CN103953922B - 低碳内循环富氧再燃烧技术装置及燃烧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低碳内循环富氧再燃烧技术装置及燃烧方法，所述燃烧炉上设有二氧化碳排气出口以及富氧输入口，所述燃烧炉外接碳吸收净化装置，所述碳吸收净化装置设有新风过滤器和二氧化碳进气口，所述二氧化碳进气口处设有过滤器，所述碳吸收净化装置的富氧出口连接变频无级调速增压机，所述变频无级调速增压机后接在线监控装置，所述在线监控装置设有PLC控制中心，所述在线监控装置后接平衡罐，所述平衡罐与燃烧炉的富氧输入口之间连接在线流量计，本发明通过在线监控装置检测排入的富氧的含氧量，通过PLC控制中心进行实时调节富氧的含氧量，根据所需含氧量的大小，实现从正常的21%的含氧量，逐步提高到所需的含氧量。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧领域，更具体是涉及一种低碳内循环富氧再燃烧技术装置及燃烧方法。
背景技术
富氧燃烧（oxygenenrichedcombustion），简单来讲，富氧燃烧是指用比通常空气（含氧21%）含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，它是一项高效节能的燃烧技术，在玻璃工业、冶金工业及热能工程领域均有应用。
富氧燃烧的概念第一次出现于Yaverbaum在1977的著作《Fluidizedbedcombustionofcoalandwastematerials》，其要点主要有：
1）以纯氧代替空气进行燃料燃烧，以获得高浓度的CO2；
2）为控制炉内火焰温度以及维持合适的传热特性，需要部分烟气进行再循环；
3）利于CO2的捕获和压缩；
与用普通空气燃烧有以下优点：
1、降低燃点温度，加快燃烧速度，提高火焰温度。
2、降低燃烧后的排气量，增加热利用率。
3、降低空气过剩系数，减少热损失。
4、减低锅炉（窑炉）结焦，延长使用寿命。
5、减少烟尘排放，净化空气，保护环境。
6、提高劣质燃料的应用范围，充分发挥优质燃料的性能。
7、设备投资省，回收时间短，一般项目6个月即可回收全部投资。
8、运行费用低，制取1NM3浓度30%左右的富氧空气只需耗电约0.11KW/H。
9、设备使用寿命长，一般在8-10年以上。
10、操作简单、安全性能可靠，不需专人维护。
富氧燃烧技术最早应用于煤粉锅炉，但由于煤粉锅炉应用富氧燃烧时存在着烟气再循环量太大、功耗大、经济性不好的因素，研究重点放在了循环流化床锅炉上。
关于富氧燃烧的研究，绝大部分集中于煤粉炉的研究，且关键技术都经过大规模试验，趋于成熟。关于循环流化床富氧燃烧技术的研究，国外也是刚刚走出实验室阶段，而在我国，仅限于实验室阶段。
而目前我国大多数使用的循环富氧燃烧炉，大多无法实现氧气成分的调节，多是将含氧量从21%调节到90%，然后在慢慢稀释到29%到23%，该种方法使得燃烧炉占地面积大，设备较多。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明公开了一种低碳内循环富氧再燃烧技术装置及燃烧方法。
本发明提供一种低碳内循环富氧再燃烧技术装置，其包括燃烧炉，所述燃烧炉上设有二氧化碳排气出口以及富氧输入口，所述燃烧炉外接碳吸收净化装置，所述碳吸收净化装置设有新风过滤器和二氧化碳进气口，所述二氧化碳进气口处设有过滤器，所述碳吸收净化装置的富氧出口连接用于控制富氧输入速度的变频无级调速增压机，所述变频无级调速增压机后接用于检测含氧量浓度的在线监控装置，所述在线监控装置设有根据含氧量浓度调节变频无级调速增压机速度的PLC控制中心，所述在线监控装置后接平衡罐，所述平衡罐与燃烧炉的富氧输入口之间连接用于实时统计排出气体流量的在线流量计。
所述碳吸收净化装置包括13X与5A分子筛。
所述碳吸收净化装置包括聚乙二醇二甲醚溶剂。
所述变频无级调速增压机与在线监控装置之间设有干燥器，所述干燥器采用冷凝干燥机。
