CN101986025B - 低碳微排放节能减排锅炉一体化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低碳微排放节能减排锅炉一体化系统，包括锅炉本体(1)、汽包(2)、换热器(3)、预热器(4)、省煤器(5)、过热器(6)、汽轮机(7)、发电机(8)、烟气二次燃烧装置(9)、脱硫除尘装置(10)、鼓风机(11)、烟气引风机(13)，汽包(2)与换热器(3)组成热水加热循环回路，省煤器(5)与汽包(2)相连，鼓风机(11)将空气送入预热器(4)处，汽包(2)与过热器(6)相连再通过过热蒸汽管路(22)与汽轮机(7)相连，汽轮机(7)连接低压蒸汽管路(23)，发电机(8)与汽轮机(7)相联，锅炉本体(1)烟道出口连接烟气管路(25)，烟气引风机(13)设置于烟气管路(25)上并将烟气依次送至烟气二次燃烧装置(9)、脱硫除尘装置(10)处理排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种低碳微排放节能减排锅炉一体化系统。
背景技术
锅炉作为重要的热能设备广泛应用于工业和民用多个领域。由于其燃烧煤等燃料，因此其排放造成的二氧化碳及二氧化硫等污染成为目前环保领域的问题，目前的大型锅炉都需要通过烟囱进行高空排放，以减少对生活空间的污染，烟囱不仅影响城市整体的美观，而且浪费宝贵的土地资源；另外，锅炉燃烧后的高温烟气直接排放，不仅浪费了大量热能，造成能源浪费，而且还带来环境的热污染，因此锅炉的节能问题也十分重要；目前，还没有将锅炉燃烧后排放的烟气进行二次燃烧的一体化系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种热能综合利用率高、环保性好、具有发电、供汽、供热功能的低碳微排放节能减排锅炉一体化系统。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括锅炉本体、汽包、换热器，所述汽包与所述换热器通过循环加热管路组成热水加热循环回路，所述低碳微排放节能减排锅炉一体化系统还包括预热器、省煤器、过热器、汽轮机、发电机、烟气二次燃烧装置、脱硫除尘装置、鼓风机、烟气引风机，所述省煤器通过锅炉给水管路与所述汽包的进水口相连接，所述鼓风机通过送风管路将空气送入所述预热器处，所述汽包的蒸汽出口与所述过热器相连接再通过过热蒸汽管路与所述汽轮机的蒸汽入口相连接，所述汽轮机的蒸汽出口连接低压蒸汽管路并送至低压蒸汽用户端，所述发电机与所述汽轮机相联，所述锅炉本体的烟道出口连接烟气管路，所述烟气引风机设置于所述烟气管路上并将烟气依次送至所述烟气二次燃烧装置、所述脱硫除尘装置处理后排放。
所述低碳微排放节能减排锅炉一体化系统还包括富氧送风装置，所述富氧送风装置通过所述送风管路将富氧空气送入所述换热器及所述预热器处。
所述烟气二次燃烧装置包括用于对烟气中大颗粒进行分离处理的预分离器、用于通过燃气对烟气进行燃烧的燃烧室、用于将所述预分离器分离的大颗粒送入所述燃烧室的送料风机、用于将所述预分离器分离的大颗粒进行喷射的气固喷射器、用于供给燃气进行燃烧的燃气喷嘴，所述预分离器上设有烟气入口，所述燃烧室上设有烟气出口，所述预分离器与所述燃烧室之间连接有烟气通道。
