所述的兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，其特征在于，所述干燥器的第二端设置有烟气流量监测装置和对烟气中的氧含量进行检测的氧含量检测装置。3.根据权利要求1所述的兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，其特征在于，所述氧气入口处设置有用于控制氧气占混合气体总量的28%至32%的流量计。4.根据权利要求1所述的兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，其特征在于，所述液态氧气储存装置上安装有压力表和减压阀。5.根据权利要求2所述的兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，其特征在于，所述干燥器的工作表面设置有铝层。6.根据权利要求1-5任一项所述的兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，其特征在于，所述空气分离装置和所述液态氧气储存装置与所述氧气入口之间为可拆卸式的连接。7.根据权利要求1-5任一项所述的兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，其特征在于，所述脱硫装置中设置有用于吸收二氧化硫的石灰石浆液，所述干燥器的第一分支管道中的烟气用于氧化所述石灰石浆液。8.根据权利要求1所述的兼有富氧燃烧模式的电厂燃煤锅炉系统，其特征在于，所述干燥器和所述第二再循环烟气管道之间的烟气管道为多路并联管道。
【文档编号】F23L15/00GK106051746SQ201610479573
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】殷立宝, 陈启召, 刘彦丰
【申请人】广东电网有限责任公司电力科学研究院