專利名稱：一種富氧燃燒機組熱量梯級利用的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種富氧燃燒機組熱量梯級利用方法，屬于能源技術(shù)和環(huán)保技術(shù)交叉領(lǐng)域。另外，本發(fā)明還涉及實施上述方法的裝置。
背景技術(shù)：
化石燃料燃燒排放的大量溫室氣體CO2對環(huán)境造成的危害已引起了全球的高度關(guān)注。在眾多的CO2分離捕集技術(shù)當中，富氧燃燒技術(shù)作為一種新型的可低成本分離回收CO2且污染物排放較低的全新理念的燃燒方式已引起了各國研究者的重視。由于增加了空氣分離子系統(tǒng)和煙氣凈化壓縮子系統(tǒng)，機組發(fā)電效率較常規(guī)機組降低8% 12%，制約了富氧燃燒技術(shù)商業(yè)化應用。富氧燃燒系統(tǒng)較為復雜，存在較大的優(yōu)化空間。尤其是空分子系統(tǒng)和煙氣凈化壓縮子系統(tǒng)中產(chǎn)生大量的低品位的廢熱，充分利用此部分廢熱加熱鍋爐低壓給水，可以減少汽輪機抽氣，提高汽輪機做功量。同時，采用煙氣加熱給水，可有效控制排煙溫度，實現(xiàn)熱量回收的利用，有效提高機組發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是公開一種富氧燃燒機組熱量梯級利用的方法，該方法可以顯著提高熱量綜合利用效率。技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開一種富氧燃燒機組熱量梯級利用的方法，方法包括以下步驟:步驟A:將鍋爐出口煙氣分流成第一部分煙氣、第二部分煙氣和第三部分煙氣；所述第一部分煙氣作為循環(huán)煙氣，重新送入鍋爐的爐膛，所述第二部分煙氣對送入鍋爐的氧氣進行預熱，所述第三部分煙氣對低壓給水進行加熱；步驟B:第二部分煙氣和第三部分煙氣經(jīng)換熱后送入煙氣冷凝器，冷凝至常溫后送入煙氣壓縮機；步驟C:空氣經(jīng)過空氣壓縮機壓縮后，經(jīng)過壓縮空氣低壓給水加熱器冷卻后送入制氧系統(tǒng)，制氧系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣送入氧氣預熱器；步驟D:空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣及煙氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮煙氣對鍋爐低壓給水進行加熱。優(yōu)選的，步驟A中還包括將預熱之后的氧氣實際溫度與預定溫度比較，如果低于預定溫度，則增加第二部分煙氣量；如果高于預定溫度，則減少第二部分煙氣量。優(yōu)選的，所述步驟A中第一部分煙氣占全部煙氣的50% 70%，第二部分煙氣占全部煙氣的15% 25%。本發(fā)明還提供了一種富氧燃燒機組熱量梯級利用的裝置，該裝置包括鍋爐、氧氣預熱器、煙氣低壓給水加熱器、壓縮空氣低壓給水加熱器、壓縮煙氣低壓給水加熱器、空氣壓縮機、煙氣壓縮機、制氧系統(tǒng)和煙氣凈化壓縮系統(tǒng)；鍋爐包括第一煙氣出口端、第二煙氣出口端和第三煙氣出口端，第一煙氣出口端與鍋爐的第一煙氣進口端相連；第二煙氣出口端與氧氣預熱器的煙氣進口端相連，第三煙氣出口端與煙氣低壓給水加熱器煙氣進口端相連；氧氣預熱器的煙氣出口端煙氣低壓給水加熱器的煙氣出口端分別與煙氣冷凝器的煙氣進口端相連；空氣壓縮機空氣出口端與壓縮空氣低壓給水加熱器壓縮空氣進口端相連，壓縮空氣低壓給水加熱器的空氣出口端與制氧系統(tǒng)的空氣進口端相連，制氧系統(tǒng)的氧氣出口端與氧氣預熱器的氧氣進口端相連；煙氣壓縮機煙氣出口端與壓縮煙氣低壓給水加熱器壓縮煙氣進口端相連，壓縮煙氣低壓給水加熱器壓縮煙氣出口端與煙氣凈化壓縮系統(tǒng)的煙氣進口端相連。