本實(shí)用新型涉及一種帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒系統(tǒng)，屬于發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)已探明的煤炭?jī)?chǔ)量約為6400億噸，其中低揮發(fā)分無煙煤約占煤炭?jī)?chǔ)量的14.6％。無煙煤是埋藏年代最久、碳化程度最深、揮發(fā)分最低的一個(gè)煤種。典型的無煙煤具有含碳量高、發(fā)熱量高、灰熔點(diǎn)高和低揮發(fā)分、低灰分和低含硫量，即所謂“三高和三低”特點(diǎn)。其表面具有明亮的黑色光澤，它的干燥無灰基揮發(fā)分在10％以下，而固定碳含量和熱值相對(duì)較高。無煙煤目前主要用作電站和工業(yè)鍋爐的燃料，是我國(guó)的主要工業(yè)燃料和動(dòng)力用煤種之一。有資料表明，無煙煤和貧煤占了我國(guó)動(dòng)力用煤的五分之一，無煙煤的高效利用在我國(guó)能源與動(dòng)力工程領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)中占有舉足輕重的地位。
為了使低揮發(fā)分的無煙煤、貧煤穩(wěn)定地著火和燃燒，需要在著火區(qū)保持高溫，加速著火，并有足夠長(zhǎng)的燃燒行程，以利燃盡，基于此，出現(xiàn)了W火焰鍋爐。大量的運(yùn)行業(yè)績(jī)表明W型鍋爐普遍存在煤粉氣流著火晚、燃燒對(duì)稱程度較差、燃燒穩(wěn)定性較差、結(jié)渣嚴(yán)重和NOx排放超高等問題。為克服無煙煤在燃用過程中出現(xiàn)的著火難、穩(wěn)燃難喝燃盡難的問題，W火焰鍋爐在下爐膛四周壁面敷設(shè)了大量衛(wèi)燃帶，用以維持下爐膛較高的溫度水平，加之煤粉顆粒在高溫的下爐膛停留時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致W火焰鍋爐的NOx排放量比四角切圓燃燒方式高很多，絕大多數(shù)W火焰鍋爐在NOx排放量在1100mg/m3(折6％O2)以上。冷態(tài)單相/氣固兩相?；囼?yàn)發(fā)現(xiàn)W鍋爐內(nèi)容易出現(xiàn)流場(chǎng)偏斜現(xiàn)象，表現(xiàn)為前、后墻側(cè)下行氣流穿透深度差異較大，下爐膛總是以一側(cè)的氣流流動(dòng)占據(jù)主導(dǎo)，且高負(fù)荷時(shí)流場(chǎng)偏差程度明顯較低負(fù)荷時(shí)嚴(yán)重，流場(chǎng)偏斜是導(dǎo)致燃燒不對(duì)稱的根本原因。常規(guī)切圓燃燒固態(tài)排渣爐通過燃燒技術(shù)和制粉系統(tǒng)的改進(jìn)，也在燃燒低揮發(fā)分煤方面取得了進(jìn)展。該燃燒方式將一次風(fēng)煤粉和二次風(fēng)切向噴入爐膛，四角火焰形成一個(gè)大的火球，在爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升，具有火焰后期混合好，煤粉顆粒在爐內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，燃燒效率高，著火穩(wěn)定性強(qiáng)，防止結(jié)渣性能好，水冷壁可靠性高，NOx排放量低，對(duì)燃料變化的適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。已經(jīng)成功投運(yùn)的大量50～300MW無煙煤鍋爐的業(yè)績(jī)已經(jīng)證明了切圓燃燒方式具有良好的穩(wěn)燃和燃盡特性，不僅可與W火焰燃燒技術(shù)媲美，在一定程度上還更具優(yōu)勢(shì)，并已經(jīng)有成功的使用業(yè)績(jī)。
燃煤電廠的CO2減排技術(shù)中，富氧燃燒技術(shù)是當(dāng)前最被公眾所接受的，有望代替常規(guī)煤粉燃燒發(fā)電技術(shù)。通過在鍋爐前增加空氣分離裝置，產(chǎn)生純氧(濃度>95％)來代替空氣作為氧化劑，同時(shí)使用煙氣再循環(huán)來調(diào)節(jié)助燃?xì)鉁囟纫约盃t內(nèi)的傳熱特性。使尾部煙氣中CO2濃度達(dá)到90％以上，再通過CO2壓縮純化技術(shù)得到純凈的CO2，從而控制CO2的排放，同時(shí)能使NOx、SOx、顆粒物等多種污染物的協(xié)同脫除。
