CN101893370A - 在锅炉中采用高浓度co2烟气作为煤粉干燥介质的系统 - Google Patents

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Abstract

一种在锅炉中采用高浓度CO2烟气作为煤粉干燥介质的系统属于能源技术应用与CO2捕集技术领域。该技术利用脱除水分并加热到一定温度的含有95％以上CO2的烟气作为煤粉磨制中的干燥介质。由于干燥介质为氧气含量很少的惰性气体，因此克服了热空气作为干燥介质时制粉系统易爆问题，提高了制粉系统运行的安全性。同时由于干燥介质的初始温度可较热空气温度大幅度提高，进而使磨煤机电耗下降，煤粉细度提高，燃烧效率提高，同时使得排烟温度降低，锅炉热效率提高。

Description

在锅炉中采用高浓度CO2烟气作为煤粉干燥介质的系统
技术领域
本发明属于能源技术应用与CO2捕集技术领域，具体涉及一种采用锅炉尾部脱水后加热到较高温度的CO2含量95％以上的烟气作为煤粉干燥介质的系统。
背景技术
传统的煤粉燃烧电站锅炉一般采用热空气作为原煤干燥磨制煤粉的介质。通过送风机的冷空气经过空气预热器的预热后一部分进入制粉系统用来干燥和携带煤粉，另一部分作为二次风直接送入炉膛保证煤粉的完全燃烧。由于热空气的氧气含量为21％，干燥后的煤粉空气混合物存在爆炸的危险，必须控制磨煤机出口温度低于爆炸极限温度，从而送入磨煤机的热空气温度受到限制，一般为300℃左右，因此，一方面使磨煤机的干燥效率受到影响，另一方面，原煤水分变化时，为了适应磨煤机出口温度的限制，必须掺入部分冷空气，排挤了空气预热器的热空气流量，减少了锅炉尾部烟气的热量回收，降低了锅炉热效率。
采用富氧燃烧的煤粉锅炉，锅炉尾部的烟气在脱除水分(此时烟气中CO2含量95％以上，残余氧气含量在3％以下)并加热到较高温度后，进入制粉系统作为干燥介质来干燥和携带煤粉，制粉系统出口的煤粉气流与氧气混合后送入炉膛燃烧。由于干燥介质为惰性气体，因此，从爆炸角度，磨煤机出口温度不再受到限制，制粉系统运行的安全性大大提高，干燥介质的初始温度可以大大高于热空气干燥时的初始温度，原煤水分变化时不需要掺入冷空气，进而降低排烟温度，提高锅炉热效率。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是对采用富氧煤粉燃烧的锅炉提供一种采用含有高浓度CO2的烟气作为煤粉干燥磨制介质的系统。
本发明采用的技术方案为：富氧煤粉燃烧的锅炉产生的烟气通入省煤器，省煤器的烟气出口连接到除尘器的烟气入口，除尘器的烟气出口分别连接锅炉的再循环烟气入口和气气换热器的高温烟气入口，气气换热器的高温烟气出口连接到烟气冷凝器的入口，烟气冷凝器的烟气出口连接到气气换热器的低温烟气入口，同时空气分离装置制取的氧气连接到气气换热器的氧气入口，冷凝器出口的一部分烟气经过气气换热器加热后连接到磨煤机的入口，磨煤机出口的煤粉气流与经过气气换热器加热的氧气混合进入炉膛燃烧，产生高浓度CO2的烟气；冷凝器出口的其余烟气被压缩液化，达到捕集封存CO2的目的。
所述干燥介质为烟气经过冷凝器脱除水分并加热到300～400℃的烟气，其中烟气中CO2含量95％以上，残余氧气含量在3％以下。
所述送入磨煤机烟气为CO2含量95％以上的烟气。
所述干燥介质由烟气经冷凝器冷凝后的部分烟气获得，在锅炉燃烧系统中循环使用，其余烟气进行压缩液化捕集CO2。
本发明所述系统具有以下优点：
(1)由于脱除水分后烟气中的CO2在95％以上，残余氧气含量在3％以下，为惰性气体，与煤粉混合后的爆炸性极低，大大提高制粉系统的安全性，克服了目前采用热空气作为干燥介质的制粉系统易爆问题；
(2)由于不受到爆炸极限的限制，可以采用比空气干燥时高得多的干燥介质初始温度，从而使磨煤机内的工作温度与制粉系统的末端温度较热空气制粉大大提高，而且不需要在原煤水分减少时掺入冷风来调节干燥介质的初始温度；
(3)由于干燥介质的初始温度可以提高，因此，就能够回收更多的锅炉尾部烟气热量，降低锅炉的排烟温度，进而提高锅炉的热效率；
(4)由于干燥介质初始温度的提高，原煤更易破碎，水分释放速度加快，可使磨煤机的干燥出力与磨煤出力增加，磨煤电耗下降，煤粉细度更细，燃烧更加完全，提高锅炉的燃烧效率。
附图说明
图1为本发明所述系统的结构示意图。
图中标号：
1-锅炉；2-省煤器；3-除尘器；4-空气分离装置；5-烟气冷凝器；6-气气交换器；7-磨煤机；8-再循环烟气；9-脱除水分的再循环烟气。
具体实施方式
本发明提供了一种在锅炉中采用高浓度CO2烟气作为煤粉干燥介质的系统，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1所示，富氧煤粉燃烧的锅炉1产生的烟气通入省煤器2，省煤器2的烟气出口连接到除尘器3的烟气入口，除尘器3的烟气出口分别连接锅炉1的再循环烟气入口和气气换热器6的高温烟气入口，气气换热器6的高温烟气出口连接到烟气冷凝器5的入口，烟气冷凝器5的烟气出口连接到气气换热器6的低温烟气入口，同时空气分离装置4制取的氧气连接到气气换热器6的氧气入口，冷凝器5出口的一部分烟气经过气气换热器6加热后连接到磨煤机7的入口，磨煤机7出口的煤粉气流与经过气气换热器6加热的氧气混合进入炉膛燃烧，产生高浓度CO2的烟气；冷凝器5出口的其余烟气被压缩液化，达到捕集封存CO2的目的。
在富氧煤粉燃烧锅炉1中，燃烧产生的烟气经过与省煤器2的换热后进入除尘器3，经过除尘后的烟气一部分作为再循环烟气8送回到炉膛用来调节炉膛的温度，其余的进入气气换热器6放热，放热后的烟气进入冷凝器5脱除水分。经过冷凝器5进行脱除水分后的一部分烟气作为再循环烟气9进入气气换热器6，被加热到较高温度后进入磨煤机7干燥煤粉。空气分离装置4制取的氧气也进入气气换热器6进行加热，磨煤机7出口的煤粉气流和被加热后的氧气混合后送入炉膛进行燃烧。
对于采用富氧煤粉燃烧的锅炉，省煤器出口的烟气经过除尘后一部分再循环回炉膛用来调节炉膛的温度，其余烟气在冷凝器中脱除水分后的一部分经过气气加热器加热到较高温度进入制粉系统用于干燥原煤和输送煤粉，制粉系统出口的煤粉气流与氧气混合后送入到炉膛进行燃烧。

