CN104864392A - 一种全氧煤粉mild燃烧方法及其使用的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全氧煤粉MILD燃烧方法：空气经过空分装置分离出氧气，氧气与煤粉的大速度差射流在锅炉炉膛内形成MILD燃烧，燃烧后烟气经过除尘、脱硫、冷凝后，部分烟气进入CCS处理，其余烟气经过气—气换热器加热、进入磨煤机干燥和携带煤粉作为一次风，由空分设备来的纯氧经过气—气换热器加热后作为二次风和燃尽风。一种上述全氧煤粉MILD燃烧方法所使用的装置：为全氧煤粉MILD燃烧锅炉，依次设置有低温过热器(1)、低温再热器(2)、后屏过热器(3)、第一高温过热器(41)、第二高温过热器(42)、高温再热器(5)、转弯烟室(6)、省煤器(7)和气—气换热器(8)。本发明具有节能、节资、减碳、减排的优点。

Description

一种全氧煤粉MILD燃烧方法及其使用的装置
技术领域
本发明属于燃烧锅炉技术领域，涉及一种全氧煤粉MILD燃烧方法及其所使用的装置。
背景技术
目前，煤粉燃烧锅炉主要有空气煤粉燃烧锅炉和全氧煤粉(有焰)燃烧锅炉。空气煤粉燃烧锅炉如图1所示，它的燃烧器的表观氧气体积浓度约为21％，炉膛内是有焰燃烧方式，该锅炉广泛应用于发电和动力工程领域。全氧煤粉(有焰)燃烧锅炉系统如图2所示，是在需要碳减排的前提下发展出来的一种新型煤粉燃烧锅炉，全氧煤粉(有焰)燃烧锅炉的燃烧器的表观氧气浓度约30％，它的煤粉燃烧传热特性与空气煤粉燃烧锅炉的相似，其总烟气量是空气煤粉燃烧锅炉总烟气量的约70％，全氧煤粉(有焰)燃烧锅炉的外循环烟气量是其总烟气量的约70％。
全氧煤粉(有焰)燃烧锅炉的着眼点在于对空气煤粉燃烧锅炉进行碳减排的技术改造，不是纯氧煤粉燃烧技术的有效利用方式，这是全氧煤粉(有焰)燃烧锅炉明显的技术缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种全氧煤粉MILD燃烧方法。
本发明的另一个目的是提供一种上述全氧煤粉MILD燃烧方法所使用的装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种全氧煤粉MILD燃烧方法，包括以下步骤：空气经过空分装置分离出氧气，氧气与煤粉的大速度差射流在锅炉炉膛内形成MILD燃烧，燃烧后烟气经过除尘、脱硫、冷凝后，部分烟气进入CCS处理，其余烟气经过气—气换热器加热、进入磨煤机干燥和携带煤粉作为一次风，由空分设备来的纯氧经过气—气换热器加热后作为二次风和燃尽风。
所述全氧煤粉MILD燃烧锅炉的燃烧器大速度差射流在炉膛内形成烟气强内循环，烟气循环倍率为2.5～8。
所述部分烟气进入CCS处理，其占燃烧烟气量的45～55％；所述其余烟气经过气—气换热器加热，其占燃烧烟气量的55～45％。
所述一次风的温度为180～380℃，烟气煤粉一次风的喷嘴射流速度为20～25m/s。
所述由空分设备来的纯氧经过气—气换热器加热作为二次风和燃尽风，其加热的温度为200～400℃；所述二次风和燃尽风的喷嘴射流速度为100～300m/s。
所述全氧煤粉MILD燃烧锅炉燃烧器的表观氧气浓度为47～53％。
本发明还提供了一种上述全氧煤粉MILD燃烧方法所使用的装置，为全氧煤粉MILD燃烧锅炉，燃烧器配合炉膛组织全氧煤粉MILD燃烧，锅炉本体按烟气流程依次设置有低温过热器、低温再热器、后屏过热器、第一高温过热器、第二高温过热器、高温再热器、转弯烟室、省煤器和气—气换热器。