我國(guó)火電機(jī)組的效率一直較低，近幾年通過發(fā)展超臨界機(jī)組、超超臨界機(jī)組、“上大壓小”等措施，平均熱效率有了顯著提高，火力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性隨著蒸汽參數(shù)的提高而上升，提高機(jī)組熱效率是火電機(jī)組發(fā)展的目標(biāo)之一。到2012年底，超超臨界機(jī)組裝機(jī)容量達(dá)9150萬kW，全國(guó)供電煤耗為318g/(kWh)，達(dá)到世界先進(jìn)水平，而超臨界機(jī)組的供電煤耗可降到280g/(kWh)以下。目前國(guó)內(nèi)外燃用無煙煤W火焰鍋爐最大容量為660MW等級(jí)，但W火焰鍋爐普遍存在上述存在的燃燒問題，且W火焰鍋爐結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，爐拱的設(shè)計(jì)安裝困難，燃燒器風(fēng)粉管道布置困難，整體體積大，剛耗量大，制造工作量大，周期長(zhǎng)，造價(jià)高，調(diào)試復(fù)雜，而且，W火焰鍋爐發(fā)展到1000MW等級(jí)時(shí)，存在爐膛設(shè)計(jì)、燃燒器布置等難以克服的技術(shù)問題，而且制造成本很高，運(yùn)行和維修復(fù)雜。目前四角切圓燃燒無煙煤最大容量為320MW等級(jí)，而現(xiàn)有切圓燃燒方式的優(yōu)點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)為今后發(fā)展大容量采用直流燃燒器燃燒無煙煤鍋爐打下了良好的基礎(chǔ)，此時(shí)主要需要克服以下問題：(1)采用直吹式制粉系統(tǒng)時(shí)一次風(fēng)風(fēng)粉溫度低時(shí)提高了煤粉氣流著火熱；(2)大容量化后，最上層燃燒器與最下層燃燒器間距大，燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷較低。
本專利結(jié)合富氧燃燒、切圓燃燒或墻式燃燒方式具有的優(yōu)勢(shì)，推出燃無煙煤大容量(600MW等級(jí)及以上)富氧燃燒系統(tǒng)，考慮一次再循環(huán)煙氣余熱后以較高的溫度(煙氣的低氧和惰性)進(jìn)入制粉系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)磨煤機(jī)出口煤粉氣流進(jìn)行濃淡分離，爐膛內(nèi)組織濃淡分區(qū)域燃燒，輔助燃盡風(fēng)，通過二次再循環(huán)煙氣調(diào)節(jié)二次風(fēng)溫和爐膛溫度，以期實(shí)現(xiàn)CO2減排的同時(shí)，提高無煙煤著火和燃盡特性，極大程度降低無煙煤燃燒時(shí)NOx排放。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)燃無煙煤大容量(600MW及以上等級(jí))切圓燃燒方式或墻式燃燒方式。采用直吹式制粉系統(tǒng)時(shí)存在一次風(fēng)風(fēng)粉溫度低，該系統(tǒng)優(yōu)化了一次風(fēng)風(fēng)粉氣流，改善了其著火特性。該燃燒方式實(shí)現(xiàn)了CO2減排，從根本上降低了氮氧化物的排放，同時(shí)提高煤粉燃盡率。
本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒系統(tǒng)，包括：鍋爐爐膛(1)、氧氣風(fēng)機(jī)(3)，氧氣預(yù)熱器(5)，氧氣風(fēng)箱(8)，煙氣冷凝器(7)，一次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(4)，一次再循環(huán)煙氣預(yù)熱器(6)，二次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(2)，二次風(fēng)箱(9)，給煤機(jī)(11)，煤粉下降管(12)，雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)(10)，煤粉分離器(13)，煤粉濃淡分離裝置(14)，濃煤粉氣流燃燒器(15)，淡煤粉氣流燃燒器(16)，燃盡風(fēng)噴嘴(17)；
