專利名稱：富氧燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電站燃煤鍋爐技術(shù)，特別是一種適用于旋流煤粉燃燒器的富氧燃燒系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人類工業(yè)的發(fā)展，氣候變化問題已經(jīng)成為全世界關(guān)注的問題，雖然對氣候變暖的原因，目前還存在不同的爭論，但大多理論認(rèn)為其與人類活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體CO2濃度升高有關(guān)。
化石燃料在今后較長一段時(shí)間內(nèi)仍然是世界能源的主要組成部分，而以化石燃料為原料的電站行業(yè)在化石燃料使用中占有重要地位，同時(shí)也成為比較集中的二氧化碳排放源頭，排放量巨大。所以針對火力發(fā)電廠二氧化碳排放的控制和處理十分關(guān)鍵。
目前，富氧燃燒技術(shù)作為一種重要的CO2捕捉技術(shù)，得到了越來越多的關(guān)注。它即可用于現(xiàn)有鍋爐的技術(shù)改造，也可應(yīng)用于新的鍋爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在富氧燃燒技術(shù)中，純氧和部分再循環(huán)煙氣混合進(jìn)入爐膛燃燒，可使煙氣中CO2濃度達(dá)80%以上，大大利于CO2的捕捉。 為使富氧燃燒鍋爐的溫度與空氣燃燒時(shí)接近，需控制再循環(huán)煙氣量，使進(jìn)入爐膛的A濃度維持在一定值。大量研究表明，該A濃度值大約在20 40%之間。
傳統(tǒng)旋流煤粉燃燒器系統(tǒng)中包括一次風(fēng)系統(tǒng)和二次風(fēng)系統(tǒng)，直吹式一次風(fēng)系統(tǒng)為一次風(fēng)機(jī)將符合一定溫度的空氣送入磨煤機(jī)用于干燥和輸送煤粉，達(dá)到要求的一次風(fēng) /煤粉氣流經(jīng)燃燒器一次風(fēng)道噴入爐膛燃燒。二次風(fēng)系統(tǒng)由送風(fēng)機(jī)將空氣送入空預(yù)器加熱到一定溫度送入燃燒器二次風(fēng)箱，經(jīng)旋流燃燒器的二次風(fēng)道內(nèi)二次風(fēng)道和/或外二次風(fēng)道噴入爐膛，補(bǔ)充燃燒所需氧量。
傳統(tǒng)旋流燃燒方式采用空氣作為燃燒氧化劑，提供燃燒所需氧量，由于空氣中的 N2含量較高，導(dǎo)致煙氣中含有大量隊(duì)，導(dǎo)致(X)2不易收集。本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種新型的適用于旋流煤粉燃燒器的富氧燃燒技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有電站燃煤鍋爐技術(shù)中，(X)2不易收集的不足，提供一種新型富富氧燃燒系統(tǒng)。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的
一種富氧燃燒系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述系統(tǒng)包括
一鍋爐本體，包括一排煙管路；
一旋流燃燒器，包括一次風(fēng)道和二次風(fēng)道，設(shè)置在所述鍋爐本體上，所述一次風(fēng)道出口處設(shè)置一環(huán)形氧氣室，所述氧氣室通過一均勻分布在一次風(fēng)道上的氧氣噴管與鍋爐本體的爐膛相通；
一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，連接所述排煙管路與所述旋流燃燒器的一次風(fēng)道；
二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，連接所述排煙管路與所述旋流燃燒器的二次風(fēng)道；
一供氧系統(tǒng)，與所述一次風(fēng)道和二次風(fēng)道連接并輸入氧氣。
較佳地，所述供氧系統(tǒng)包括一空氣分離裝置，分離出的氧氣一部分通過所述氧氣噴管輸入一次風(fēng)道，另一部分輸入二次風(fēng)道。
較佳地，所述供氧系統(tǒng)輸入的氧氣體積流量占進(jìn)入爐膛總氣體體積流量的20% 40%。
較佳地，所述一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)包括一磨煤機(jī)，其產(chǎn)生的煤粉與一次風(fēng)道的再循環(huán)煙氣混合后輸入所述爐膛。
較佳地，所述一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)和二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)均經(jīng)過一煙氣換熱器和一再循環(huán)風(fēng)機(jī)。
較佳地，所述一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)包括一脫水歧路，所述脫水歧路設(shè)置一脫水裝置。
較佳地，所述旋流燃燒器二次風(fēng)道包括外二次風(fēng)道和內(nèi)二次風(fēng)道。
較佳地，所述外二次風(fēng)道設(shè)置一旋流器。
較佳地，所述內(nèi)二次風(fēng)道設(shè)置一旋流器。
