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煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510442602.7

申請日:

2015.07.27

公開號:

CN105066113A

公開日:

2015.11.18

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):F23C 7/00申請公布日:20151118|||實質審查的生效IPC(主分類):F23C 7/00申請日:20150727|||公開
IPC分類號: F23C7/00; F23C9/00; F23L7/00; F23J15/06; F23J15/02 主分類號: F23C7/00
申請人: 四川川鍋鍋爐有限責任公司
發明人: 王紅偉; 羅輝; 黃衛霞; 楊青蘭; 楊曉宏; 張煒
地址: 610400四川省成都市金堂工業園區川鍋路188號
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510442602.7

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.04.03|||2016.04.27|||2015.11.18

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供的煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,由鍋爐、燃燒器、空氣分離裝置、制粉系統、多級換熱器、多級除塵器、再循環風機、引風機、脫水裝置、SO2分離裝置、CO2捕捉裝置、N2分離器、NOx反應裝置等組成。通過改變一次風、二次風氧氣的濃度以及總氧氣量的大小保證不同煤種煤粉的及時著火、穩定燃燒、燃盡,提高了鍋爐效率,增強了鍋爐對負荷和煤種的適應性。通過各裝置將煤粉燃燒煙氣帶來的灰塵、水蒸氣、SO2、NOx以及CO2等回收利用,實現煙氣中有害氣體、微細顆粒及微量元素一體化脫除,同時將煙氣排煙溫度降到接近大氣溫度,實現燃燒煙氣近零排放,既保護了環境,又實現了資源的利用的最大化。

權利要求書

1.煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,其特征在于:所述系統由鍋爐(1)、燃燒器(2)、空氣分離裝置(3)、制粉系統(4)、煙氣預熱器(5)、低溫換熱器(6)、除塵器(7)、再循環風機(8)、引風機(9)、超低溫換熱器(10)、冷凝換熱器(11)、脫水裝置(12)、SO2分離裝置(13)、CO2捕捉裝置(14)、過濾除塵器(15)、N2分離器(16)、NOx反應裝置(17)及煙囪(18)組成;空氣分離裝置(3)與燃燒器(2)和一次風管道(19)相連,將分離出來的氧氣通過閥門控制分別送入燃燒器(2)和一次風管道(19),一次風管道(19)與制粉系統(4)出口側相連,再循環煙氣通過再循環風機(8)送入煙氣預熱器(5)加熱,達到一定溫度之后一部分直接送入燃燒器(2),與來至空氣分離裝置(3)的氧氣混合形成一定氧濃度的二次風氣流送入鍋爐(1),另一部分送入制粉系統(4)干燥煤粉,與煤粉氣流在一次風管(19)內與來至空氣分離裝置(3)的氧氣混合形成一定氧濃度的一次風氣流進入鍋爐;煙氣預熱器(5)同時連接于鍋爐尾部煙道,從尾部煙道來的煙氣經過煙氣預熱器(5)吸熱后溫度降低,再經過低溫換熱器(6)將煙氣溫度降到最佳除塵溫度后進入除塵器(7)除塵,除塵后的一部分煙氣通過閥門控制進入再循環煙道,除塵后的另一部分煙氣經過引風機(9),引風機(9)后通過閥門控制分別與煙囪(18)和超低溫換熱器(10)相連,超低溫換熱器(10)后連接于冷凝換熱器(11),冷凝換熱器(11)后設置脫水裝置(12),脫水裝置(12)后依次設置SO2分離裝置(13)、CO2捕捉裝置(14)、過濾除塵器(15)、N2分離器(16)和NOx反應裝置(17),最后剩余的高壓氣體在冷凝換熱器(11)中降壓吸熱后回到再循環煙道;在尾部的煙氣凈化回收裝置出現故障時,打開連接煙囪(18)的控制閥,煙氣直接通過煙囪(18)排放,在脫水裝置(12)后設置旁通煙道,通過閥門控制連接于再循環煙道,通過調節脫水煙氣的旁通份額控制總再循環煙氣的水蒸氣含量,在再循環煙道再循環風機前設置通過閥門控制的空氣吸風口,在空氣分離裝置(3)出現故障時,切斷再循環煙氣,吸入空氣來提供氧氣。2.如權利要求1所述煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,其特征在于:所述二次風氣流氧氣體積分數為20-35%。3.如權利要求1所述煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,其特征在于:所述一次風氣流氧氣體積分數為20-25%。4.如權利要求1所述煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,其特征在于:所述所述進入鍋爐的總氣體中氧氣的體積分數為20-30%。5.如權利要求1所述煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,其特征在于:所述除塵器后進入再循環煙道煙氣份額為60-80%。6.如權利要求1所述煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,其特征在于:所述總再循環煙氣中水蒸氣體積分數小于5%。