所述鍋爐爐膛(1)的爐膛口設(shè)置有所述氧氣預(yù)熱器(5)和所述一次再循環(huán)煙氣預(yù)熱器(6)；
所述濃煤粉氣流燃燒器(15)，所述淡煤粉氣流燃燒器(16)，所述燃盡風(fēng)噴嘴(17)設(shè)置在所述鍋爐爐膛(1)的爐膛壁；
所述濃煤粉氣流燃燒器(15)，所述淡煤粉氣流燃燒器(16)，所述燃盡風(fēng)噴嘴(17)與所述氧氣風(fēng)箱(8)連接；
所述雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)(10)與所述煤粉下降管(12)，所述煤粉分離器(13)，所述煤粉濃淡分離裝置(14)連接；
所述煤粉濃淡分離裝置(14)與所述淡煤粉氣流燃燒器(16)，所述燃盡風(fēng)噴嘴(17)連接。
優(yōu)選地，所述濃煤粉氣流燃燒器(15)與所述二次風(fēng)箱(9)連接。
優(yōu)選地，所述煤粉下降管(12)與所述給煤機(jī)(11)連接。
優(yōu)選地，所述氧氣預(yù)熱器(5)與所述氧氣風(fēng)機(jī)(3)連接。
優(yōu)選地，所述一次再循環(huán)煙氣預(yù)熱器(6)與所述一次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(4)連接。
從以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：
本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒系統(tǒng)，其中，帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒系統(tǒng)，包括：鍋爐爐膛(1)、氧氣風(fēng)機(jī)(3)，氧氣預(yù)熱器(5)，氧氣風(fēng)箱(8)，煙氣冷凝器(7)，一次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(4)，一次再循環(huán)煙氣預(yù)熱器(6)，二次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(2)，二次風(fēng)箱(9)，給煤機(jī)(11)，煤粉下降管(12)，雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)(10)，煤粉分離器(13)，煤粉濃淡分離裝置(14)，濃煤粉氣流燃燒器(15)，淡煤粉氣流燃燒器(16)，燃盡風(fēng)噴嘴(17)；鍋爐爐膛(1)的爐膛口設(shè)置有氧氣預(yù)熱器(5)和一次再循環(huán)煙氣預(yù)熱器(6)；濃煤粉氣流燃燒器(15)，淡煤粉氣流燃燒器(16)，燃盡風(fēng)噴嘴(17)設(shè)置在鍋爐爐膛(1)的爐膛壁；濃煤粉氣流燃燒器(15)，淡煤粉氣流燃燒器(16)，燃盡風(fēng)噴嘴(17)與氧氣風(fēng)箱(8)連接；雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)(10)與煤粉下降管(12)，煤粉分離器(13)，煤粉濃淡分離裝置(14)連接；煤粉濃淡分離裝置(14)與淡煤粉氣流燃燒器(16)，燃盡風(fēng)噴嘴(17)連接。本實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)燃無煙煤大容量(600MW及以上等級(jí))切圓燃燒方式或墻式燃燒方式。采用直吹式制粉系統(tǒng)時(shí)存在一次風(fēng)風(fēng)粉溫度低，該系統(tǒng)優(yōu)化了一次風(fēng)風(fēng)粉氣流，改善了其著火特性。該燃燒方式實(shí)現(xiàn)了CO2減排，從根本上降低了氮氧化物的排放，同時(shí)提高煤粉燃盡率。
附圖說明