較佳地，所述外二次風(fēng)道和內(nèi)二次風(fēng)道各設(shè)置一旋流器。
本發(fā)明中，上述優(yōu)選條件在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)施例。
本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于
1. 一次風(fēng)采用再循環(huán)煙氣干燥和輸運(yùn)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中富氧狀態(tài)下煤粉爆燃的問題，磨煤機(jī)出口的一次風(fēng)溫度可大大提高，最高達(dá)200°C左右；
2.在一次風(fēng)道內(nèi)噴口處布置氧氣噴管，純氧能在爐膛內(nèi)與高溫的一次風(fēng)/煤粉氣流充分混合，使煤粉噴入爐內(nèi)迅速著火和燃燒；
3.噴入爐膛的整體氧氣濃度比在空氣中高，高的一次風(fēng)的溫度和高的氧氣濃度促使煤粉氣流能迅速著火和燃盡，大大提高了燃燒效率；
4.采用部分再循環(huán)煙氣干燥和輸送煤粉，采用純氧提供燃燒所需氧化劑，使鍋爐排放煙氣的C02濃度達(dá)到80%以上，便于實(shí)現(xiàn)C02的捕捉。


圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例下的富氧燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例下的旋流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例下的旋流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例下的旋流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施例將參照附圖進(jìn)行說明。在說明書附圖中，具有類似結(jié)構(gòu)或功能的元件或裝置將用相同的元件符號表示。附圖只是為了便于說明本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，并不是要對本發(fā)明進(jìn)行窮盡性的說明，也不是對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。
圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例下的富氧燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，富氧燃燒系統(tǒng)包括鍋爐本體1，鍋爐本體1上設(shè)置旋流燃燒器2，旋流燃燒器2包括一次風(fēng)道和二次風(fēng)道。鍋爐本體1的排煙管路中設(shè)置煙氣換熱器3和除塵器4，除塵器4后連接引風(fēng)機(jī)5、煙囪6和(X)2凈化處理裝置7 (CPU)。
除塵器4后設(shè)置煙氣循環(huán)回路，該回路設(shè)置再循環(huán)風(fēng)機(jī)8，循環(huán)回路經(jīng)過再循環(huán)風(fēng)機(jī)8后分為一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)和二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)和二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)均通過煙氣換熱器3。再循環(huán)風(fēng)機(jī)8還可以通過截止閥81與空氣直接相通，這樣，當(dāng)煙氣循環(huán)回路停止使用時(shí)，再循環(huán)風(fēng)機(jī)8可以將空氣直接引入系統(tǒng)。
—次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)在煙氣換熱器3前設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)10和一脫水歧路，脫水歧路中設(shè)置脫水裝置9。原煤水分高于5%時(shí)，從再循環(huán)風(fēng)機(jī)8來的一次風(fēng)煙氣需通過該脫水裝置9 脫除煙氣水分，再由增壓風(fēng)機(jī)10后部分進(jìn)入煙氣換熱器3加熱，并在煙氣換熱器3后與另一部分未加熱的煙氣混合，通過閥門調(diào)節(jié)兩部分的煙氣比例，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入磨煤機(jī)11的煙氣溫度。一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)在煙氣換熱器3后設(shè)置磨煤機(jī)11，磨煤機(jī)11和一給煤機(jī)13連接， 一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)最后連接旋流燃燒器2的一次風(fēng)道。
二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)在經(jīng)過煙氣換熱器3后與旋流燃燒器2的二次風(fēng)道連接，二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的煙氣在二次風(fēng)道內(nèi)與氧氣混合后輸入爐膛。
