本發(fā)明涉及燃?xì)忮仩t技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)境問題愈來愈嚴(yán)重，天然氣作為一種清潔能源被廣泛利用。近些年來，我國(guó)天然氣消耗量每年都以相當(dāng)大的速度增長(zhǎng)，天然氣燃燒產(chǎn)物中nox排放較燃油降低63％，較燃煤降低45％；二氧化碳的排放量較燃油降低26％，較燃煤降低52％。大、中型燃煤鍋爐的平均熱效率僅為75％，小型燃煤鍋爐熱效率更低；而燃?xì)忮仩t的熱效率平均可以達(dá)到85％以上，將燃?xì)忮仩t應(yīng)用于城鎮(zhèn)供熱和工業(yè)具有明顯的節(jié)能效果。

燃?xì)忮仩t熱損失主要為排煙熱損失、鍋爐散熱損失及燃料不完全燃燒熱損失，其中排煙熱損失所占份額最大。普通燃?xì)忮仩t排煙溫度一般為130℃～250℃，此溫度下煙氣中的水蒸氣處于過熱狀態(tài)，隨排煙帶走的水蒸氣的氣化潛熱約占天然氣低位發(fā)熱值的10％左右，若不對(duì)煙氣余熱加以回收而直接排放會(huì)造成能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)co2的捕集、運(yùn)輸和埋存，也需要將富氧燃燒鍋爐排除的煙氣維持在較低溫度(約30℃)。運(yùn)用現(xiàn)有的鍋爐余熱回收技術(shù)可以保持煙氣溫度為低于70℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到co2捕集的溫度要求。

另外，目前全球氣候變暖問題日趨嚴(yán)重，礦物燃料燃燒持續(xù)排放的co2是導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇的最主要原因。常規(guī)空氣燃燒效率較低，且煙氣中co2含量較低，co2捕集效率較低，捕集成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，以提高煙氣余熱回收率和燃?xì)忮仩t的燃燒效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，其包括：空氣預(yù)熱器，其設(shè)有與燃?xì)忮仩t的爐膛連接的第一進(jìn)煙口、與所述第一進(jìn)煙口連通的第一出煙口、供富氧空氣進(jìn)入的進(jìn)氣口、以及與所述進(jìn)氣口連通且供預(yù)熱后的所述富氧空氣排出的出氣口；煙氣冷凝器，其設(shè)有與所述第一出煙口連通的第二進(jìn)煙口、與所述第二進(jìn)煙口連通的第二出煙口、供冷水流入的進(jìn)水口、以及與所述進(jìn)水口連通且供熱水流出的出水口，所述第二出煙口和所述出氣口均與所述燃?xì)忮仩t的燃燒器連接。

如上所述的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，其中，所述第二出煙口通過煙氣循環(huán)管路與所述燃燒器連接，所述煙氣循環(huán)管路上設(shè)有蝶閥。

如上所述的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，其中，所述蝶閥控制進(jìn)入所述燃燒器的煙氣量占所述第二出煙口排出的煙氣總量的50％～70％。

如上所述的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，其中，所述出氣口通過進(jìn)氣管路與所述燃燒器連接。

如上所述的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，其中，所述第二出煙口還與二氧化碳富集管段連接，所述二氧化富集管段與所述燃燒器并列設(shè)置。

如上所述的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，其中，所述二氧化碳富集管段包括與所述第二出煙口連接的排煙管路、與所述排煙管路連接的壓縮機(jī)、以及與所述壓縮機(jī)連接的煙氣冷卻器。

如上所述的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，其中，所述煙氣冷凝器的底部設(shè)有冷凝水出口。

如上所述的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，其中，所述第一進(jìn)煙口和所述出氣口均設(shè)于所述空氣預(yù)熱器的下端，所述第一出煙口和所述進(jìn)氣口均設(shè)于所述空氣預(yù)熱器的上端。