所述低温过热器和所述低温再热器位于炉膛内的出口区域。
所述第一高温过热器、第二高温过热器、高温再热器、省煤器和气—气换热器位于烟道内。
所述全氧煤粉MILD燃烧锅炉设有全氧煤粉MILD燃烧器。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明的方法中全氧煤粉MILD燃烧锅炉实现了碳减排，降低了锅炉NOx排放，相比于全氧煤粉(有焰)燃烧锅炉，减小烟气外循环量50％以上；相比空气煤粉燃烧锅炉，减小锅炉受热面约50％，锅炉效率可提高4％以上，具有明显的社会效益和经济效益。
本发明的方法中全氧煤粉MILD燃烧锅炉的炉内烟气平均温度与最高、最低温度偏差小于10％，即温度分布较均匀，炉内烟气的发射率相比空气煤粉燃烧锅炉增大25％以上，锅炉的低温过热器和低温再热器布置在炉膛出口区域来调节炉膛内的全氧煤粉MILD燃烧温度，煤粉在炉膛内的停留时间增大2倍以上，烟道流通截面积减少50％以上。
本发明的装置全氧煤粉MILD燃烧锅炉在锅炉上同时实现全氧(纯氧)煤粉燃烧和MILD燃烧，具有节能、节资、减碳、减排(NOx)的优点。
一般来说，提高燃烧器的表观氧气浓度会导致较高的燃烧温度，本发明通过燃烧器的大速度差射流在炉内形成烟气的强内循环来降低煤粉燃烧反应速度，从而实现全氧煤粉燃烧条件下的MILD燃烧方式。
附图说明
图1是空气煤粉燃烧锅炉燃烧的流程示意图。
图2是全氧煤粉(有焰)燃烧锅炉燃烧的流程示意图。
图3是全氧煤粉MILD燃烧锅炉燃烧的流程示意图。
图4是全氧煤粉MILD燃烧锅炉的本体结构示意图。
其中：1为低温过热器、2为低温再热器、3为后屏过热器、41为第一高温过热器、42为第二高温过热器、5为高温再热器、6为转弯烟室、7为省煤器、8为气—气换热器、9为全氧煤粉MILD燃烧器。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图3所示，图3是全氧煤粉MILD燃烧锅炉燃烧的流程示意图。一种全氧煤粉MILD燃烧方法，包括以下步骤：空气经过空分装置分离出氧气，氧气与煤粉的大速度差射流在锅炉炉膛内形成MILD燃烧，本发明通过燃烧器大速度差射流在炉内形成烟气的强内循环来降低煤粉燃烧反应速度，从而实现全氧煤粉燃烧条件下的MILD燃烧方式。燃烧后烟气经过除尘、脱硫、冷凝后，约50％烟气进入CCS处理，约50％烟气经过气—气换热器加热、进入磨煤机干燥和携带煤粉作为一次风，一次风温度为180～380℃，一次风喷嘴射流速度为20～25m/s；由空分设备来的纯氧经过气—气换热器加热到200～400℃后作为二次风和燃尽风，二次风和燃尽风的喷嘴射流速度为100～300m/s，全氧煤粉MILD燃烧锅炉燃烧器的表观氧气浓度约为50％。全氧煤粉MILD燃烧锅炉燃烧器射流的大速度差形成炉膛内的烟气强内循环，烟气内循环倍率为2.5～8。该锅炉的燃烧器在煤粉着火孕育时间时，使燃烧器射流与高温烟气的混合区混合平均温度大于煤粉的着火温度，而且炉膛燃烧最高温度与该混合平均温度的差小于着火温度，锅炉从而实现了全氧煤粉MILD燃烧方式。全氧煤粉MILD燃烧锅炉的烟气发射率较空气煤粉燃烧锅炉的增大25％以上；锅炉效率可提高4％以上，具有明显的社会效益和经济效益。