為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒方法的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖示說明：1為鍋爐爐膛，2為二次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)，3為氧氣風(fēng)機(jī)，4為一次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)，5為氧氣預(yù)熱器，6為一次再循環(huán)煙氣預(yù)熱器，7為煙氣冷凝器，8為氧氣風(fēng)箱，9為二次風(fēng)箱，10為雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，11為給煤機(jī)，12為煤粉下降管，13為煤粉分離器，14為煤粉濃淡分離器，15為濃煤粉氣流燃燒器，16為淡煤粉氣流燃燒器，17為燃盡風(fēng)噴嘴。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)燃無煙煤大容量(600MW及以上等級(jí))切圓燃燒方式或墻式燃燒方式。采用直吹式制粉系統(tǒng)時(shí)存在一次風(fēng)風(fēng)粉溫度低，該系統(tǒng)優(yōu)化了一次風(fēng)風(fēng)粉氣流，改善了其著火特性。該燃燒方式實(shí)現(xiàn)了CO2減排，從根本上降低了氮氧化物的排放，同時(shí)提高煤粉燃盡率。
為使得本實(shí)用新型的實(shí)用新型目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例包括：
本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒系統(tǒng)，包括：鍋爐爐膛(1)、氧氣風(fēng)機(jī)(3)，氧氣預(yù)熱器(5)，氧氣風(fēng)箱(8)，煙氣冷凝器(7)，一次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(4)，一次再循環(huán)煙氣預(yù)熱器(6)，二次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(2)，二次風(fēng)箱(9)，給煤機(jī)(11)，煤粉下降管(12)，雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)(10)，煤粉分離器(13)，煤粉濃淡分離裝置(14)，濃煤粉氣流燃燒器(15)，淡煤粉氣流燃燒器(16)，燃盡風(fēng)噴嘴(17)；
所述鍋爐爐膛(1)的爐膛口設(shè)置有所述氧氣預(yù)熱器(5)和所述一次再循環(huán)煙氣預(yù)熱器(6)；
所述濃煤粉氣流燃燒器(15)，所述淡煤粉氣流燃燒器(16)，所述燃盡風(fēng)噴嘴(17)設(shè)置在所述鍋爐爐膛(1)的爐膛壁；
所述濃煤粉氣流燃燒器(15)，所述淡煤粉氣流燃燒器(16)，所述燃盡風(fēng)噴嘴(17)與所述氧氣風(fēng)箱(8)連接；
所述雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)(10)與所述煤粉下降管(12)，所述煤粉分離器(13)，所述煤粉濃淡分離裝置(14)連接；
所述煤粉濃淡分離裝置(14)與所述淡煤粉氣流燃燒器(16)，所述燃盡風(fēng)噴嘴(17)連接。
優(yōu)選地，所述濃煤粉氣流燃燒器(15)與所述二次風(fēng)箱(9)連接。
優(yōu)選地，所述煤粉下降管(12)與所述給煤機(jī)(11)連接。
優(yōu)選地，所述氧氣預(yù)熱器(5)與所述氧氣風(fēng)機(jī)(3)連接。
優(yōu)選地，所述一次再循環(huán)煙氣預(yù)熱器(6)與所述一次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(4)連接。
本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒方法，包括：
一次再循環(huán)煙氣經(jīng)煙氣冷凝器(7)除水干燥后經(jīng)一次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(4)進(jìn)入煙氣預(yù)熱器(6)，預(yù)熱后的煙氣作為煤粉干燥劑進(jìn)入新型直吹式制粉系統(tǒng)，同時(shí)抽取部分冷一次再循環(huán)煙氣作為溫度調(diào)節(jié)劑，部分冷干煙氣作為密封風(fēng)；
磨煤機(jī)出口煤粉氣流經(jīng)百葉窗式濃淡分離裝置進(jìn)行濃淡分離；
