CN105042575A - 燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统 - Google Patents

燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统 Download PDF

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杨青兰
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Abstract

本发明提供的燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统，由锅炉、风箱、空气分离装置、燃烧器、多级换热器、再循环风机、引风机、脱水装置、SO2分离装置、CO2捕捉装置、N2分离器、NOx反应装置等组成。通过改变二次风氧气的浓度以保证燃油、燃气的及时着火、稳定燃烧、燃尽，提高了锅炉效率，增强了锅炉对负荷的适应性。通过各装置将油、燃气燃烧烟气带来的水蒸气、SO2、NOx以及CO2等回收利用，实现烟气中有害气体及微量元素一体化脱除，同时将烟气排烟温度降到接近大气温度，实现燃烧烟气近零排放，既保护了环境，又实现了资源利用的最大化。

Description

燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统
技术领域
本发明涉及一种电站燃油、燃气锅炉技术，尤其是燃油、燃气锅炉富氧燃烧近零排放发电技术。
背景技术
随着人类工业的发展，环境、气候变化问题已经成为全世界关注的问题。电站行业油、气的燃烧产生的烟气带来了大量的硫化物、氮氧化物以及大量的二氧化碳，油、气燃烧产生的燃烧产物对环境和气候产生了巨大的不良影响。然而以油、气为原料的电站行业在油、气使用中占有重要地位，同时也成为比较集中的二氧化碳和其他污染物排放源头，排放量巨大。所以针对火力发电厂二氧化碳排放和其他污染物排放的控制和处理十分关键。
当前针对硫化物、氮氧化物的去除等有相关的脱硫脱硝技术。富氧燃烧技术作为一种重要的CO2捕捉技术，也得到了越来越多的关注。在富氧燃烧技术中，纯氧和部分再循环烟气混合进入炉膛燃烧，可使烟气中CO2浓度达90％以上，大大利于CO2的捕捉。通过进一步的冷凝压缩纯化后，实现CO2的永久封存或资源化利用的一种燃烧方式。但是，这些针对油、气燃烧产物排放的措施没有很好的结合在一起，都是独立的考虑将其去除，也没有将硫化物、氮氧化物等化工原料加以回收利用，这样既增加运行成本，又造成了资源的浪费。
因此，需要一种能将油、气燃烧带来的灰尘、硫化物、氮氧化物以及二氧化碳回收利用，同时将烟气排烟温度降到接近大气温度的烟气近零排放发电系统。
发明内容
本发明目的在于提供一种燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统，它不仅能将油、气燃烧带来的水蒸气、硫化物、氮氧化物以及二氧化碳等回收利用，同时将烟气排烟温度降到接近大气温度，实现油、气燃烧烟气近零排放，既保护了环境，又实现了资源的利用的最大化。
为了达到上述目的，本发明的技术方案提供的一种燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统，其特征在于：燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统由锅炉、风箱、空气分离装置、燃烧器、烟气预热器、低温换热器、再循环风机、引风机、超低温换热器、冷凝换热器、脱水装置、SO2分离装置、CO2捕捉装置、N2分离器、NOx反应装置及烟囱组成。
空气分离装置与风箱相连，将分离出来的氧气通过阀门控制送入风箱，再循环烟气通过再循环风机送入烟气预热器加热，达到一定温度之后直接送入风箱，与来至空气分离装置的氧气混合形成一定氧浓度的二次风气流送入锅炉，燃料油或者气通过专用的燃烧器送入锅炉。
烟气预热器同时连接于锅炉尾部烟道，从尾部烟道来的烟气经过烟气预热器吸热后温度降低，再经过低温换热器将烟气温度降到一定温度后一部分通过阀门控制进入再循环烟道，另一部分烟气经过引风机，引风机后通过阀门控制分别与烟囱和超低温换热器相连，超低温换热器后连接于冷凝换热器，冷凝换热器后设置脱水装置，脱水装置后依次设置SO2分离装置、CO2捕捉装置、N2分离器和NOx反应装置，最后剩余的高压气体在冷凝换热器中降压吸热后回到再循环烟道。
