本發(fā)明屬于水煤漿流化懸浮燃燒技術和水煤漿鍋爐技術領域，具體涉及一種水煤漿低濃度富氧流化懸浮燃燒方式及其鍋爐裝置。

背景技術：
水煤漿燃燒技術被稱為煤的潔凈燃燒技術，我國從上世紀70年代開始進行水煤漿鍋爐試驗研究，40年來取得了長足的進步。目前，水煤漿鍋爐分為流化懸浮燃燒和霧化懸浮燃燒兩種。水煤漿流化懸浮燃燒方式與霧化懸浮燃燒方式相比較具有許多優(yōu)點，如實現了低溫燃燒，解決了水煤漿鍋爐容易結焦的世界性的難題，同時抑制了NOx的生成與排放等，因此水煤漿流化懸浮燃燒技術在鍋爐領域，尤其是在中小鍋爐領域獲得了廣泛的應用，被稱為水煤漿燃燒技術領域的一場革命。但是，水煤漿流化懸浮燃燒方式尚存在對水煤漿燃料的適應性不夠寬泛，尤其對摻用劣質煤的水煤漿燃料的適應性差，存在著火燃燒不穩(wěn)定，燃燒不完全等缺點。傳統(tǒng)水煤漿鍋爐與其它工業(yè)鍋爐或爐窯一樣，燃料燃燒采用空氣進行助燃，從上世紀80年代開始，富氧燃燒作為一種節(jié)能技術，在燃煤工業(yè)鍋爐或電站鍋爐上采用富氧局部助燃技術，有見文獻報道，對降低燃料的著火溫度、提高燃燒溫度、改善燃燒穩(wěn)定性、減少燃料消耗有很好的效果，但是帶來了NOx的大幅度增加。及至目前為止，在工業(yè)爐窯上有采用氧體積百分比濃度高于50％的富氧空氣助燃的試驗，所采用的富氧空氣制取方法也是目前公認在工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐窯上最有應用前途的膜富氧方式和變壓吸附方式。于是，有人試圖在水煤漿鍋爐上采用富氧助燃的方式，如公開號為200410096627.8的《水煤漿大空間燃燒方式及其專用設備》的發(fā)明專利，該發(fā)明專利針對水煤漿霧化懸浮燃燒方式提出采用氧體積百分濃度高于50%的富氧空氣進行助燃，并采用變吸附式裝置制取富氧空氣，因而存在以下缺點和局限性：1）過高濃度富氧助燃增加了熱力NOx的生成及其排放；2）僅限于水煤漿霧化懸浮燃燒方式；3）變吸附式富氧裝置設備復雜、能耗過高，達0.4～0.55kWh／m3[O2]，例如燃用1噸水煤漿約需消耗500～600kWh電能，即便采用膜富氧方式電能消耗也與此相當，顯然得不償失。

技術實現要素：
為了充分發(fā)揮水煤漿流化懸浮燃燒方式的優(yōu)點，克服水煤漿燃料適應性不夠寬泛、燃燒不夠穩(wěn)定，高濃度富氧助燃又存在NOx生成排放增加、富氧制備設備復雜、能耗過高及成本較高的缺點，本發(fā)明提出一種水煤漿低濃度富氧流化懸浮燃燒方法及其鍋爐裝置。為解決現有技術存在的問題，本發(fā)明采用如下技術方案：將傳統(tǒng)的流化懸浮燃燒水煤漿鍋爐裝置，改為低濃度富氧?；瘧腋∪紵簼{鍋爐裝置，即采取水煤漿流化懸浮燃燒、富氧助燃，其包括如下步驟：步驟一:利用沸石分子篩制備低濃度富氧空氣；步驟二:通過空氣預熱器加熱低濃度富氧空氣；步驟三:經過空氣預熱器加熱后的低濃度富氧空氣，以富氧一次風、富氧二次風和富氧?；L分別通過流化床、二次風口和水煤漿粒化器進入燃燒室，與進入燃燒室的水煤漿燃料混合燃燒。通過步驟一制備的低濃度富氧空氣之氧體積濃度為24～30％,通過步驟一制備的低濃度富氧空氣總量為水煤漿燃料燃燒所需理論空氣量的60～80％，所述步驟二將低濃度富氧空氣加熱至200～350℃，然后通過供風系統(tǒng)接入燃燒室，其中通過一次風口、二次風口和水煤漿?