優(yōu)選的，所述低壓給水加熱器利用煙氣對鍋爐低壓給水進行加熱。優(yōu)選的，所述低壓給水加熱器的給水進口端連接有用于抽取鍋爐低壓給水的第一水泵，所述低壓給水加熱器設置第一流量控制器控制水泵的抽水量；所述壓縮空氣低壓給水加熱器給水進口端連接有用于抽取鍋爐低壓給水的第二水泵，所述壓縮空氣低壓給水加熱器設置第二流量控制器控制水泵的抽水量；所述壓縮煙氣低壓給水加熱器的給水進口端連接有用于抽取鍋爐低壓給水的第三水泵，所述壓縮煙氣低壓給水加熱器設置第三流量控制器控制水泵的抽水量。有益效果:本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后有益效果是:1)回收利用制氧系統(tǒng)及煙氣凈化壓縮系統(tǒng)的廢熱，減少低壓回熱系統(tǒng)蒸汽抽氣，增加汽輪機做功；2)綜合利用煙氣尾部余熱，降低了鍋爐排煙溫度，提高富氧燃燒熱量利用效率。


圖1為富氧燃燒機組熱量梯級利用的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，鍋爐I ;氧氣預熱器2 ;低壓給水加熱器3 ;低壓回熱器4 ;空氣壓縮機5 ;壓縮空氣低壓給水加熱器6 ;制氧系統(tǒng)7 ;煙氣壓縮機8 ;壓縮煙氣低壓給水加熱器9 ;煙氣凈化壓縮系統(tǒng)10 ;煙氣冷凝器11 ;第一水泵12 ;第二水泵13 ;第三水泵14。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明涉及一種富氧燃燒機組熱量梯級利用方法，該方法可以顯著提高系統(tǒng)熱量利用率。本發(fā)明的另一核心是提供一種實施上述方法的裝置。結(jié)構(gòu)如圖1所示。本發(fā)明提供的富氧燃燒機組熱量梯級利用的方法:對鍋爐內(nèi)排出的煙氣進行分流，形成第一部分煙氣、第二部分煙氣和第三部分煙氣。利用所述第一部分煙氣作為循環(huán)煙氣，重新送入爐膛，所述第二部分煙氣對送入鍋爐的氧氣進行預熱，所述第三部分煙氣對低壓給水進行加熱。將送入爐膛的氧氣的實際溫度與預定溫度比較。如果實際溫度明顯大于預定溫度，則減少第二部分的煙氣量；如果小于預定溫度，則增加第二部分的煙氣量。第一部分煙氣、第二部分煙氣和第三部分煙氣的量可以根據(jù)煙氣的用途進行調(diào)節(jié)，一般情況下，第一部分煙氣的量占全部煙氣量的50% 70%，第二部分的煙氣量占全部煙氣量的15% 25%。第二部分煙氣和第三部分煙氣經(jīng)換熱后混合送入煙氣冷凝器11，冷凝至常溫后送入煙氣壓縮機8 ；空氣經(jīng)過空氣壓縮機5壓縮后，經(jīng)過壓縮空氣低壓給水加熱器6冷卻后送入制氧系統(tǒng)7，制氧系統(tǒng)7產(chǎn)生的氧氣送入氧氣預熱器2，制氧系統(tǒng)7的產(chǎn)生的其他氣體不作處理；空氣壓縮機5產(chǎn)生的壓縮空氣及煙氣壓縮機8產(chǎn)生的壓縮煙氣對鍋爐低壓給水進行加熱；將所述壓縮空氣低壓給水加熱器6出口實際水溫與預定溫度比較，如果低于預定溫度，則減少所述第二水泵抽水量13 ;如果高于預定溫度，則增加所述第二水泵13抽水量。將所述壓縮煙氣低壓給水加熱器9出口實際水溫與預定溫度比較，如果低于預定溫度，則減少所述第三水泵14抽水量；如果高于預定溫度，則增加所述第三水泵14抽水量。本發(fā)明還提供4.一種富氧燃燒機組熱量梯級利用的裝置，該裝置包括鍋爐1、氧氣預熱器2、煙氣低壓給水加熱器3、壓縮空氣低壓給水加熱器6、壓縮煙氣低壓給水加熱器