從省煤器出口抽取二次再循環(huán)煙氣，經(jīng)二次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(2)后進(jìn)入二次風(fēng)箱(9)；
從空分裝置得到的純氧經(jīng)氧氣風(fēng)機(jī)(3)后進(jìn)入氧氣預(yù)熱器(5)，預(yù)熱后的氧氣進(jìn)入氧氣風(fēng)箱(8)，從氧氣風(fēng)箱中抽取部分氧氣與熱二次再循環(huán)煙氣在二次風(fēng)箱(9)混合，混合氣體作為二次風(fēng)進(jìn)入鍋爐爐膛(1)；
從省煤器出口抽取熱煙氣，即熱二次再循環(huán)煙氣，與部分高溫純氧在二次風(fēng)箱內(nèi)混合，混合氣體作為二次風(fēng)進(jìn)入鍋爐爐膛。
優(yōu)選地，磨煤機(jī)出口煤粉氣流經(jīng)百葉窗式濃淡分離裝置進(jìn)行濃淡分離具體包括：
煤粉氣流經(jīng)煤粉分離器(13)后流經(jīng)通道葉片式濃淡分離器(14)進(jìn)行濃淡分離。
優(yōu)選地，還包括：
鍋爐爐膛組織三區(qū)燃燒，濃煤粉氣流與部分高溫純氧混合后通過濃煤粉氣流燃燒器(15)進(jìn)入爐膛下部，形成亞化學(xué)當(dāng)量燃燒區(qū)，該區(qū)域內(nèi)煤粉經(jīng)歷著火、燃燒和氣化；
淡煤粉氣流與部分高溫純氧混合后通過淡煤粉氣流燃燒器(16)進(jìn)入爐膛上部，形成微亞化學(xué)當(dāng)量區(qū)，在該區(qū)域所有煤粉經(jīng)歷氣固反應(yīng)后，形成的氣相未燃成分，如CO，進(jìn)入燃盡區(qū)，從氧氣風(fēng)箱(8)抽取部分純氧從燃盡風(fēng)噴嘴(17)進(jìn)入鍋爐爐膛(1)。
優(yōu)選地，濃煤粉氣流燃燒器(15)和淡煤粉氣流燃燒器(16)為旋流燃燒器或者直流燃燒器。
優(yōu)選地，一次再循環(huán)煙氣作為煤粉干燥劑。
下面以一具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行詳細(xì)的描述，應(yīng)用例包括：
步驟為：(1)一次再循環(huán)煙氣脫水后的干煙氣作為干燥劑，從一次再循環(huán)風(fēng)機(jī)引出二路高壓風(fēng)，一路作為密封風(fēng)，另一路冷風(fēng)用于調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口煙氣溫度。經(jīng)空分系統(tǒng)后得到的高濃度氧氣不參與送粉，而在爐前與風(fēng)混合；(2)該大型燃燒系統(tǒng)配備直吹式制粉系統(tǒng)，磨煤機(jī)出口煤粉氣流經(jīng)濃淡分離裝置進(jìn)行濃淡分離，形成兩股單獨(dú)的煤粉氣流，即濃煤粉氣流和淡煤粉氣流，兩股氣流從鍋爐爐膛的不同區(qū)域引入；(3)鍋爐爐膛內(nèi)組織濃淡分區(qū)域燃燒，對(duì)應(yīng)的為濃煤粉燃燒區(qū)域和淡煤粉燃燒區(qū)域，在淡煤粉燃燒區(qū)域上方布置分離式燃盡風(fēng)，爐內(nèi)的主燃區(qū)維持亞化學(xué)大量燃燒條件，實(shí)現(xiàn)煤焦向氣相的充分轉(zhuǎn)化。
其中步驟(1)一次再循環(huán)煙氣經(jīng)氣氣預(yù)熱器預(yù)熱后與冷干煙氣混合進(jìn)入磨煤機(jī)，與常規(guī)煤粉鍋爐制粉系統(tǒng)干燥介質(zhì)有很大的不同，干煙氣的主要成分為CO2，干煙氣氧氣濃度很低，且CO2具有反應(yīng)惰性，可以提高磨煤機(jī)出口溫度，而不會(huì)帶來安全性問題。同時(shí)空分得到的高濃度氧氣經(jīng)氧氣預(yù)熱器進(jìn)行加熱，高溫氧氣在爐前與一次風(fēng)粉混合，一方面提高一次風(fēng)氧氣濃度，一方面可以提高一次風(fēng)粉溫度，起到熱風(fēng)送粉的作用。
其中步驟(2)磨煤機(jī)出口煤粉氣流經(jīng)濃淡分離裝置進(jìn)行濃淡分離，可以采用百葉窗式濃淡分離裝置或者旋風(fēng)分離筒式濃淡分離裝置，百葉窗濃淡分離裝置具有分離阻力小的優(yōu)點(diǎn)，旋風(fēng)分離筒式濃淡分離裝置分離效率高，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，可以根據(jù)需要選用其中一種分離裝置。