圖2示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例下的旋流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，旋流燃燒器2包括一次風(fēng)道14，內(nèi)二次風(fēng)道15，外二次風(fēng)道16，燃燒器二次風(fēng)箱17，氧氣輸送管道18，噴口環(huán)形氧氣室19和氧氣噴管20。其中一次風(fēng)道14可以采用蝸殼進(jìn)風(fēng)或布置旋流器使一次風(fēng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)進(jìn)入爐膛，也可以采用直流一次風(fēng)噴入爐膛。一次風(fēng)道出口處均勻布置氧氣噴管20，噴管數(shù)量可以為3-12個(gè)，噴管與環(huán)形氧氣室19相連，由氧氣輸送管道18將純氧送入環(huán)形氧氣室，并從氧氣噴管噴入爐內(nèi)。在本實(shí)施例中，內(nèi)二次風(fēng)為直流形式，不布置旋流葉片。外二次道內(nèi)布置旋流器21，使二次風(fēng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)后噴入爐內(nèi)助燃。
鍋爐運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的煙氣通過煙氣換熱器3后進(jìn)入除塵器4，從除塵器4排出的煙氣被分成兩部分，一路經(jīng)過引風(fēng)機(jī)5后從煙@ 6排入大氣，或通過(X)2凈化處理裝置(CPU) 7 進(jìn)行處理；另一路煙氣由再循環(huán)風(fēng)機(jī)8升壓后進(jìn)入煙氣循環(huán)回路，煙氣循環(huán)回路被分成一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)和二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)提供一次風(fēng)干燥送粉所需煙氣量，二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)提供二次風(fēng)熱煙氣與氧氣混合進(jìn)入燃燒器二次風(fēng)箱?？諝夥蛛x裝置12為業(yè)界熟知的設(shè)備，空氣由入口 121進(jìn)入裝置，將空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥蛛x，其中氮?dú)鈴牡獨(dú)獬隹?122排出，純氧從氧氣出口 123輸向旋流燃燒器2。
一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)中，原煤水分高時(shí)，提供一次風(fēng)干燥送粉的煙氣在經(jīng)過再循環(huán)風(fēng)機(jī)8后，需通過水分脫除裝置9脫除煙氣水分，再由一次風(fēng)增壓風(fēng)機(jī)10增加處理后，一部分通過煙氣換熱器3加熱，并與另一部分未加熱的煙氣混合至200-500°C左右進(jìn)入磨煤機(jī)，由給煤機(jī)13將原煤送至磨煤機(jī)11，經(jīng)上述熱煙氣干燥并將磨制的煤粉輸送至燃燒器一次風(fēng)道。水分脫除裝置9安裝有旁路管道，當(dāng)原煤水分低或空氣燃燒時(shí)，再循環(huán)煙氣通過旁路管道進(jìn)入煙氣換熱器3預(yù)熱。
二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)中，由空氣分離裝置12提供的純氧一路經(jīng)過氧氣輸送管1 8進(jìn)入燃燒器一次風(fēng)噴口外圍的環(huán)形氧氣室19，并由與環(huán)形氧氣室連通周向均勻布置的3-12個(gè)氧氣噴管20噴入爐膛。另一路純氧從二次風(fēng)道氧氣入口 172進(jìn)入，與從二次風(fēng)道煙氣入口 171進(jìn)入的煙氣混合后進(jìn)入燃燒器二次風(fēng)箱，并經(jīng)燃燒器二次風(fēng)道內(nèi)二次風(fēng)道和/或外二次風(fēng)道進(jìn)入爐膛，提供煤粉燃燒所需氧量。所述二次風(fēng)熱煙氣由再循環(huán)風(fēng)機(jī)8提供，并通過煙氣換熱器3被加熱至200-500°C。上述總氧氣體積流量占進(jìn)入爐膛的一次風(fēng)和二次風(fēng)總體積流量的20-40%。
一次風(fēng)煙氣和煤粉混合物、氧氣及二次風(fēng)熱煙氣和純氧的混合氣體在爐膛內(nèi)混合燃燒，產(chǎn)生新的煙氣并從爐膛出口排出，經(jīng)尾部煙氣換熱器3后送入除塵器4，從而周而復(fù)始運(yùn)行。
圖3為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例下的旋流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中， 旋流燃燒器2的內(nèi)二次風(fēng)道15含有旋流器21，使二次風(fēng)熱煙氣與純氧的混合物在經(jīng)過燃燒器內(nèi)二次風(fēng)道后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)噴入爐膛。在燃燒器的外二次風(fēng)道內(nèi)沒有旋流器，二次風(fēng)熱煙氣和純氧的混合物經(jīng)燃燒器外二次風(fēng)道后不產(chǎn)生旋流，直流噴入爐膛。