；鬟M入燃燒室的低濃度富氧空氣分別占總量的35～45％、45～60％和5～10％。步驟一利用沸石分子篩制備低濃度富氧空氣的沸石分子篩富氧裝置設有二組或多組，其中的一組用于制備低濃度富氧空氣，在該組沸石分子篩吸附飽和時，關閉本組沸石分子篩富氧裝置，通入200-350℃熱風，同時通過放風閥排放氣體，在放風閥排放氣體溫度為100～150℃時，通入壓縮空氣冷卻至室溫，通過真空泵將沸石分子篩抽真空至－50～－80kPa解析再生；同時開啟他組沸石分子篩富氧裝置制備低濃度富氧空氣。一種應用上述任一項權利要求所述的方法的鍋爐裝置，包括流化懸浮燃燒系統(tǒng)、附設于流化懸浮燃燒系統(tǒng)燃燒室的供風系統(tǒng)、與流化懸浮燃燒系統(tǒng)的燃燒室相通的水煤漿供漿系統(tǒng)，所述供風系統(tǒng)在入風口配設沸石分子篩富氧裝置，所述經沸石分子篩富氧裝置制備的低濃度富氧空氣經連接的空氣預熱器加熱，在通過空氣預熱器后，分別通過與空氣預熱器的富氧一次熱風道、富氧二次熱風道和水煤漿?；鞅凰腿肴紵?。所述低濃度富氧空氣分別通過富氧一次熱風道接入流化床，通過富氧二次熱風道接入燃燒室密相區(qū)，通過水煤漿?；鹘尤肴紵摇Ｋ龇惺肿雍Y富氧裝置包括沸石分子篩、填充沸石分子篩的管束、外套管束的管殼，所述管殼一端與鼓風機的出口端相通，另一端與空氣預熱器相通；所述管束配設多根軸向相通的平行圓管，外套管束的平行圓管內填充沸石分子篩，所述管束串聯設置二層或多層，所述管束兩端徑向設置固定孔板，所述固定孔板配合管束內平行圓管設有通孔，所述固定孔板的外周與管殼內徑相配，所述固定孔板外固接金屬網。所述管殼進氣口端和出氣口端設有截斷閥，所述截斷閥配有連接法蘭。所述沸石分子篩富氧裝置設有兩組或多組，所述沸石分子篩富氧裝置間并聯，所述沸石分子篩富氧裝置的管殼通過熱風閥通入熱風，所述管殼還設有配設真空閥的真空泵，并設有放風閥和壓縮空氣閥。所述沸石分子篩采用LIX型或LiAgx型沸石分子篩。所述管殼內徑為所述鼓風機出口風道直徑或當量直徑的1.0～1.5倍。所述供風系統(tǒng)在其鼓風機出口配設沸石分子篩富氧裝置，所述沸石分子篩富氧裝置所產生的低濃度富氧空氣經空氣預熱器加熱后，通過設置的富氧一次熱風道、富氧二次熱風道和水煤漿粒化熱風道進入?；瘧腋∪紵到y(tǒng)的燃燒室，所述低濃度富氧空氣分別以富氧一次風、富氧二次風、富氧粒化風經富氧一次熱風道進入燃燒室床料區(qū)，經富氧二次熱風道進入燃燒室密相區(qū)，經所述的水煤漿供漿系統(tǒng)的水煤漿?；髦；L管與水煤漿同時進入燃燒室稀相區(qū)。從燃燒室排出的高溫煙氣，經省煤器、空氣預熱器放熱，進入排煙除塵系統(tǒng)，經除塵器除塵，通過引風機排入大氣。經除氧加熱的鍋爐給水進入鍋爐給水蒸汽系統(tǒng)，鍋爐給水通過給水泵、給水管道進入省煤器，通過省煤器預熱后，經省煤器出口水管進入鍋筒，然后進入配置在燃燒室的蒸發(fā)受熱面被加熱成蒸汽，通過鍋筒引出，完成鍋爐工作。本發(fā)明的方法和裝置具有以下優(yōu)點：一、采用低濃度富氧燃燒，改善了水煤漿鍋爐著火和燃燒條件，降低了燃料著火溫度，提高了燃燒溫度、燃燒速率和燃盡率，提高了燃料著火和燃燒的穩(wěn)定性；二、拓寬了水煤漿鍋爐對水煤漿燃料的適應范圍，即可以適應較低劣質的煤制成的水煤漿燃料，也可以適應污泥﹣煤混合水煤漿、污泥﹣煤泥混合水煤漿燃料，不僅對降低燃料及生產成本具有重大的經濟價值，而且對改善環(huán)境具有重大的社會意義；三、水煤漿?