9、空氣壓縮機5、煙氣壓縮機8、制氧系統(tǒng)7和煙氣凈化壓縮系統(tǒng)10 ；鍋爐I包括第一煙氣出口端、第二煙氣出口端和第三煙氣出口端，第一煙氣出口端與鍋爐I的第一煙氣進口端相連；第二煙氣出口端與氧氣預熱器2的煙氣進口端相連，第三煙氣出口端與煙氣低壓給水加熱器3煙氣進口端相連；氧氣預熱器2的煙氣出口端煙氣低壓給水加熱器3的煙氣出口端分別與煙氣冷凝器11的煙氣進口端相連；空氣壓縮機5空氣出口端與壓縮空氣低壓給水加熱器6壓縮空氣進口端相連，壓縮空氣低壓給水加熱器6的空氣出口端與制氧系統(tǒng)7的空氣進口端相連，制氧系統(tǒng)7的氧氣出口端與氧氣預熱器2的氧氣進口端相連；煙氣壓縮機8煙氣出口端與壓縮煙氣低壓給水加熱器9壓縮煙氣進口端相連，壓縮煙氣低壓給水加熱器9壓縮煙氣出口端與煙氣凈化壓縮系統(tǒng)10的煙氣進口端相連。所述低壓給水加熱器3利用煙氣對鍋爐低壓給水進行加熱。所述低壓給水加熱器3的給水進口端連接有用于抽取鍋爐低壓給水的第一水泵12，所述低壓給水加熱器3設置第一流量控制器控制水泵的抽水量；所述壓縮空氣低壓給水加熱器6給水進口端連接有用于抽取鍋爐低壓給水的第二水泵13，所述壓縮空氣低壓給水加熱器6設置第二流量控制器控制水泵的抽水量；所述壓縮煙氣低壓給水加熱器9的給水進口端連接有用于抽取鍋爐低壓給水的第三水泵14，所述壓縮煙氣低壓給水加熱器6設置第三流量控制器控制水泵的抽水量。當煙氣低壓給水加熱器3管路壓降較高時，為順利實現(xiàn)給水在煙氣低壓給水加熱器3和汽輪機之間的流動，可以在煙氣低壓給水加熱器3與汽輪機之間設置第一水泵12，第一水泵12用于抽取低壓給水，在煙氣低壓給水加熱器3完成對低壓給水的加熱后，該部分低壓給水與低壓回熱器加熱的給水混合，進行后續(xù)的加熱處理。同理，在壓縮空氣低壓給水加熱器6和汽輪機之間設置第二水泵13，用于抽取汽輪機的低壓給水；在壓縮煙氣低壓給水加熱器9和汽輪機之間設置第三水泵14，用于抽取汽輪機的低壓給水。如果給水能夠自然地進入給水加熱器，可以省略第一水泵12、第二水泵13和第三水泵14。該發(fā)明可以顯著提高富氧燃燒電站的發(fā)電效率，降低燃煤電站CO2捕集的成本。鍋爐的煙氣熱量、制氧系統(tǒng)中壓縮空氣的熱量和煙氣凈化壓縮系統(tǒng)中壓縮煙氣的熱量得到了充分的利用，實現(xiàn)了富氧燃燒系統(tǒng)內(nèi)部能量的梯級利用，從整體上提高了機組的發(fā)電效率。以上對本發(fā)明所提供的富氧燃燒機組熱量梯級利用的方法及裝置進行了詳細的介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種富氧燃燒機組熱量梯級利用的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟A:將鍋爐(I)出口煙氣分流成第一部分煙氣、第二部分煙氣和第三部分煙氣；所述第一部分煙氣作為循環(huán)煙氣，重新送入鍋爐(I)的爐膛，所述第二部分煙氣對送入鍋爐(I)的氧氣進行預熱，所述第三部分煙氣對低壓給水進行加熱； 步驟B:第二部分煙氣和第三部分煙氣經(jīng)換熱后送入煙氣冷凝器(11)，冷凝至常溫后送入煙氣壓縮機(8)； 步驟C:空氣經(jīng)過空氣壓縮機(5)壓縮后，經(jīng)過壓縮空氣低壓給水加熱器(6)冷卻后送入制氧系統(tǒng)(7)，制氧系統(tǒng)(7)產(chǎn)生的氧氣送入氧氣預熱器(2); 