所述脱硫除尘装置为双级湿法除尘器，包括塔体、沉淀池、循环泵，所述塔体的底部为水池，所述沉淀池与所述塔体底部的水池相连通，所述塔体内空间分为一级喷淋室、二级喷淋室，所述一级喷淋室与所述二级喷淋室之间设有挡风水帘，所述一级喷淋室内设有喷淋器，所述一级喷淋室上设有入口，所述二级喷淋室内设有多层设置的旋流板，所述二级喷淋室的顶部设有排放口，所述塔体上设有清洗孔，所述沉淀池的出口与所述循环泵相连接并通过管路通往所述旋流板。
所述一级喷淋室上的所述入口处设有喉部。
所述喉部为为S形。
进入所述省煤器前的所述锅炉给水管路上依次设有水软化处理装置、除氧器。
所述汽轮机为背压式汽轮机。
所述富氧送风装置采用膜分离制氧装置或磁空分富氧装置。
所述富氧送风装置产生的富氧空气中氧气的体积分数为25％～30％。
本发明的有益效果是：由于本发明包括预热器、省煤器、过热器、汽轮机、发电机、烟气二次燃烧装置、脱硫除尘装置、鼓风机、烟气引风机，所述省煤器通过锅炉给水管路与所述汽包的进水口相连接，所述鼓风机通过送风管路将空气送入所述预热器处，所述汽包的蒸汽出口与所述过热器相连接再通过过热蒸汽管路与所述汽轮机的蒸汽入口相连接，所述汽轮机的蒸汽出口连接低压蒸汽管路并送至低压蒸汽用户端，所述发电机与所述汽轮机相联，所述锅炉本体的烟道出口连接烟气管路，所述烟气引风机设置于所述烟气管路上并将烟气依次送至所述烟气二次燃烧装置、所述脱硫除尘装置处理后排放，本发明综合利用了背压发电技术、烟气二次燃烧技术、无烟囱低温排放技术，相比传统的锅炉燃烧与热能利用技术具有十分明显的优越性，预处理合格的水经所述省煤器进行加热后再进入所述汽包，所述省煤器使得烟气的余热得到第一次利用；所述鼓风机将空气送至所述预热器加热后送入炉膛，烟气的余热得到第二次利用；热回收技术使排放余热得到了二次利用，降低了排放温度，提高了炉膛内燃烧温度同时提高了锅炉的进水温度，有显著的节能效果；水在所述汽包内加热蒸发成中压蒸汽，中压蒸汽经所述过热器进一步加热为过热蒸汽，过热蒸汽进入所述汽轮机并带动所述发电机进行发电，利用锅炉和热用户之间蒸汽的小压差背压发电，热能的综合利用效率高，发电成本低，按人民币400元购1吨5000大卡/公斤的标准煤计算，发电成本仅为0.15～0.25元/度电；所述汽轮机做功后排出低压蒸汽送至低压蒸汽用户端进行供汽、供热；锅炉燃烧后的烟气进入所述烟气管路，经所述烟气引风机进入所述烟气二次燃烧装置，未曾燃尽的烟气进行充分燃烧后进入所述脱硫除尘装置再一次经脱硫除尘处理后排放，有效地控制了烟尘和有害物质，最终将烟气进一步净化后可直接排放到空气中，因此本发明不需要使用传统的烟囱进行高空排放，烟气二次燃烧技术和无烟囱排放技术从根本上实现了锅炉高效、洁净燃烧，有效地控制了烟尘和有害物质对环境、对人类的危害，故本发明热能综合利用率高、环保性好、具有发电、供汽、供热功能，是一种低碳微排放节能减排锅炉一体化系统；
由于本发明还包括富氧送风装置，所述富氧送风装置通过所述送风管路将富氧空气送入所述换热器及所述预热器处，所述富氧送风装置产生的富氧空气与所述鼓风机送入炉膛的空气混合有利于充分燃烧，可以使烟气中携带的固体未燃尽物充分燃烧，排烟黑度降低，分解和形成的可燃有害气体充分燃烧，减少有害气体的产生，降低空气过剩系数，提高火焰温度，加快燃烧速度与促进燃烧完全，降低燃料的燃点温度，提高炉膛炉温，可以使燃料得到充分的利用，减少燃烧后的烟气量，降低排烟温度，减少热污染，大幅度提高燃烧效率，实现节能减排，极大地发挥了燃料的热潜能，可以达到5～20％的节能效果，故本发明节能、环保、减排效果更好。
附图说明
图1是本发明实施例的各部分的连接关系示意图；
图2是本发明实施例的烟气二次燃烧装置的结构示意图；