其中步驟(3)鍋爐爐膛內(nèi)組織濃淡煤粉分區(qū)域燃燒。濃煤粉氣流從爐膛下方燃燒器引入，形成濃煤粉燃燒區(qū)域，該區(qū)域氧量低，遠(yuǎn)離化學(xué)當(dāng)量比，有利于煤粉的著火，同時(shí)低氧氣氛下煤焦與CO2和H2O進(jìn)行充分氣化；淡煤粉氣流從爐膛中部引入，通過燃盡風(fēng)量來控制淡煤粉燃燒區(qū)域處于臨界化學(xué)當(dāng)量比氣氛，實(shí)現(xiàn)的煤焦充分燃燒和氣化，實(shí)現(xiàn)煤焦在燃盡風(fēng)引入之前完全氣化。在爐膛上方布置分離式純氧燃盡風(fēng)，實(shí)現(xiàn)主燃區(qū)未燃成分(主要為CO)的燃燒。其中燃燒器既可以采用旋流燃燒器也可以采用直流燃燒器。采用旋流燃燒器時(shí)采用強(qiáng)旋流內(nèi)二次風(fēng)，可以適當(dāng)提高二次風(fēng)溫，卷吸高溫?zé)煔?，?qiáng)化回流煙氣對(duì)煤粉氣流的預(yù)熱和對(duì)氧化劑的稀釋，淡煤粉氣流燃燒器可采用煤粉濃縮器進(jìn)行濃縮，改善著火特性。采用直流燃燒器時(shí)可采用具有高速射流的周界風(fēng)，一方面對(duì)煤粉氣流進(jìn)行引射，增強(qiáng)穿透深度，另一方面卷吸高溫?zé)煔鈱?duì)煤粉氣流進(jìn)行預(yù)熱和對(duì)氧化劑進(jìn)行稀釋。
(1)一次再循環(huán)煙氣脫水后的干煙氣，經(jīng)氣氣預(yù)熱器加熱后與部分冷干煙氣混合后作為煤粉干燥劑，同時(shí)抽取部分冷干煙氣作為密封風(fēng)。由于干煙氣和無煙煤的特殊性質(zhì)，可以提高磨煤機(jī)出口溫度，可提高到150℃左右。
(2)磨煤機(jī)出口煤粉氣流經(jīng)百葉窗式濃淡分離裝置進(jìn)行濃淡分離。每臺(tái)磨煤機(jī)的出口設(shè)置四根煤粉管道(每個(gè)粗粉分離器出口直接接出2根煤粉管道)，每根煤粉管道通過一個(gè)濃淡分離器后，分別與爐膛的同一個(gè)角上的一個(gè)濃一次風(fēng)/濃煤粉噴嘴及一個(gè)一次風(fēng)/淡煤粉噴嘴對(duì)應(yīng)連接。經(jīng)過四個(gè)濃淡分離器處理后，得到兩張濃淡不同各四路煤粉氣流。
(3)空分得到的高濃度氧氣經(jīng)氧氣預(yù)熱器進(jìn)行加熱，高溫氧氣在爐前與一次風(fēng)風(fēng)粉氣流進(jìn)行高效混合，一方面提高一次風(fēng)氧氣濃度(可比通常燃煙煤時(shí)富氧鍋爐一次風(fēng)氧濃度設(shè)計(jì)值18％高)，另一方面可以提高一次風(fēng)粉溫度，如混合后達(dá)到200℃左右。
(4)鍋爐爐膛內(nèi)組織濃淡分區(qū)域燃燒，濃煤粉氣流從爐膛下方燃燒引入，形成濃煤粉燃燒，淡煤粉氣流從爐膛中部引入，通過燃盡風(fēng)量來控制淡煤粉燃燒區(qū)域處于臨界化學(xué)當(dāng)量比氣氛，實(shí)現(xiàn)煤焦充分燃燒和氣化。在爐膛上方布置分離式純氧燃盡風(fēng)，實(shí)現(xiàn)主燃區(qū)未燃成分(主要為CO)的燃盡。燃燒器采用直流燃燒器，四角切圓燃燒方式。煤粉噴嘴四周布置周界風(fēng)噴嘴，采用具有高速射流的周界風(fēng)，一方面對(duì)煤粉氣流進(jìn)行引射，增加穿透深度，另一方面卷吸高溫?zé)煔鈱?duì)煤粉氣流進(jìn)行預(yù)熱和對(duì)氧化劑進(jìn)行稀釋。
(5)從省煤器出口抽取熱煙氣，即熱二次再循環(huán)煙氣，與部分高溫純氧在二次風(fēng)箱內(nèi)混合，混合氣體作為二次風(fēng)進(jìn)入鍋爐爐膛。在實(shí)際過程中，可以適當(dāng)提高二次再循環(huán)煙氣的溫度，有利于煤粉氣流的穩(wěn)燃，同時(shí)能夠改善爐內(nèi)傳熱特性。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：
該燃燒系統(tǒng)將富氧燃燒方式運(yùn)用燃燒無煙煤煤粉鍋爐，克服了傳統(tǒng)燃燒無煙煤煤粉鍋爐存在的高NOx排放和低燃盡率的缺陷，實(shí)現(xiàn)CO2減排的同時(shí)，協(xié)同脫除了NOx，SOx，顆粒物等污染物。
該燃燒系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將直吹式制粉系統(tǒng)運(yùn)用于大容量切圓燃燒或墻式燃燒無煙煤煤粉鍋爐，鍋爐容量可以達(dá)到600MW及以上等級(jí)。