所述平衡罐上设有精密过滤器与超精密过滤器。
本发明通过在线监控装置检测排入的富氧的含氧量，通过控制中心进行实时调节富氧的含氧量，根据所需含氧量的大小，实现从正常的21%的含氧量，逐步提高到所需的含氧量，而不需像以往的技术，需要将高浓度的氧气进行稀释，直到符合要求的含氧量。
一种用于上述的再燃烧技术装置的燃烧方法，步骤如下：1、空气从新风过滤器输入碳吸收净化装置；2、碳吸收净化装置对输入空气进行脱硫脱碳处理；3、碳吸收净化装置输出富氧到平衡罐；4、在线监控装置检测平衡罐内含氧量，并将含氧量数据输入到PLC控制中心，PLC控制中心控制变频无级调速增压机调节，变频无级调速增压机将碳吸收净化装置输出富氧的含氧量从1%到90%逐步调节，实现逐步调节至需求的含氧与量的要求；5、PLC控制中心控制平衡罐的在线流量计实现输入燃烧炉的富氧的流量统计；6、燃烧炉燃烧后产生的废气输入到碳吸收净化装置，进行脱硫脱碳处理；7、重复以上步骤达到无碳排放的功能。
采用本方法能够实现在线监控装置检测排入的富氧的含氧量，通过控制中心进行实时调节富氧的含氧量，实现从正常的21%的含氧量，逐步提高到所需的含氧量，而不需像以往的技术，需要将高浓度的氧气进行稀释，直到符合要求的含氧量。
附图说明
图1是本发明的逻辑示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
如图1所示，本发明提供一种低碳内循环富氧再燃烧技术装置，其包括燃烧炉，所述燃烧炉上设有二氧化碳排气出口以及富氧输入口，所述燃烧炉外接碳吸收净化装置，所述碳吸收净化装置设有新风过滤器和二氧化碳进气口，所述二氧化碳进气口处设有过滤器，该过滤器实现一级吸附过滤，用于过滤燃烧炉产生的灰尘，所述碳吸收净化装置的富氧出口连接用于控制富氧输入速度的变频无级调速增压机，所述变频无级调速增压机后接用于检测含氧量浓度的在线监控装置，所述在线监控装置设有根据含氧量浓度调节变频无级调速增压机速度的PLC控制中心，所述在线监控装置后接平衡罐，所述平衡罐与燃烧炉的富氧输入口之间连接用于实时统计排出气体流量的在线流量计。
通过PLC控制中心进行实时调节富氧的含氧量，实现从正常的21%的含氧量，逐步提高到所需的含氧量，而不需像以往的技术，需要将高浓度的氧气进行稀释，直到符合要求的含氧量。
燃烧炉内燃烧后产生的废气排入到碳吸收净化装置，进行过滤和吸附，实现碳氮硫化合物的处理。
本发明中，燃烧炉内产生的废气被碳吸收净化装置吸附净化，并且通过变频无级调速器对碳吸收净化装置输出富氧的速度调节，其内设置的在线监控装置能够实时检测平衡罐内的含氧量浓度，并将实时检测的含氧量浓度数据发送到控制中心，控制中心根据检测到的含氧量浓度数据实时的控制变频无级调速器对输出富氧的速度进行调节，保证内部含氧量能够根据实际燃烧需要进行调节，满足实际的不同需求，造成资源的浪费。
采用富氧燃烧技术，1、炉内富氧燃烧，为控制炉内燃烧温度，需要大量的烟气进行再循环(70-80%)。2、循环流化床由于再循环烟气中含有大量的固体颗粒，可非常有效的对炉温进行控制，从而使其制造和运行费用大大降低；(对210MWeCFB富氧燃烧模式下，锅炉岛的体积约为空气燃烧模式下的一半）；3、可结合进循环流化床的其它技术优点；4、可同时对SOx有效的脱除。
所述碳吸收净化装置包括13X与5A分子筛。13X型分子筛的孔径10A，吸附大于3.64A小于10A任何分子，可用于催化剂协载体、水和二氧化碳共吸附、水和硫化氢气体共吸附，应用与碳吸收净化装置，实现气体净化，脱除水和二氧化碳。5A分子筛可吸附小于该孔径的任何分子，一般称为钙分子筛。它除具有3A，4A分子筛所具有的功效外，还可吸附C3—C4正构烷烃，氯乙烷，溴乙烷,丁醇等，可应用于正异构烃分离、变压吸附分离及水和二氧化碳的共吸附。这种筛用分子水平下的物质吸收。它可以吸附多达自己体重的22%的水。其吸附原理与色谱法相似,只是没有改变物质的分子组合。1、天然气干燥、脱硫、脱二氧化碳；2、氮氧分离、氮氢分离，制取氧、氮和氢；3、石油脱腊、从支烃、环烃中分离正构烃。