图3是本发明实施例的脱硫除尘装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括锅炉本体1、汽包2、换热器3、预热器4、省煤器5、过热器6、汽轮机7、发电机8、烟气二次燃烧装置9、脱硫除尘装置10、鼓风机11、富氧送风装置12、烟气引风机13，所述汽包2与所述换热器3通过循环加热管路21组成热水加热循环回路，所述省煤器5通过锅炉给水管路20与所述汽包2的进水口相连接，所述省煤器5吸收的是比较低温的烟气，降低了烟气的排烟温度，减少排烟损失，节省燃料，提高了效率，给水温度提高了，进入所述汽包2就会减小壁温差，热应力相应的减小，延长所述汽包2使用寿命，进入所述省煤器5前的所述锅炉给水管路20上依次设有水软化处理装置14、除氧器15，所述鼓风机11通过送风管路24将空气送入所述预热器4处的炉膛内，所述富氧送风装置12通过所述送风管路24将富氧空气送入所述换热器3及所述预热器4处的炉膛内，所述预热器4用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗，所述富氧送风装置12采用膜分离制氧装置，当然也可以采用磁空分富氧装置等其它富氧装置，所述富氧送风装置12产生的富氧空气中氧气的体积分数为25％～30％，使用富氧燃烧技术可使氮气量减少，空气量及烟气量均显著减少，火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高，但氧浓度不宜过高，氧气的体积分数在25％～30％左右时最佳，所述富氧送风装置12产生的富氧空气与所述鼓风机11送入炉膛的空气混合有利于充分燃烧，可以使烟气中携带的固体未燃尽物充分燃烧，排烟黑度降低，分解和形成的可燃有害气体充分燃烧，减少有害气体的产生，降低空气过剩系数，提高火焰温度，加快燃烧速度与促进燃烧完全，降低燃料的燃点温度，提高炉膛炉温，可以使燃料得到充分的利用，减少燃烧后的烟气量，降低排烟温度，减少热污染，大幅度提高燃烧效率，实现节能减排，极大地发挥了燃料的热潜能，可以达到5～20％的节能效果，所述汽包2的蒸汽出口与所述过热器6相连接再通过过热蒸汽管路22与所述汽轮机7的蒸汽入口相连接，所述汽轮机7为背压式汽轮机，所述汽轮机7的蒸汽出口连接低压蒸汽管路23并送至低压蒸汽用户端，所述发电机8与所述汽轮机7相联，所述锅炉本体1的烟道出口连接烟气管路25，所述烟气引风机13设置于所述烟气管路25上并将烟气依次送至所述烟气二次燃烧装置9、所述脱硫除尘装置10处理后排放。
如图2所示，本实施例的所述烟气二次燃烧装置9包括用于对烟气中大颗粒进行分离处理的预分离器90、用于通过燃气对烟气进行燃烧的燃烧室91、用于将所述预分离器90分离的大颗粒送入所述燃烧室91的送料风机92、用于将所述预分离器90分离的大颗粒进行喷射的气固喷射器93、用于供给燃气进行燃烧的燃气喷嘴94，所述预分离器90上设有烟气入口98，所述燃烧室91上设有烟气出口99，所述预分离器90与所述燃烧室91之间连接有烟气通道95。所述烟气二次燃烧装置9主要采用燃气(天然气、液化气、生物质气化燃气)产生局部高温热源，使烟气中的未燃杂质进行彻底燃烧，其作用原理如同液化器灶具上的铬镍丝节能网，烧红的铬镍丝使经过其中的未曾充分燃烧的气体进一步燃尽，达到节能环保的功能和作用。