說明書

煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統

技術領域

本發明涉及一種電站燃煤鍋爐技術,尤其是煤粉爐富氧燃燒近零排放發電技術。

背景技術

隨著人類工業的發展,環境、氣候變化問題已經成為全世界關注的問題。電站行業化石燃料的燃燒產生的煙氣帶來了大量的灰塵、硫化物、氮氧化物以及大量的二氧化碳,化石燃料燃燒產生的燃燒產物對環境和氣候產生了巨大的不良影響。然而以化石燃料為原料的電站行業在化石燃料使用中占有重要地位,同時也成為比較集中的二氧化碳和其他污染物排放源頭,排放量巨大。所以針對火力發電廠二氧化碳排放和其他污染物排放的控制和處理十分關鍵。

當前針對硫化物、氮氧化物的去除等有相關的脫硫脫硝技術。富氧燃燒技術作為一種重要的CO2捕捉技術,也得到了越來越多的關注。在富氧燃燒技術中,純氧和部分再循環煙氣混合進入爐膛燃燒,可使煙氣中CO2濃度達90%以上,大大利于CO2的捕捉。通過進一步的冷凝壓縮純化后,實現CO2的永久封存或資源化利用的一種燃燒方式。但是,這些針對化石燃料燃燒產物排放的措施沒有很好的結合在一起,都是獨立的考慮將其去除,也沒有將硫化物、氮氧化物等化工原料加以回收利用,這樣既增加運行成本,又造成了資源的浪費。

因此,需要一種能將化石燃料燃燒帶來的灰塵、硫化物、氮氧化物以及二氧化碳回收利用,同時將煙氣排煙溫度降到接近大氣溫度的煙氣近零排放發電系統。

發明內容

本發明目的在于提供一種煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,它不僅能將化石燃料燃燒帶來的灰塵、水蒸氣、硫化物、氮氧化物以及二氧化碳等回收利用,同時將煙氣排煙溫度降到接近大氣溫度,實現化石燃料燃燒煙氣近零排放,既保護了環境,又實現了資源利用的最大化。

為了達到上述目的,本發明的技術方案提供的一種煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,其特征在于:煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統由鍋爐、燃燒器、空氣分離裝置、制粉系統、煙氣預熱器、低溫換熱器、除塵器、再循環風機、引風機、超低溫換熱器、冷凝換熱器、脫水裝置、SO2分離裝置、CO2捕捉裝置、過濾除塵器、N2分離器、NOx反應裝置及煙囪組成。

空氣分離裝置與燃燒器和一次風管道相連,將分離出來的氧氣通過閥門控制分別送入燃燒器和一次風管道,一次風管道與制粉系統出口側相連,再循環煙氣通過再循環風機送入煙氣預熱器加熱,達到一定溫度之后一部分直接送入燃燒器,與來至空氣分離裝置的氧氣混合形成一定氧濃度的二次風氣流送入鍋爐,另一部分送入制粉系統干燥煤粉,與煤粉氣流在一次風管內與來至空氣分離裝置的氧氣混合形成一定氧濃度的一次風氣流進入鍋爐。

煙氣預熱器同時連接于鍋爐尾部煙道,從尾部煙道來的煙氣經過煙氣預熱器吸熱后溫度降低,再經過低溫換熱器將煙氣溫度降到最佳除塵溫度后進入除塵器除塵,除塵后的煙氣一部分通過閥門控制進入再循環煙道,除塵后的另一部分煙氣經過引風機,引風機后通過閥門控制分別與煙囪和超低溫換熱器相連,超低溫換熱器后連接于冷凝換熱器,冷凝換熱器后設置脫水裝置,脫水裝置后依次設置SO2分離裝置、CO2捕捉裝置、過濾除塵器、N2分離器和NOx反應裝置,最后剩余的高壓氣體在冷凝換熱器中降壓吸熱后回到再循環煙道。

在尾部的煙氣凈化回收裝置出現故障時,打開連接煙囪的控制閥,煙氣直接通過煙囪排放,在脫水裝置后設置旁通煙道,通過閥門控制連接于再循環煙道,通過調節脫水煙氣的旁通份額控制總再循環煙氣的水蒸氣含量,在再循環煙道再循環風機前設置通過閥門控制的空氣吸風口,在空氣分離裝置出現故障時,切斷再循環煙氣,吸入空氣來提供氧氣。

優選地,所述二次風氣流氧氣體積分數為20-35%。

優選地,所述一次風氣流氧氣體積分數為20-25%。

優選地,所述進入鍋爐總氣體中氧氣的體積分數為20-30%。

優選地,所述除塵器后進入再循環煙道煙氣份額為60-80%。

優選地,所述總再循環煙氣中水蒸氣體積分數小于5%。

本發明提供的煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,具有以下有益效果:

1、該系統可以實現煙氣中有害氣體、微細顆粒及微量元素一體化脫除,從而解決了現有煙氣脫硫、脫氮、脫碳、脫除微細顆粒和有害微量元素工藝的分級治理難題;

2、該系統與傳統的脫硫、脫NOx工藝技術相比,不需要脫硫和脫NOx所需的化學物質,也沒有脫硫、脫NOx裝置,避免了脫硫、脫NOx的運行費用和脫硫、脫NOx裝置設備費用;