所述碳吸收净化装置采用聚乙二醇二甲醚溶剂，又称NHD脱硫脱碳溶剂，NHD溶剂是一种新型高效脱硫脱碳溶剂，产品纯度高，对高酸度、碱度介质和高温有良好的化学稳定性和热稳定性。适用于煤制合成气的净化。能有效脱除天然气、油田气、炼厂气和城市煤气等混合酸性气体以及液化气中的硫化氢气体。特别能有效脱除有机硫。
本发明输出的富氧在使用时，必须使用干燥器进行干燥，本发明的干燥器可以采用冷凝干燥机，通过冷凝干燥机进行脱水去湿，保证在线监控装置检测时的氧气干燥。
本发明的干燥器还可以采用热风干燥机，进行脱水去湿，保证在线监控装置检测时的氧气干燥，干燥后气体中水分含量要求在0.01PPM以下。
所述平衡罐设置精密过滤器与超精密过滤器，精密过滤器和超精密过滤器的使用用于对排出的气体重新进行一次过滤。
本发明公开了一种基于上述装置的燃烧方法，步骤如下：1、空气从新风过滤器输入碳吸收净化装置；2、碳吸收净化装置对输入空气进行脱硫脱碳处理；3、碳吸收净化装置输出富氧到平衡罐；4、在线监控装置检测平衡罐内含氧量，并将含氧量数据输入到PLC控制中心，PLC控制中心控制变频无级调速增压机调节，变频无级调速增压机将碳吸收净化装置输出富氧的含氧量从1%到90%逐步调节，实现逐步调节至需求的含氧与量的要求；5、PLC控制中心控制平衡罐的在线流量计实现输入燃烧炉的富氧的流量统计；6、燃烧炉燃烧后产生的废气输入到碳吸收净化装置，进行脱硫脱碳处理；7、重复以上步骤达到无碳排放的功能。
采用本燃烧方法，能够将氧气从21%逐步的提升到90%，根据不同所需的含氧量的不同，实现直接一步到位的含氧量的要求，而不需要向以往的技术一样，先实现高浓度的氧气制备，在逐步稀释，本方法较以往的技术而言，其所需要的设备投入小，且设备占地面积较小，使用简单方便，且可无人值守。
而且碳吸收净化装置吸附的物质可以另作他用或制备干冰。
实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种低碳内循环富氧再燃烧技术装置，其包括燃烧炉，其特征在于：所述燃烧炉上设有二氧化碳排气出口以及富氧输入口，所述燃烧炉外接碳吸收净化装置，所述碳吸收净化装置设有新风过滤器和二氧化碳进气口，所述二氧化碳进气口处设有过滤器，所述碳吸收净化装置的富氧出口连接用于控制富氧输入速度的变频无级调速增压机，所述变频无级调速增压机后接用于检测含氧量浓度的在线监控装置，所述在线监控装置设有根据含氧量浓度调节变频无级调速增压机速度的PLC控制中心，所述在线监控装置后接平衡罐，所述平衡罐与燃烧炉的富氧输入口之间连接用于实时统计排出气体流量的在线流量计。
2.根据权利要求1所述的低碳内循环富氧再燃烧技术装置，其特征在于，所述碳吸收净化装置包括13X与5A分子筛。
3.根据权利要求1或2所述的低碳内循环富氧再燃烧技术装置，其特征在于，所述碳吸收净化装置包括聚乙二醇二甲醚溶剂。
4.根据权利要求1所述的低碳内循环富氧再燃烧技术装置，其特征在于，所述变频无级调速增压机与在线监控装置之间设有干燥器，所述干燥器采用冷凝干燥机。
5.根据权利要求1所述的低碳内循环富氧再燃烧技术装置，其特征在于，所述平衡罐上设有精密过滤器与超精密过滤器。
6.一种用于权利要求1所述的再燃烧技术装置的燃烧方法，其特征在于：步骤如下：1、空气从新风过滤器输入碳吸收净化装置；2、碳吸收净化装置对输入空气进行脱硫脱碳处理；3、碳吸收净化装置输出富氧到平衡罐；4、在线监控装置检测平衡罐内含氧量，并将含氧量数据输入到PLC控制中心，PLC控制中心控制变频无级调速增压机调节，变频无级调速增压机将碳吸收净化装置输出富氧的含氧量从1%到90%逐步调节，实现逐步调节至需求的含氧与量的要求；5、PLC控制中心控制平衡罐的在线流量计实现输入燃烧炉的富氧的流量统计；6、燃烧炉燃烧后产生的废气输入到碳吸收净化装置，进行脱硫脱碳处理；7、重复以上步骤达到无碳排放的功能。
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