如图3所示，本实施例的所述脱硫除尘装置10为双级湿法除尘器，包括塔体80、沉淀池82、循环泵87，所述塔体80的底部为水池，所述沉淀池82与所述塔体80底部的水池相连通，所述塔体80内空间分为一级喷淋室81、二级喷淋室89，所述一级喷淋室81与所述二级喷淋室89之间设有挡风水帘83，所述一级喷淋室81内设有喷淋器84，所述一级喷淋室81上设有入口101，所述二级喷淋室89内设有多层设置的旋流板85，所述二级喷淋室的顶部设有排放口102，所述塔体80上设有清洗孔86，所述沉淀池82的出口与所述循环泵87相连接并通过管路通往所述旋流板85，所述一级喷淋室81上的所述入口101处设有喉部88，所述喉部88为S形，以增强喷雾除尘效果。所述脱硫除尘装置10在所述一级喷淋室81内按一定的角度喷雾，使烟气烟尘得到加湿，烟气自激下弧板上之水层，在上下弧板形成的所述喉部88剧烈紊流、碰撞、聚凝，对大小尘粒捕集落入所述塔体80底部的水池，实现了一级真正的除尘，且其独立的除尘效率η≈95％，然后烟气切向进入所述二级喷淋室89，顺着所述塔体80旋转上升，在多层设置的所述旋流板85的加速和接力下，烟尘与经过充分雾化的吸收液发生碰撞、附着、凝聚、离心分离等综合性的作用，被甩到塔壁，随水膜流入塔底，最终达到除尘效果。
本发明综合利用了背压发电技术、烟气二次燃烧技术、无烟囱低温排放技术、富氧燃烧技术，相比传统的锅炉燃烧与热能利用技术具有十分明显的优越性，为新型高效节能环保锅炉的使用与推广提供了一个有效实用的途径。预处理合格的水经所述省煤器5进行加热后再进入所述汽包2，所述省煤器5使得烟气的余热得到第一次利用；所述鼓风机11将空气送至所述预热器4处加热后送入炉膛，烟气的余热得到第二次利用；热回收技术使排放余热得到了二次利用，降低了排放温度，提高了炉膛内燃烧温度同时提高了锅炉的进水温度，有显著的节能效果；水在所述汽包2内加热蒸发成中压蒸汽，中压蒸汽经所述过热器6进一步加热为过热蒸汽，过热蒸汽进入所述汽轮机7并带动所述发电机8进行发电，利用锅炉和热用户之间蒸汽的小压差背压发电，热能的综合利用效率高，发电成本低，按人民币400元购1吨5000大卡/公斤的标准煤计算，发电成本仅为0.15～0.25元/度电；所述汽轮机7做功后排出低压蒸汽送至低压蒸汽用户端进行供汽、供热；锅炉燃烧后的烟气进入所述烟气管路25，经所述烟气引风机13进入所述烟气二次燃烧装置9，未曾燃尽的烟气进行充分燃烧后进入所述脱硫除尘装置10再一次经脱硫除尘处理后排放，有效地控制了烟尘和有害物质，最终将烟气进一步净化后可直接排放到空气中，因此本发明不需要使用传统的烟囱进行高空排放，烟气二次燃烧技术和无烟囱排放技术从根本上实现了锅炉高效、洁净燃烧，有效地控制了烟尘和有害物质对环境、对人类的危害，因此本发明热能综合利用率高、环保性好、具有发电、供汽、供热功能，是一种低碳微排放节能减排锅炉一体化系统。
经测试，本发明的热利用率可提高到95％以上，比传统锅炉节省燃料20％左右；本发明的有害气体排放显著低于国家规定标准，经实验检测，烟尘排放浓度为30mg/m3，远低于国家标准80mg/m3，二氧化硫排放浓度为10mg/m3，远低于国家标准900mg/m3，烟气黑度林格曼级＜1级，真正达到了低排放，高热效，低能耗，高节能。
本发明可广泛应用于节能领域。
Claims (9)