圖4為本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例下的旋流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中， 旋流燃燒器2的內(nèi)外二次風(fēng)道內(nèi)均含有旋流器21，使二次風(fēng)熱煙氣與純氧的混合物在經(jīng)過燃燒器內(nèi)外二次風(fēng)道后均產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)噴入爐膛。
雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一鍋爐本體，包括一排煙管路；一旋流燃燒器，包括一次風(fēng)道和二次風(fēng)道，設(shè)置在所述鍋爐本體上，所述一次風(fēng)道出口處設(shè)置一環(huán)形氧氣室，所述氧氣室通過一均勻分布在一次風(fēng)道上的氧氣噴管與鍋爐本體的爐膛相通；一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，連接所述排煙管路與所述旋流燃燒器的一次風(fēng)道；二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，連接所述排煙管路與所述旋流燃燒器的二次風(fēng)道；一供氧系統(tǒng)，與所述一次風(fēng)道和二次風(fēng)道連接并輸入氧氣。
2.如權(quán)利要求1所述的富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述供氧系統(tǒng)包括一空氣分離裝置，分離出的氧氣一部分通過所述氧氣噴管輸入一次風(fēng)道，另一部分輸入二次風(fēng)道。
3.如權(quán)利要求1所述的富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述供氧系統(tǒng)輸入的氧氣體積流量占進(jìn)入爐膛總氣體體積流量的20% 40%。
4.如權(quán)利要求1所述的富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)包括一磨煤機(jī)，其產(chǎn)生的煤粉與一次風(fēng)道的再循環(huán)煙氣一起輸入所述爐膛。
5.如權(quán)利要求1所述的富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)和二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)均經(jīng)過一煙氣換熱器和一再循環(huán)風(fēng)機(jī)。
6.如權(quán)利要求1所述的富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)包括一脫水歧路，所述脫水歧路設(shè)置一脫水裝置。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述旋流燃燒器二次風(fēng)道包括外二次風(fēng)道和內(nèi)二次風(fēng)道。
8.如權(quán)利要求7所述的富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述外二次風(fēng)道設(shè)置一旋流器。
9.如權(quán)利要求7所述的富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)二次風(fēng)道設(shè)置一旋流器。
10.如權(quán)利要求7所述的富氧燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述外二次風(fēng)道和內(nèi)二次風(fēng)道各設(shè)置一旋流器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種富氧燃燒系統(tǒng)，包括一鍋爐本體，包括一排煙管路；一旋流燃燒器，包括一次風(fēng)道和二次風(fēng)道，設(shè)置在所述鍋爐本體上，所述一次風(fēng)道出口處設(shè)置一環(huán)形氧氣室，所述氧氣室通過一均勻分布在一次風(fēng)道上的氧氣噴管與鍋爐本體的爐膛相通；一次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，連接所述排煙管路與所述旋流燃燒器的一次風(fēng)道；二次風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，連接所述排煙管路與所述旋流燃燒器的二次風(fēng)道；一供氧系統(tǒng)，與所述一次風(fēng)道和二次風(fēng)道連接并輸入氧氣。本發(fā)明提高磨煤機(jī)出口的一次風(fēng)溫度，最高達(dá)200℃左右；純氧能迅速射入爐膛，使煤粉噴入爐內(nèi)迅速著火和燃燒；大大提高了燃燒效率；鍋爐排放煙氣的CO2濃度達(dá)到80％以上，便于實(shí)現(xiàn)CO2的捕捉。
文檔編號F23L7/00GK102563687SQ20121005889
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者張建文, 張翔, 李月華, 陳楠 申請人:上海鍋爐廠有限公司