CN101839476A - 一种煤粉微正压富氧燃烧方法 - Google Patents

一种煤粉微正压富氧燃烧方法 Download PDF

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Abstract

一种煤粉微正压富氧燃烧方法，属于煤粉O2和CO2循环燃烧方法，解决现有燃烧方法漏风严重、点火和稳燃困难的问题。本发明包括(1)点火燃烧步骤：利用循环烟气向炉膛输送煤粉，同时送O2点火燃烧；(2)烟气循环步骤：燃烧产生两部分高温烟气，第一部分经冷却、除尘、脱硫压缩成液态CO2；第二部分再分两路：第一路由高温循环风机送炉膛入口，与O2混合；第二路经冷却、除尘和脱硫后，由冷循环风机携带煤粉送入炉膛，燃烧过程中保持炉膛内微正压。本发明用循环烟气调节锅炉汽温，保持压力，克服漏风，提高锅炉汽温、锅炉热效率、脱硝率及高温烟气冷却后的CO2含量，降低NOx排放量、CO2捕捉和收集成本；达到国家节能环保标准。

Description

一种煤粉微正压富氧燃烧方法
技术领域
本发明属于煤粉燃烧方法，具体涉及一种煤粉微正压富氧燃烧方法，用于电力行业锅炉稳燃和CO2捕捉。
背景技术
现有煤粉在O2和CO2环境下循环燃烧工艺，利用空气分离获得的O2和部分燃烧所产生烟气的混合物与燃料组织燃烧，从而提高排烟中CO2的浓度，燃烧炉膛的压力为约-50Pa的微负压，通过循环的烟气来调节燃烧温度，同时循环烟气又替代空气中的氮气携带热量以保证锅炉的传热和热效率。
O2和CO2循环燃烧是目前国际研究的一大热点，因为其零排放的特点受到各国的重视，我国也在大力研究和开发该工艺的实用性。但现有工艺同样存在很多问题：对于一般的微负压煤粉锅炉，微负压导致的漏风稀释了CO2浓度，对CO2浓度的进一步提高造成很大的影响；而且一些燃用劣质煤的电站锅炉，点火和稳燃都很困难，如果敷设卫燃带，虽然可以提高着火与燃烧区的温度。但这又会使低灰熔点无烟煤在炉内形成严重结焦，以致无法运行。
发明内容
本发明提供一种煤粉微正压富氧燃烧方法，通过煤粉O2和CO2循环的微正压燃烧，解决现有煤粉燃烧方法所存在的炉膛负压导致漏风严重、点火和稳燃都很困难的问题。
所述微正压燃烧，是指在煤粉燃烧过程中，保持炉膛内气体压力为50～100Pa；所述富氧燃烧，是指燃烧气氛下的O2体积浓度大于空气中O2体积浓度(21％)。
本发明的一种煤粉微正压富氧燃烧方法，依次包括点火燃烧步骤和烟气循环步骤；其特征在于：
点火燃烧步骤：利用循环烟气向炉膛输送煤粉，同时，将分离空气所获得O2送入炉膛，点火燃烧；
烟气循环步骤：炉膛内煤粉燃烧后产生的高温烟气分为两部分，第一部分高温烟气经过冷却、除尘、脱硫后，再压缩成液态CO2；第二部分高温烟气作为循环烟气；第二部分高温烟气再分为两路：第一路高温烟气通过高温循环风机送入炉膛入口，与O2混合后进入炉膛；第二路高温烟气经过冷却、除尘和脱硫后，通过冷循环风机携带煤粉送入炉膛；
所述烟气循环步骤中，第一部分高温烟气和第二部分高温烟气的体积比为3∶7～5∶5；所述第一路高温烟气和第二路高温烟气的体积比为6∶4～8∶2；进入炉膛的O2与第二部分高温烟气的体积比为3∶7～2.8∶7.2；
在煤粉燃烧过程中，保持炉膛内气体压力为50～100Pa。
所述的煤粉微正压富氧燃烧方法，其特征在于：
所述烟气循环步骤中，保持炉膛内气体压力的措施为：通过观测炉膛内中部的压力值，调节高温循环风机和冷循环风机，保持炉膛内气体压力为50～100Pa。
本发明在O2/CO2气氛下，为了获得与空气气氛相似的绝热火焰温度并且为保证燃烧，气氛中氧浓度高达30％，煤粉燃烧后产生的高温烟气中O2占高温烟气的体积比为3％～5％；炉膛内燃烧后产生高浓度CO2和H2O，使得炉膛内混合气体具有较高的比热和辐射特性，烟气循环下的锅炉内的辐射换热性能比空气气氛燃烧锅炉内辐射换热性能增加20％。与空气气氛相比，O2/CO2燃烧技术中烟气的多次循环使得炉内存在着较高的SO2浓度，更适于炉内高温脱硫，SO2的浓度可从32656mg/kg煤减少到8561mg/kg煤；同时烟气多次循环使得NO排放大大降低，可从5266.77mg/kg煤减少到2450.37mg/kg煤。