1.一种低碳微排放节能减排锅炉一体化系统，包括锅炉本体(1)、汽包(2)、换热器(3)，所述汽包(2)与所述换热器(3)通过循环加热管路(21)组成热水加热循环回路，其特征在于：所述低碳微排放节能减排锅炉一体化系统还包括预热器(4)、省煤器(5)、过热器(6)、汽轮机(7)、发电机(8)、烟气二次燃烧装置(9)、脱硫除尘装置(10)、鼓风机(11)、烟气引风机(13)，所述省煤器(5)通过锅炉给水管路(20)与所述汽包(2)的进水口相连接，所述鼓风机(11)通过送风管路(24)将空气送入所述预热器(4)处，所述汽包(2)的蒸汽出口与所述过热器(6)相连接再通过过热蒸汽管路(22)与所述汽轮机(7)的蒸汽入口相连接，所述汽轮机(7)的蒸汽出口连接低压蒸汽管路(23)并将蒸汽送至低压蒸汽用户端，所述发电机(8)与所述汽轮机(7)相联，所述锅炉本体(1)的烟道出口连接烟气管路(25)，所述烟气引风机(13)设置于所述烟气管路(25)上并将烟气依次送至所述烟气二次燃烧装置(9)、所述脱硫除尘装置(10)处理后排放；所述烟气二次燃烧装置(9)包括用于对烟气中大颗粒进行分离处理的预分离器(90)、用于通过燃气对烟气进行燃烧的燃烧室(91)、用于将所述预分离器(90)分离的大颗粒送入所述燃烧室(91)的送料风机(92)、用于将所述预分离器(90)分离的大颗粒进行喷射的气固喷射器(93)、用于供给燃气进行燃烧的燃气喷嘴(94)，所述预分离器(90)上设有烟气入口(98)，所述燃烧室(91)上设有烟气出口(99)，所述预分离器(90)与所述燃烧室(91)之间连接有烟气通道(95)。
2.根据权利要求1所述的低碳微排放节能减排锅炉一体化系统，其特征在于：所述低碳微排放节能减排锅炉一体化系统还包括富氧送风装置(12)，所述富氧送风装置(12)通过所述送风管路(24)将富氧空气送入所述换热器(3)及所述预热器(4)处作为助燃空气参与燃烧。
3.根据权利要求1所述的低碳微排放节能减排锅炉一体化系统，其特征在于：所述脱硫除尘装置(10)为双级湿法除尘器，包括塔体(80)、沉淀池(82)、循环泵(87)，所述塔体(80)的底部为水池，所述沉淀池(82)与所述塔体(80)底部的水池相连通，所述塔体(80)内空间分为一级喷淋室(81)、二级喷淋室(89)，所述一级喷淋室(81)与所述二级喷淋室(89)之间设有挡风水帘(83)，所述一级喷淋室(81)内设有喷淋器(84)，所述一级喷淋室(81)上设有入口(101)，所述二级喷淋室(89)内设有多层设置的旋流板(85)，所述二级喷淋室的顶部设有排放口(102)，所述塔体(80)上设有清洗孔(86)，所述沉淀池(82)的出口与所述循环泵(87)相连接并通过管路通往所述旋流板(85)。
4.根据权利要求3所述的低碳微排放节能减排锅炉一体化系统，其特征在于：所述一级喷淋室(81)上的所述入口(101)处设有喉部(88)。
5.根据权利要求4所述的低碳微排放节能减排锅炉一体化系统，其特征在于：所述喉部(88)为S形。
6.根据权利要求1所述的低碳微排放节能减排锅炉一体化系统，其特征在于：进入所述省煤器(5)前的所述锅炉给水管路(20)上依次设有水软化处理装置(14)、除氧器(15)。
7.根据权利要求1所述的低碳微排放节能减排锅炉一体化系统，其特征在于：所述汽轮机(7)为背压式汽轮机。
8.根据权利要求2所述的低碳微排放节能减排锅炉一体化系统，其特征在于：所述富氧送风装置(12)采用膜分离制氧装置或磁空分富氧装置。
9.根据权利要求2所述的低碳微排放节能减排锅炉一体化系统，其特征在于：所述富氧送风装置(12)产生的富氧空气中氧气的体积分数为25％～30％。
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