如图4所示，图4是全氧煤粉MILD燃烧锅炉的本体结构示意图。一种上述全氧煤粉MILD燃烧方法所使用的装置，为全氧煤粉MILD燃烧锅炉，燃烧器配合炉膛组织全氧煤粉MILD燃烧，锅炉本体按烟气流程依次设置有低温过热器1、低温再热器2、后屏过热器3、第一高温过热器41、第二高温过热器42、高温再热器5、转弯烟室6、省煤器7和气—气换热器8；低温过热器1和所述低温再热器2位于炉膛内的出口区域；锅炉的低温过热器和低温再热器布置在炉膛出口区域来调节炉膛内的全氧煤粉MILD燃烧温度，煤粉在炉膛内的停留时间增大2倍以上，烟道流通截面积减少50％以上。第一高温过热器41、第二高温过热器42、高温再热器5、省煤器7和所述气—气换热器8位于烟道内；全氧煤粉MILD燃烧锅炉设有全氧煤粉MILD燃烧器9。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全氧煤粉MILD燃烧方法，其特征在于：包括以下步骤：空气经过空分装置分离出氧气，氧气与煤粉的大速度差射流在锅炉炉膛内形成MILD燃烧，燃烧后烟气经过除尘、脱硫、冷凝后，部分烟气进入CCS处理，其余烟气经过气—气换热器加热、进入磨煤机干燥和携带煤粉作为一次风，由空分设备来的纯氧经过气—气换热器加热后作为二次风和燃尽风。
2.根据权利要求1所述的全氧煤粉MILD燃烧方法，其特征在于：所述全氧煤粉MILD燃烧锅炉的燃烧器大速度差射流在炉膛内形成烟气强内循环，烟气循环倍率为2.5～8。
3.根据权利要求1所述的全氧煤粉MILD燃烧方法，其特征在于：所述部分烟气进入CCS处理，其占燃烧烟气量的45～55％；所述其余烟气经过气—气换热器加热，其占燃烧烟气量的55～45％。
4.根据权利要求1所述的全氧煤粉MILD燃烧方法，其特征在于：所述一次风的温度为180～380℃，烟气煤粉一次风的喷嘴射流速度为20～25m/s。
5.根据权利要求1所述的全氧煤粉MILD燃烧方法，其特征在于：所述由空分设备来的纯氧经过气—气换热器加热作为二次风和燃尽风，其加热的温度为200～400℃；所述二次风和燃尽风的喷嘴射流速度为100～300m/s。
6.根据权利要求1所述的全氧煤粉MILD燃烧方法，其特征在于：所述全氧煤粉MILD燃烧锅炉燃烧器的表观氧气浓度为47～53％。
7.一种权利要求1至6任一所述的全氧煤粉MILD燃烧方法所使用的装置，其特征在于：为全氧煤粉MILD燃烧锅炉，燃烧器配合炉膛组织全氧煤粉MILD燃烧，锅炉本体按烟气流程依次设置有低温过热器(1)、低温再热器(2)、后屏过热器(3)、第一高温过热器(41)、第二高温过热器(42)、高温再热器(5)、转弯烟室(6)、省煤器(7)和气—气换热器(8)。
8.根据权利要求7所述的全氧煤粉MILD燃烧方法所使用的装置，其特征在于：所述低温过热器(1)和所述低温再热器(2)位于炉膛内的出口区域。
9.根据权利要求7所述的全氧煤粉MILD燃烧方法所使用的装置，其特征在于：所述第一高温过热器(41)、第二高温过热器(42)、高温再热器(5)、省煤器(7)和气—气换热器(8)位于烟道内。
10.根据权利要求7所述的全氧煤粉MILD燃烧方法所使用的装置，其特征在于：所述全氧煤粉MILD燃烧锅炉设有全氧煤粉MILD燃烧器(9)。
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