在煤粉燃烧过程中，保持炉膛内气体压力为50～100Pa的微正压可完全消除炉内漏风，对着火与燃烧的稳定极为有利，并能提高烟气CO2浓度；微正压提高了炉内压力，减少烟气中CO2的离解率，这样使得烟气中CO含量减少，CO2含量增加，因而使化学不完全燃烧损失减少；微正压下炉内压力增高，反应介质容积相应减少，而在炉膛容积不变的情况下，介质在炉内停留时相对增加，因而有利于提高煤粉的燃尽度；微正压下炉内压力增高，气流对炉膛的充满系数也提高，可以更加充分的利用炉膛容积。
附图说明
图1为本发明流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明依次包括点火燃烧步骤和烟气循环步骤，锅炉的炉膛内中部设有压力表；
点火燃烧步骤：利用循环烟气向炉膛输送煤粉，同时，将分离空气所获得O2送入炉膛，点火燃烧；
烟气循环步骤：炉膛内煤粉燃烧后产生的高温烟气分为两部分，第一部分高温烟气经过冷却、除尘、脱硫后，再压缩成液态CO2；第二部分高温烟气作为循环烟气；第二部分高温烟气再分为两路：第一路高温烟气通过高温循环风机送入炉膛入口，与O2混合后进入炉膛；第二路高温烟气经过冷却、除尘和脱硫后，通过冷循环风机携带煤粉送入炉膛；
在煤粉燃烧过程中，保持炉膛内气体压力为50～100Pa。
实施例1
点火燃烧步骤：利用循环烟气向炉膛输送煤粉，同时，将分离空气所获得O2送入炉膛，点火燃烧；
烟气循环步骤：炉膛内煤粉燃烧后产生的高温烟气分为两部分，第一部分高温烟气占全部高温烟气体积的30％，经过冷却、除尘、脱硫后，再压缩成液态CO2；第二部分高温烟气占全部高温烟气体积的70％，作为循环烟气；
第二部分高温烟气再分为两路：第一路高温烟气占循环烟气体积的60％，从炉膛尾部省煤器后部抽出后，通过高温循环风机送入炉膛入口，与分离空气所得O2混合后进入炉膛，混合后O2体积占混合后气体体积的30％；第二路高温烟气占循环烟气体积的40％，依次通过冷却器和电除尘器，经过冷却、除尘和脱硫后，通过冷循环风机携带煤粉送入炉膛。
在煤粉燃烧过程中，保持炉膛内气体压力为50Pa。
实施例2
点火燃烧步骤：利用循环烟气向炉膛输送煤粉，同时，将分离空气所获得O2送入炉膛，点火燃烧；
烟气循环步骤：炉膛内煤粉燃烧后产生的高温烟气分为两部分，第一部分高温烟气占全部高温烟气体积的30％，经过冷却、除尘、脱硫后，再压缩成液态CO2；第二部分高温烟气占全部高温烟气体积的70％，作为循环烟气；
第二部分高温烟气再分为两路：第一路高温烟气占循环烟气体积的80％，从炉膛尾部省煤器后部抽出后，通过高温循环风机送入炉膛入口，与分离空气所得O2混合后进入炉膛，混合后O2体积占混合后气体体积的30％；第二路高温烟气占循环烟气体积的20％，依次通过冷却器和电除尘器，经过冷却、除尘和脱硫后，通过冷循环风机携带煤粉送入炉膛。
在煤粉燃烧过程中，保持炉膛内气体压力为50Pa。
实施例3
点火燃烧步骤：利用循环烟气向炉膛输送煤粉，同时，将分离空气所获得O2送入炉膛，点火燃烧；
烟气循环步骤：炉膛内煤粉燃烧后产生的高温烟气分为两部分，第一部分高温烟气占全部高温烟气体积的50％，经过冷却、除尘、脱硫后，再压缩成液态CO2；第二部分高温烟气占全部高温烟气体积的50％，作为循环烟气；
第二部分高温烟气再分为两路：第一路高温烟气占循环烟气体积的60％，从炉膛尾部省煤器后部抽出后，通过高温循环风机送入炉膛入口，与分离空气所得O2混合后进入炉膛，混合后O2体积占混合后气体体积的28％；第二路高温烟气占循环烟气体积的40％，依次通过冷却器和电除尘器，经过冷却、除尘和脱硫后，通过冷循环风机携带煤粉送入炉膛。
在煤粉燃烧过程中，保持炉膛内气体压力为100Pa。
实施例4
点火燃烧步骤：利用循环烟气向炉膛输送煤粉，同时，将分离空气所获得O2送入炉膛，点火燃烧；
烟气循环步骤：炉膛内煤粉燃烧后产生的高温烟气分为两部分，第一部分高温烟气占全部高温烟气体积的50％，经过冷却、除尘、脱硫后，再压缩成液态CO2；第二部分高温烟气占全部高温烟气体积的50％，作为循环烟气；
第二部分高温烟气再分为两路：第一路高温烟气占循环烟气体积的80％，从炉膛尾部省煤器后部抽出后，通过高温循环风机送入炉膛入口，与分离空气所得O2混合后进入炉膛，混合后O2体积占混合后气体体积的28％；第二路高温烟气占循环烟气体积的20％，依次通过冷却器和电除尘器，经过冷却、除尘和脱硫后，通过冷循环风机携带煤粉送入炉膛。
在煤粉燃烧过程中，保持炉膛内气体压力为100Pa。