如上所述的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，其中，所述第二進(jìn)煙口和所述出水口均設(shè)于所述煙氣冷凝器的上端，所述第二出煙口和所述進(jìn)水口均設(shè)于所述煙氣冷凝器的下端。

如上所述的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，其中，所述空氣預(yù)熱器的底部設(shè)有清灰口。

本發(fā)明的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明采用余熱梯級(jí)回收方式，通過空氣預(yù)熱器回收煙氣的顯熱，通過煙氣冷凝器回收煙氣中的部分顯熱和冷凝潛熱，并通過低溫?zé)煔庋h(huán)控制燃?xì)忮仩t的燃燒溫度并富集co2。通過本發(fā)明可以提高煙氣余熱回收率和燃?xì)忮仩t的燃燒效率，提高co2捕集效率，節(jié)能減排，提高能源利用率，降低燃燒污染物的排放，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：

圖1是本發(fā)明的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置的示意圖。

主要元件標(biāo)號(hào)說明：

1燃燒器2爐膛3第一進(jìn)煙口

4清灰口5出氣口6進(jìn)氣口

7空氣預(yù)熱器8第一出煙口9第二進(jìn)煙口

10煙氣冷凝器11第二出煙口12出水口

13進(jìn)水口14冷凝水出口15煙氣循環(huán)管路

16進(jìn)氣管路17排煙管路18壓縮機(jī)

19煙氣冷卻器20二氧化碳捕集管路

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，其包括空氣預(yù)熱器7和煙氣冷凝器10，空氣預(yù)熱器7設(shè)有與燃?xì)忮仩t的爐膛2連接以供高溫?zé)煔膺M(jìn)入空氣預(yù)熱器7的第一進(jìn)煙口3、與第一進(jìn)煙口3連通以供煙氣從空氣預(yù)熱器7排出的第一出煙口8、供富氧空氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器7的進(jìn)氣口6、以及與進(jìn)氣口6連通以供經(jīng)煙氣預(yù)熱后的富氧空氣排出的出氣口5，煙氣在空氣預(yù)熱器7內(nèi)與富氧空氣換熱，從而實(shí)現(xiàn)煙氣的第一級(jí)余熱回收；煙氣冷凝器10設(shè)有與第一出煙口8連通以供從空氣預(yù)熱器7排出的煙氣進(jìn)入煙氣冷凝器10的第二進(jìn)煙口9、與第二進(jìn)煙口9連通以供煙氣從煙氣冷凝器10排出的第二出煙口11、供冷水流入煙氣冷凝器10的進(jìn)水口13、以及與進(jìn)水口13連通以供熱水從煙氣冷凝器10流出的出水口12，煙氣在煙氣冷凝器10內(nèi)與冷水換熱，從而實(shí)現(xiàn)煙氣的第二級(jí)余熱回收，第二出煙口11和出氣口5均與燃?xì)忮仩t的燃燒器1連接，以使經(jīng)兩級(jí)余熱回收后的煙氣和預(yù)熱后的富氧空氣一起輸入燃燒器1，從而實(shí)現(xiàn)煙氣的循環(huán)，促進(jìn)燃燒器1內(nèi)助燃劑與燃料預(yù)混，提高燃燒效率。

本發(fā)明的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置，通過空氣預(yù)熱器7回收煙氣中的顯熱，提高富氧空氣的溫度，預(yù)熱后的富氧空氣通入燃?xì)忮仩t后不僅有助于燃料的燃燒，還可提高爐膛2輻射段溫度，有助于輻射換熱；通過煙氣冷凝器10回收煙氣中的剩余顯熱和冷凝潛熱，最大程度利用煙氣余熱，還能簡(jiǎn)化co2富集流程，在煙氣冷凝器10內(nèi)經(jīng)煙氣加熱生成的高溫水可用于其它需要加熱的工段，煙氣中部分酸性氧化物還可溶于煙氣冷凝器10內(nèi)的冷凝水中，也對(duì)燃燒尾氣起到一定的凈化作用；另外，采用富氧燃燒技術(shù)，通過煙氣循環(huán)可提高煙氣中co2濃度，實(shí)現(xiàn)降低燃燒nox排放，促進(jìn)燃燒煙氣中co2富集，有助于co2回收利用，對(duì)節(jié)能減排具有重要意義。