；蔑L由傳統(tǒng)的冷風改為富氧熱風，提高了燃燒室燃燒溫度，減少了排煙熱損失；四、大幅度降低了進入燃燒室的空氣總量及煙氣量，進入鍋爐總風量減少20～40％，鍋爐排煙量減少20～25％，不僅降低了排煙熱損失，而且降低了鍋爐鼓風機和引風機兩機總的電耗；五、提高了鍋爐燃燒效率和熱效率，降低鍋爐燃料消耗3～5％；六、進一步降低了排煙中的煙塵、NOx、SO2含量；七、分子篩富氧裝置，安全可靠，使用方便，生產成本低，富氧制備及分子篩再生電耗僅為0.10kWh／m3[O2]，只有變壓吸附富氧裝置的20％，而且遠低于鍋爐鼓風機和引風機兩機總電耗的減少量。附圖圖1是本發(fā)明的水煤漿低濃度富氧流化懸浮燃燒鍋爐裝置結構示意圖；圖2是本發(fā)明的沸石分子篩富氧裝置結構示意圖。沸石分子篩富氧裝置1；調節(jié)閥2；鼓風機3；富氧冷風管4；空氣預熱器5；富氧熱風集箱6；富氧一次熱風管7；富氧一次熱風閥8；富氧熱風箱9；多孔板10；風帽11；床料區(qū)12；爐墻13；燃燒室14；燃燒室密相區(qū)15；燃燒室稀相區(qū)16；富氧二次熱風管17；富氧二次熱風閥18；富氧二次熱風口19；富氧?；療犸L管20；富氧?；療犸L閥21；?；?2；?；L管23；供漿泵24；供漿管25；粒化管26；煙囪27；漩渦分離器28；回輸通道29；給水泵30；給水管道31；省煤器32；省煤器出口水管33；鍋筒34；蒸發(fā)受熱面34；除塵器36；引風機37；管殼38；固定孔板39；金屬網40；煙筒41；管束42；沸石分子篩43；入口截斷閥44；出口截斷閥45；放風閥46；熱風閥47；壓縮空氣閥48；真空閥49；真空泵50；連接法蘭51。實施例下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的方法和裝置進行進一步的詳細說明。如圖1、圖2所示，在10t／h流化懸浮燃燒水煤漿鍋爐上進行了實施，將傳統(tǒng)的空氣助燃的流化懸浮燃燒水煤漿鍋爐改為低濃度富氧助燃的流化懸浮燃燒水煤漿鍋爐。一種水煤漿低濃度富氧流化懸浮燃燒鍋爐裝置，設有流化懸浮燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括燃燒室14、附設于燃燒室14的低濃度富氧供風系統(tǒng)，以及與燃燒室14相通的水煤漿供漿系統(tǒng)；低濃度富氧供風系統(tǒng)之鼓風機3進口配置有調節(jié)閥2，鼓風機3出口端配置有兩組并列的沸石分子篩富氧裝置1，沸石分子篩富氧裝置1入口端與鼓風機3的出口端連通，空氣通過調節(jié)閥2，經鼓風機3進入沸石分子篩富氧裝置1，沸石分子篩富氧裝置1出口端與空氣預熱器5連通，空氣經過沸石分子篩富氧裝置1生成低濃度富氧冷空氣，低濃度富氧冷空氣經過空氣預熱器5被加熱后成為低濃度富氧熱空氣，進入富氧熱風集箱6，從富氧熱風集箱接出三個支管并通過三個支管被稱為富氧一次熱風、富氧二次熱風、富氧粒化熱風進入燃燒室14，其中富氧一次風通過富氧一次熱風管7和配置在富氧熱風管7上的富氧一次熱風閥8，進入配置在燃燒室14底部的并與富氧一次熱風管7連通的富氧熱風箱9，然后通過配置在富氧熱風箱9上部的多孔板10、風帽11，進入燃燒室下部的流化床的床料區(qū)12；富氧二次熱風通過富氧二次熱風管17和配置在富氧熱風管17上的富氧二次熱風閥18，然后通過與富氧二次熱風管17連通的富氧二次熱風口19，進入燃燒室密相區(qū)15；富氧粒化熱風通過?