Claims (2)

1.一种煤粉微正压富氧燃烧方法，依次包括点火燃烧步骤和烟气循环步骤；其特征在于：
点火燃烧步骤：利用循环烟气向炉膛输送煤粉，同时，将分离空气所获得O2送入炉膛，点火燃烧；
烟气循环步骤：炉膛内煤粉燃烧后产生的高温烟气分为两部分，第一部分高温烟气经过冷却、除尘、脱硫后，再压缩成液态CO2；第二部分高温烟气作为循环烟气；第二部分高温烟气再分为两路：第一路高温烟气通过高温循环风机送入炉膛入口，与O2混合后进入炉膛；第二路高温烟气经过冷却、除尘和脱硫后，通过冷循环风机携带煤粉送入炉膛；
所述烟气循环步骤中，第一部分高温烟气和第二部分高温烟气的体积比为3∶7～5∶5；所述第一路高温烟气和第二路高温烟气的体积比为6∶4～8∶2；进入炉膛的O2与第二部分高温烟气的体积比为3∶7～2.8∶7.2；
在煤粉燃烧过程中，保持炉膛内气体压力为50～100Pa。
2.如权利要求1所述的煤粉微正压富氧燃烧方法，其特征在于：
所述烟气循环步骤中，保持炉膛内气体压力的措施为：通过观测炉膛内中部的压力值，调节高温循环风机和冷循环风机，保持炉膛内气体压力为50～100Pa。
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