其中，燃燒器1和爐膛2相連接，爐膛2位于燃燒器1的靠近空氣預(yù)熱器7的一側(cè)。本發(fā)明中的燃燒器1、爐膛2、空氣預(yù)熱器7和煙氣冷凝器10的具體結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，容不贅述。

進(jìn)一步，第二出煙口11通過煙氣循環(huán)管路15與燃?xì)忮仩t的燃燒器1連接，煙氣循環(huán)管路15上設(shè)有蝶閥(圖未示出)，通過設(shè)置蝶閥控制循環(huán)煙氣量，有效調(diào)節(jié)爐膛2溫度和燃燒過量空氣系數(shù)。

更進(jìn)一步，蝶閥控制進(jìn)入燃燒器1的煙氣量(煙氣體積)占第二出煙口11排出的煙氣總量(煙氣總體積)的50％～70％。

進(jìn)一步，出氣口5通過進(jìn)氣管路16(或稱為進(jìn)氣通道)與燃?xì)忮仩t的燃燒器1連接，以使預(yù)熱后的富氧空氣經(jīng)由進(jìn)氣管路16進(jìn)入燃燒器1。

具體是，進(jìn)氣管路16的一端與出氣口5連接，煙氣循環(huán)管路15的一端與第二出煙口11連接，進(jìn)氣管路16的另一端與煙氣循環(huán)管路15的另一端連接后，再通過一根管路連接至燃燒器1，以使煙氣與預(yù)熱后的富氧空氣匯聚后再一起輸入燃燒器1內(nèi)。

進(jìn)一步，煙氣冷凝器10的底部設(shè)有冷凝水出口14，以供煙氣冷凝器10內(nèi)產(chǎn)生的冷凝水排出。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第二出煙口11還與二氧化碳富集管段連接，以便于對(duì)煙氣中的co2進(jìn)行捕集，二氧化碳富集管段與燃燒器1并列設(shè)置，或者說二氧化碳富集管段與煙氣循環(huán)管路15并列設(shè)置，以使?fàn)t膛2排出的煙氣經(jīng)兩級(jí)余熱回收后一部分煙氣經(jīng)煙氣循環(huán)管路15與富氧空氣一起輸入燃燒器1，實(shí)現(xiàn)煙氣循環(huán)，另一部分煙氣輸入二氧化碳富集管段，便于對(duì)該部分煙氣中的co2進(jìn)行捕集。

本發(fā)明由于采用富氧燃燒，且采用部分煙氣循環(huán)，有助于提高煙氣中co2的濃度，亦能提高進(jìn)入二氧化碳富集管段的煙氣中co2的濃度，促進(jìn)燃燒煙氣中co2富集，有助于co2回收利用。

進(jìn)一步，二氧化碳富集管段包括與第二出煙口11連接的排煙管路17、與排煙管路17連接的壓縮機(jī)18、以及與壓縮機(jī)18連接的煙氣冷卻器19，煙氣進(jìn)入壓縮機(jī)18加壓至3mpa，再通過煙氣冷卻器19使溫度維持在30℃左右，即可進(jìn)行co2處理工藝。

具體是，排煙管路17的一端與煙氣循環(huán)管路15的一端連接后，通過一根管路連接至第二出煙口11，以使從第二出煙口11排出的煙氣在排煙管路17與煙氣循環(huán)管路15的連接處分為兩路，一路進(jìn)入排煙管路17，另一路進(jìn)入煙氣循環(huán)管路15；排煙管路17的另一端與壓縮機(jī)18的進(jìn)口端連接，二氧化碳捕集管路20的一端與壓縮機(jī)18的出口端連接，煙氣冷卻器19設(shè)于二氧化碳捕集管路20上，二氧化碳捕集管路20的另一端可以與co2處理裝置連接，壓縮機(jī)18和煙氣冷卻器19的具體結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，容不贅述。