該燃燒系統(tǒng)對(duì)直吹式制粉系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，在煤粉分離器出口配置煤粉濃淡分離裝置，實(shí)現(xiàn)煤粉濃淡分離，濃淡煤粉氣流在爐膛內(nèi)不同區(qū)域組織燃燒，大大降低了濃煤粉氣流著火熱。
爐膛內(nèi)組織濃淡分區(qū)域燃燒，濃煤粉氣流在爐膛下部引入，形成一個(gè)低化學(xué)當(dāng)量比燃燒區(qū)域，有利于煤粉氣流的著火，同時(shí)由于高濃度CO2和水蒸氣的存在，煤焦能夠在低氧氣氛下進(jìn)行充分的氣化，對(duì)于焦炭氮的釋放和煤粉的燃盡都是非常有利的；淡煤粉氣流可以借助燃燒器對(duì)煤粉進(jìn)行濃縮，借助燃燒器的特殊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)濃淡燃燒，改善淡煤粉氣流的著火特性；同時(shí)采取少量純氧燃盡風(fēng)，盡可能控制淡煤粉燃燒區(qū)域處于亞化學(xué)當(dāng)量燃燒氣氛，且純氧不會(huì)帶來煙氣中的NOx，對(duì)于控制NOx的排放非常有利。
一次再循環(huán)煙氣作為煤粉干燥劑，干燥劑本身具有惰性，且無煙煤屬于不易燃煤種，可以調(diào)節(jié)進(jìn)入磨煤機(jī)干燥劑的溫度處于一個(gè)較高的水平，一方面有利于煤粉的干燥，另一方面能夠提高一次風(fēng)粉氣流的溫度。一次風(fēng)粉氣流進(jìn)入爐膛之前與高溫純氧進(jìn)行合理的混合，提高一次風(fēng)氧濃度和溫度，改善煤粉氣流的著火特性。
二次再循環(huán)煙氣從省煤器后抽取，不需要經(jīng)過氣氣預(yù)熱器加熱，簡(jiǎn)化了氣氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)，三分倉(cāng)氣氣預(yù)熱器即可滿足條件。
本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒方法及裝置，其中，帶新型直吹式制粉裝置無煙煤大型富氧燃燒系統(tǒng)，包括：鍋爐爐膛(1)、氧氣風(fēng)機(jī)(3)，氧氣預(yù)熱器(5)，氧氣風(fēng)箱(8)，煙氣冷凝器(7)，一次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(4)，一次再循環(huán)煙氣預(yù)熱器(6)，二次再循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)(2)，二次風(fēng)箱(9)，給煤機(jī)(11)，煤粉下降管(12)，雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)(10)，煤粉分離器(13)，煤粉濃淡分離裝置(14)，濃煤粉氣流燃燒器(15)，淡煤粉氣流燃燒器(16)，燃盡風(fēng)噴嘴(17)；鍋爐爐膛(1)的爐膛口設(shè)置有氧氣預(yù)熱器(5)和一次再循環(huán)煙氣預(yù)熱器(6)；濃煤粉氣流燃燒器(15)，淡煤粉氣流燃燒器(16)，燃盡風(fēng)噴嘴(17)設(shè)置在鍋爐爐膛(1)的爐膛壁；濃煤粉氣流燃燒器(15)，淡煤粉氣流燃燒器(16)，燃盡風(fēng)噴嘴(17)與氧氣風(fēng)箱(8)連接；雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)(10)與煤粉下降管(12)，煤粉分離器(13)，煤粉濃淡分離裝置(14)連接；煤粉濃淡分離裝置(14)與淡煤粉氣流燃燒器(16)，燃盡風(fēng)噴嘴(17)連接。本實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)燃無煙煤大容量(600MW及以上等級(jí))切圓燃燒方式或墻式燃燒方式。采用直吹式制粉系統(tǒng)時(shí)存在一次風(fēng)風(fēng)粉溫度低，該系統(tǒng)優(yōu)化了一次風(fēng)風(fēng)粉氣流，改善了其著火特性。該燃燒方式實(shí)現(xiàn)了CO2減排，從根本上降低了氮氧化物的排放，同時(shí)提高煤粉燃盡率。
以上所述，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。