；療犸L管20，然后通過與?；療犸L管連通的供漿系統(tǒng)的?；?2之粒化風管23，進入燃燒室稀相區(qū)16。上述與燃燒室14相通的水煤漿供漿系統(tǒng)，水煤漿由供漿泵24，經供漿管25，通過與供漿管連通的配置在燃燒室14上部的粒化器22之?；?6，進入燃燒室稀相區(qū)16，與上述通過?；?2之?；L管23進入燃燒室14的富氧?；療犸L相遇、混合被撕成漿粒并灑落燃燒室14的床料區(qū)12，被進入床料區(qū)的富氧一次熱風連同床料一起吹起，與進入燃燒室14的富氧二次熱風相遇，低濃度富氧熱風包括富氧一次熱風、富氧二次熱風、富氧粒化熱風一起與水煤漿混合形成低濃度富氧懸浮燃燒，與此同時床料中的石灰石被加熱分解成氧化鈣與水煤漿燃料中的硫反應生成硫酸鈣完成脫硫；燃燒生成的煙氣經配置于燃燒室14上部出口的煙窗27進入旋渦分離器28，煙氣攜帶的未燃燼的燃料顆粒及未反應完成的石灰石顆粒經旋渦分離器分離，通過回輸通道29回入燃燒室14下肚的密相區(qū)15，形成低濃度富氧流化懸浮燃燒；經旋渦分離器28分離的煙氣，依次通過與燃燒室14出口連通的省煤器31的煙道、與省煤器31的煙道連通的空氣預熱器5的煙氣，煙氣溫度降至煙氣露點以上，然后依次進入與省煤器31的煙道和空氣預熱器5的煙道相連通的排煙除塵系統(tǒng)的除塵器36、引風機37、煙筒41，排入大氣；經除氧加熱后的鍋爐給水，經由給水泵30加壓，通過與省煤器31相連通的給水管31進入省煤器31，被通過省煤器31煙道的煙氣加熱后，通過與省煤器31連通的省煤器出口水管32，進入鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)的鍋筒33，然后通過與鍋筒相連通的配置在燃燒室14內的蒸發(fā)受熱面管束34，被燃燒室14內的高溫煙氣加熱成為蒸汽，由鍋筒33引出，完成鍋爐工作。在供風系統(tǒng)的鼓風機3入口配置有調節(jié)閥2，鼓風機3出口配置有并列的兩組沸石分子篩富氧裝置1，沸石分子篩富氧裝置1包括沸石分子篩43、填充沸石分子43的管束42、外套管束42的圓柱形管殼38，所述管殼38直徑與所述鼓風機3出口風道直徑或當量直徑的1.0～1.5倍，管殼38一端與鼓風機3的出風口相通，另一端與空氣預熱器5相通；所述管束42由多根平行圓管組成，管束42的平行圓管總流通截面積與鼓風機3出口風管當量直徑相等，平行圓管直徑為管殼38直徑的0.1倍，平行圓管的長度為管殼38的直徑的2.0倍，管束42兩端設置有徑向位置的固定孔板39，固定孔板39正對著平行圓管處配合均布有多個通孔，通孔孔徑與各平行圓管外徑相同，管束42的圓管通過兩端設計的固定孔板39的管孔固定，管束42的平行圓管總流通截面積不小于管殼流通截面積的50％，固定孔板39的周徑與管殼38內徑相等，管束42通過兩端的固定孔板39與管殼38內壁相配合，管束42在兩端固定孔板39兩端配置有金屬網40，金屬網40的孔徑采用0.5～1.0mm，以確保管束42的圓管內的沸石分子篩43不發(fā)生泄漏，金屬網40與管束42之間夾住固定孔板39，在一個管殼38內，設有串聯的兩層或多層管束42，相鄰兩層管束間隔距離為管殼直徑的0.1～1.0倍，沸石分子篩采用粒度為3.0～5.0mm的LIX型或LiAgx型沸石分子篩。