3、該系統實現水、CO2、SO2、N2以及NOx的回收,液化回收的水可作為輸灰用水,不僅可防止或減輕輸灰系統結垢,而且節約了水資源;回收的硝酸鹽、SO2和N2等是重要的工業原料,具有很好的商業價值;脫水后,煙氣中CO2體積分數達90%以上,便于回收利用CO2,CO2在制堿、食品等行業有很好的用途,也可填埋,以減緩溫室效應;

4、該系統沒有引入和產生新的污染物,也沒有二次污染問題。系統正常運行時,沒有煙氣外排,通過設置多級換熱器,將排煙溫度降至接近于大氣溫度,將化石燃料產生的熱量充分利用;

5、該系統可以通過改變一次風、二次風氧氣的濃度以及總的氧氣量的大小保證不同煤種煤粉的及時著火、穩定燃燒燃盡,提高了鍋爐效率,增強了鍋爐對負荷和煤種的適應性。

本發明提供的一種煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,它不僅能將化石燃料燃燒帶來的灰塵、水蒸氣、硫化物、氮氧化物以及二氧化碳等回收利用,同時將煙氣排煙溫度降到接近大氣溫度,實現化石燃料燃燒煙氣近零排放,既保護了環境,又實現了資源利用的最大化。

附圖說明

圖1為實施例煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統。

1----鍋爐,2----燃燒器,3----空氣分離裝置,4----制粉系統,5----煙氣預熱器,6----低溫換熱器,7----除塵器,8----再循環風機,9----引風機,10----超低溫換熱器,11----冷凝換熱器,12----脫水裝置,13----SO2分離裝置,14----CO2捕捉裝置,15----過濾除塵器,16----N2分離器,17----NOx反應裝置,18----煙囪,19----一次風管道。

具體實施方式

為了使本發明更明顯易懂,茲以一個優選實施例,并配合附圖作詳細說明如下。

圖1為實施例煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統,煤粉爐富氧燃燒煙氣近零排放發電系統由鍋爐(1)、燃燒器(2)、空氣分離裝置(3)、制粉系統(4)、煙氣預熱器(5)、低溫換熱器(6)、除塵器(7)、再循環風機(8)、引風機(9)、超低溫換熱器(10)、冷凝換熱器(11)、脫水裝置(12)、SO2分離裝置(13)、CO2捕捉裝置(14)、過濾除塵器(15)、N2分離器(16)、NOx反應裝置(17)及煙囪(18)組成。

空氣分離裝置(3)與燃燒器(2)和一次風管道(19)相連,將分離出來的氧氣通過閥門控制分別送入燃燒器(2)和一次風管道(19),一次風管道(19)與制粉系統(4)出口側相連,再循環煙氣通過再循環風機(8)送入煙氣預熱器(5)加熱,達到一定溫度之后一部分直接送入燃燒器(2),與來至空氣分離裝置(3)的氧氣混合形成氧濃度為30%的二次風氣流送入鍋爐(1),另一部分送入制粉系統(4)干燥煤粉,與煤粉氣流在一次風管(19)內與來至空氣分離裝置(3)的氧氣混合形成氧濃度為25%的一次風氣流進入鍋爐。

煙氣預熱器(5)同時連接于鍋爐尾部煙道,從尾部煙道來的煙氣經過煙氣預熱器(5)吸熱后溫度降低至125℃,再經過低溫換熱器(6)將煙氣溫度降到最佳除塵溫度90℃后進入除塵器(7)除塵,除塵后的70%煙氣通過閥門控制進入再循環煙道,除塵后的另一部分煙氣經過引風機(9),引風機(9)后通過閥門控制分別與煙囪(18)和超低溫換熱器(10)相連,超低溫換熱器(10)后連接于冷凝換熱器(11),冷凝換熱器(11)后設置脫水裝置(12),脫水裝置(12)后依次設置SO2分離裝置(13)、CO2捕捉裝置(14)、過濾除塵器(15)、N2分離器(16)和NOx反應裝置(17),最后剩余的高壓氣體在冷凝換熱器(11)中降壓吸熱后回到再循環煙道。

在尾部的煙氣凈化回收裝置出現故障時,打開連接煙囪(18)的控制閥,煙氣直接通過煙囪(18)排放,在脫水裝置(12)后設置旁通煙道,通過閥門控制連接于再循環煙道,通過調節脫水煙氣的旁通份額控制總再循環煙氣的水蒸氣含量小于5%,在再循環煙道再循環風機前設置通過閥門控制的空氣吸風口,在空氣分離裝置(3)出現故障時,切斷再循環煙氣,吸入空氣來提供氧氣。

通過本系統將煤粉燃燒帶來的灰塵、水蒸氣、硫化物、氮氧化物以及二氧化碳等回收利用,同時將煙氣排煙溫度降到接近大氣溫度,實現化石燃料燃燒煙氣近零排放,既保護了環境,又實現了資源利用的最大化。

關 鍵 詞:
煤粉爐富氧 燃燒 煙氣 排放 發電 系統
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