Claims (4)

1.一种在锅炉中采用高浓度CO2烟气作为煤粉干燥介质的系统，其特征在于，富氧煤粉燃烧的锅炉(1)产生的烟气通入省煤器(2)，省煤器(2)的烟气出口连接到除尘器(3)的烟气入口，除尘器(3)的烟气出口分别连接锅炉(1)的再循环烟气入口和气气换热器(6)的高温烟气入口，气气换热器(6)的高温烟气出口连接到烟气冷凝器(5)的入口，烟气冷凝器(5)的烟气出口连接到气气换热器(6)的低温烟气入口，同时空气分离装置(4)制取的氧气连接到气气换热器(6)的氧气入口，冷凝器(5)出口的一部分烟气经过气气换热器(6)加热后连接到磨煤机(7)的入口，磨煤机(7)出口的煤粉气流与经过气气换热器(6)加热的氧气混合进入炉膛燃烧，产生高浓度CO2的烟气；冷凝器(5)出口的其余烟气被压缩液化，达到捕集封存CO2的目的。
2.根据权利要求1所述的一种在锅炉中采用高浓度CO2烟气作为煤粉干燥介质的系统，其特征在于，所述干燥介质为烟气经过冷凝器脱除水分并加热到300～400℃的烟气，其中烟气中CO2含量95％以上，残余氧气含量在3％以下。
3.根据权利要求1所述的一种在锅炉中采用高浓度CO2烟气作为煤粉干燥介质的系统，其特征在于，所述送入磨煤机(7)烟气为CO2含量95％以上的烟气。
4.根据权利要求1所述的一种在锅炉中采用高浓度CO2烟气作为煤粉干燥介质的系统，其特征在于，所述干燥介质由烟气经冷凝器(5)冷凝后的部分烟气获得，在锅炉燃烧系统中循环使用，其余烟气进行压缩液化捕集CO2。
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