管殼38在進氣口端和出氣口端分別配置有入口截斷閥44和出口截斷閥45，其中，兩入口截斷閥44入口設置連接法蘭51與鼓風機3出口連通，兩出口截斷閥45之出口設置連接法蘭51與富氧冷風管4連通，富氧冷風管與空氣預熱器5入口連通。沸石分子篩富氧裝置1的管殼38外配設熱風閥、放風閥46、壓縮空氣閥48、真空泵49和真空閥50，其中真空閥50與真空泵50連通，熱風閥48和壓縮空氣閥49連通?？諝饨浾{節(jié)閥2控制，通過鼓風機3加壓，進入沸石分子篩富氧裝置1，先行通過第一層管束42入口的金屬網進入圓管內，空氣中部分水分和部分氮氣分子被圓管內充填的沸石分子篩43吸附，離開第一層管束42出口的金屬網，然后通過第二層管束42入口的金屬網進入圓管內，空氣中部分氮氣分子被圓管內充填的沸石分子篩43吸附，離開第二層管束42出口的金屬網，最后形成氧體積濃度為24～30％的低濃度富氧空氣。沸石分子篩富氧裝置1有兩組并列而成，一組運行另一組再生備用。當一組沸石分子篩富氧裝置1運行，將另一組沸石分子篩富氧裝置1的入口截斷閥44和出口截斷閥45關閉。當需要對沸石分子篩進行再生時，開啟放風閥46和熱風閥47，通過熱風閥47通入200～350℃的熱風加熱，當放風閥46出口風溫度達到100～150℃時關閉熱風閥47，3～4小時后開啟壓縮空氣閥48，通入壓縮空氣冷卻，當放風閥46出口風溫降至室溫時，關閉壓縮空氣閥48和放風閥46，開啟真空閥49，啟動真空泵50，當沸石分子篩富氧裝置1管殼38內真空壓力達到－50～－80kPa時，停止真空泵50，關閉真空閥48即可。本發(fā)明在傳統(tǒng)的10噸／時流化懸浮燃燒水煤漿鍋爐上進行了改造，改為低濃度富氧流化懸浮燃燒水煤漿鍋爐，并進行了低濃度富氧流化懸浮燃燒方式與傳統(tǒng)空氣助燃方式的對比試驗。試驗用水煤漿燃料特性指標為：水煤漿濃度63.1％；添加劑1.0％；水份Wy35.9％；揮發(fā)份Vy26.64％；含碳量Cy39.94％；含氮量Ny0.64％；含硫量Sy0.62％；灰份Ay14.79；低位熱值Wy15.36MJ／kg。試驗富氧空氣氧體積濃度為28﹪。試驗結果如表2所列。工業(yè)性試驗數據均系通過72小時連續(xù)運行結果的統(tǒng)計值。試驗結果表明，低濃度富氧流化懸浮燃燒方式與傳統(tǒng)空氣助燃方式比較：1）由于燃燒溫度提高，蒸汽量、壓力、溫度均有所提高：2）燃燒效率提高了1.54％；3）排煙溫度下降了57.3℃；4）鍋爐熱效率提高了6.16%；5）燃料消耗量降低了5.6％；6）鼓風機風量減少了33.3％，由于鼓風機需克服沸石富氧裝置的阻力，因此鼓風機功率無增減；7）引風機排煙量減少了20.0％，引風機功率下降了25.5％；8）排煙煙塵、NOx、SO2濃度均有所下降。試驗數據如表1所示。表110t／h低濃度富氧流化懸浮燃燒水煤漿鍋爐試驗結果本領域的普通技術人員應當認識到，以上實施例僅是用來說明本發(fā)明而非對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的范圍內，對以上實施例的變化、變形都將落入本發(fā)明的保護范圍。