在如圖1所示的實(shí)施例中，第一進(jìn)煙口3和出氣口5均設(shè)于空氣預(yù)熱器7的下端，第一出煙口8和進(jìn)氣口6均設(shè)于空氣預(yù)熱器7的上端，以使?fàn)t膛2排出的高溫?zé)煔鈴南峦辖?jīng)過空氣預(yù)熱器7，富氧空氣從上往下經(jīng)過空氣預(yù)熱器7，高溫?zé)煔饨?jīng)空氣預(yù)熱器7內(nèi)部的加熱盤管與富氧空氣換熱后從空氣預(yù)熱器7的上端排出，富氧空氣在空氣預(yù)熱器7殼體內(nèi)吸收煙氣顯熱后從空氣預(yù)熱器7的下端排出；

第二進(jìn)煙口9和出水口12均設(shè)于煙氣冷凝器10的上端，第二出煙口11和進(jìn)水口13均設(shè)于煙氣冷凝器10的下端，以使空氣預(yù)熱器7排出的煙氣從上往下經(jīng)過煙氣冷凝器10，冷水從下往上經(jīng)過煙氣冷凝器10，煙氣與冷水換熱后從煙氣冷凝器10的下端排出，冷水在煙氣冷凝器10內(nèi)吸收煙氣的剩余顯熱和冷凝潛熱，變?yōu)闊崴髲臒煔饫淠?0的上端流出。本實(shí)施例中，煙氣余熱回收方式為逆流換熱，換熱效率高。

進(jìn)一步，空氣預(yù)熱器7的底部設(shè)有清灰口4，用于清除沉積的煙黑雜質(zhì)。

采用本發(fā)明的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置回收煙氣余熱時(shí)，高溫?zé)煔庠诘谝贿M(jìn)煙口3的溫度為250℃～500℃，煙氣經(jīng)空氣預(yù)熱器7與富氧空氣換熱后在第一出煙口8的溫度為110℃～120℃，富氧空氣在進(jìn)氣口6的溫度為35℃～40℃，富氧空氣在空氣預(yù)熱器7內(nèi)吸收煙氣顯熱后在出氣口5的溫度為45℃～55℃，煙氣經(jīng)煙氣冷凝器10與冷水換熱后在第二出煙口11的溫度為60℃～70℃，冷水在煙氣冷凝器10內(nèi)吸收煙氣剩余顯熱和冷凝潛熱后在出水口12的溫度為70℃～80℃。

本發(fā)明的燃?xì)忮仩t富氧燃燒煙氣余熱梯級(jí)回收及循環(huán)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、將爐膛出口的煙氣分為不同能級(jí)，通過梯級(jí)利用將煙氣中的顯熱與冷凝潛熱充分回收，大大降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐熱效率；

2、采用空氣預(yù)熱器加熱富氧空氣，促進(jìn)助燃劑與燃料預(yù)混，提高燃燒效率；

3、采用煙氣循環(huán)管路，提高鍋爐內(nèi)co2濃度，促進(jìn)co2捕集；

4、煙氣循環(huán)管路上設(shè)有蝶閥，便于控制循環(huán)煙氣量，調(diào)節(jié)燃燒溫度；

5、煙氣冷凝器中的凝結(jié)水可以吸收煙氣中的氮氧化物、碳氧化物等有害氣體，對(duì)煙氣起到一定的凈化作用。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。而且需要說明的是，本發(fā)明的各組成部分并不僅限于上述整體應(yīng)用，本發(fā)明的說明書中描述的各技術(shù)特征可以根據(jù)實(shí)際需要選擇一項(xiàng)單獨(dú)采用或選擇多項(xiàng)組合起來使用，因此，本發(fā)明理所當(dāng)然地涵蓋了與本案發(fā)明點(diǎn)有關(guān)的其它組合及具體應(yīng)用。