步驟D:空氣壓縮機(5)產(chǎn)生的壓縮空氣及煙氣壓縮機(8)產(chǎn)生的壓縮煙氣對鍋爐低壓給水進行加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的富氧燃燒機組熱量梯級利用的方法，其特征在于，步驟A中還包括將預熱之后的氧氣實際溫度與預定溫度比較，如果低于預定溫度，則增加第二部分煙氣量；如果高于預定溫度，則減少第二部分煙氣量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的富氧燃燒機組熱量梯級利用的方法，其特征在于，所述步驟A中第一部分煙氣占全部煙氣的50% 70%，第二部分煙氣占全部煙氣的15% 25%。
4.一種富氧燃燒機組熱量梯級利用的裝置，其特征在于，該裝置包括鍋爐(I)、氧氣預熱器(2)、煙氣低壓給水加熱器(3)、壓縮空氣低壓給水加熱器(6)、壓縮煙氣低壓給水加熱器(9)、空氣壓縮機(5)、煙氣壓縮機(8)、制氧系統(tǒng)(7)和煙氣凈化壓縮系統(tǒng)(10)； 鍋爐(I)包括第一煙氣出口端、第二煙氣出口端和第三煙氣出口端，第一煙氣出口端與鍋爐(I)的第一煙氣進口端相連；第二煙氣出口端與氧氣預熱器(2)的煙氣進口端相連，第三煙氣出口端與煙氣低壓給水加熱器(3)煙氣進口端相連；氧氣預熱器(2)的煙氣出口端煙氣低壓給水加熱器(3)的煙氣出口端分別與煙氣冷凝器(11)的煙氣進口端相連； 空氣壓縮機(5)空氣出口端與壓縮空氣低壓給水加熱器(6)壓縮空氣進口端相連，壓縮空氣低壓給水加熱器(6)的空氣出口端與制氧系統(tǒng)(7)的空氣進口端相連，制氧系統(tǒng)(7)的氧氣出口端與氧氣預熱器(2)的氧氣進口端相連； 煙氣壓縮機(8)煙氣出口端與壓縮煙氣低壓給水加熱器(9)壓縮煙氣進口端相連，壓縮煙氣低壓給水加熱器(9)壓縮煙氣出口端與煙氣凈化壓縮系統(tǒng)(10)的煙氣進口端相連。
5.如權(quán)利要求4所述的富氧燃燒機組熱量梯級利用的裝置，其特征在于，所述低壓給水加熱器(3)利用煙氣對鍋爐低壓給水進行加熱。
6.如權(quán)利要求5所述的富氧燃燒機組熱量梯級利用的裝置，其特征在于，所述低壓給水加熱器(3)的給水進口端連接有用于抽取鍋爐低壓給水的第一水泵(12)，所述低壓給水加熱器(3)設置第一流量控制器控制水泵的抽水量；所述壓縮空氣低壓給水加熱器(6)給水進口端連接有用于抽取鍋爐低壓給水的第二水泵(13)，所述壓縮空氣低壓給水加熱器(6)設置第二流量控制器控制水泵的抽水量；所述壓縮煙氣低壓給水加熱器(9)的給水進口端連接有用于抽取鍋爐低壓給水的第三水泵(14)，所述壓縮煙氣低壓給水加熱器(6)設置第三流量控制器控制水泵的抽水量。
全文摘要
本發(fā)明公開一種富氧燃燒機組熱量梯級利用的方法及裝置，方法包括步驟A:將鍋爐(1)出口煙氣分流成第一部分煙氣、第二部分煙氣和第三部分煙氣；第一部分煙氣重新送入鍋爐(1)的爐膛，第二部分煙氣對送入鍋爐(1)的氧氣進行預熱，第三部分煙氣對低壓給水進行加熱；步驟B:第二部分煙氣和第三部分煙氣經(jīng)換熱后送入煙氣冷凝器(11)，冷凝至常溫后送入煙氣壓縮機(8)；步驟C:空氣經(jīng)過空氣壓縮機(5)壓縮后，經(jīng)過壓縮空低壓給水加熱器(6)冷卻后送入制氧系統(tǒng)(7)，制氧系統(tǒng)(7)產(chǎn)生的氧氣送入氧氣預熱器(2)；步驟D:對鍋爐低壓給水進行加熱。該發(fā)明提高富氧燃燒電站的發(fā)電效率，降低燃煤電站CO2捕集的成本。
文檔編號F22D1/00GK103196130SQ20131015434
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者段倫博, 韓冬, 段鈺鋒, 向文國 申請人:東南大學