在尾部的烟气净化回收装置出现故障时，打开连接烟囱的控制阀，烟气直接通过烟囱排放，在脱水装置后设置旁通烟道，通过阀门控制连接于再循环烟道，通过调节脱水烟气的旁通份额控制总再循环烟气的水蒸气含量，在再循环烟道再循环风机前设置通过阀门控制的空气吸风口，在空气分离装置出现故障时，切断再循环烟气，吸入空气来提供氧气。
优选地，所述二次风气流氧气体积分数为20-35%。
优选地，所述进入再循环烟道烟气份额为60-80%。
优选地，所述总再循环烟气中水蒸气体积分数小于5%。
本发明提供的燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统，具有以下有益效果：
1、该系统可以实现烟气中有害气体、微量元素一体化脱除，从而解决了现有烟气脱硫、脱氮、脱碳和有害微量元素工艺的分级治理难题；
2、该系统与传统的脱硫、脱NOx工艺技术相比，不需要脱硫和脱NOx所需的化学物质，也没有脱硫、脱NOx装置，避免了脱硫、脱NOx的运行费用和脱硫、脱NOx装置设备费用；
3、该系统实现水、CO2、SO2、N2以及NOx的回收，液化回收的水可作工业用水，为企业创造收益，而且节约了水资源；回收的硝酸盐、SO2和N2等是重要的工业原料，具有很好的商业价值；脱水后，烟气中CO2体积分数达90％以上，便于回收利用CO2，CO2在制碱、食品等行业有很好的用途，也可填埋，以减缓温室效应；
4、该系统没有引入和产生新的污染物，也没有二次污染问题。系统正常运行时，没有烟气外排，通过设置多级换热器，将排烟温度降至接近于大气温度，将油、气产生的热量充分利用；
5、该系统可以通过改变二次风氧气的浓度以保证不同的燃油或者燃气及时着火、稳定燃烧燃尽，提高了锅炉效率，增强了锅炉对负荷的适应性。
本发明提供的一种燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统，它不仅能将油、气燃烧带来的水蒸气、硫化物、氮氧化物以及二氧化碳等回收利用，同时将烟气排烟温度降到接近大气温度，实现油、气燃烧烟气近零排放，既保护了环境，又实现了资源利用的最大化。
附图说明
图1为实施例燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统。
1----锅炉，2----风箱，3----空气分离装置，4----燃烧器，5----烟气预热器，6----低温换热器，7----NOx反应装置，8----再循环风机，9----引风机，10----超低温换热器，11----冷凝换热器，12----脱水装置，13----SO2分离装置，14----CO2捕捉装置，15----烟囱，16----N2分离器。
具体实施方式
为了使本发明更明显易懂，兹以一个优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1为实施例燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统，燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统由锅炉（1）、风箱（2）、空气分离装置（3）、燃烧器（4）、烟气预热器（5）、低温换热器（6）、再循环风机（8）、引风机（9）、超低温换热器（10）、冷凝换热器（11）、脱水装置（12）、SO2分离装置（13）、CO2捕捉装置（14）、N2分离器（16）、NOx反应装置（7）及烟囱（15）组成。
空气分离装置（3）与风箱（2）相连，将分离出来的氧气通过阀门控制送入风箱（2），再循环烟气通过再循环风机（8）送入烟气预热器（5）加热，达到一定温度之后直接送入风箱（2），与来至空气分离装置（3）的氧气混合形成氧浓度为30%的二次风气流送入锅炉（1），燃料油或者气通过专用的燃烧器（4）送入锅炉（1）。
烟气预热器（5）同时连接于锅炉尾部烟道，从尾部烟道来的烟气经过烟气预热器（5）吸热后温度降低至125℃，再经过低温换热器（6）将烟气温度降到最佳除尘温度90℃后70%烟气通过阀门控制进入再循环烟道，另一部分烟气经过引风机（9），引风机（9）后通过阀门控制分别与烟囱（15）和超低温换热器（10）相连，超低温换热器（10）后连接于冷凝换热器（11），冷凝换热器（11）后设置脱水装置（12），脱水装置（12）后依次设置SO2分离装置（13）、CO2捕捉装置（14）、N2分离器（16）和NOx反应装置（7），最后剩余的高压气体在冷凝换热器（11）中降压吸热后回到再循环烟道。
在尾部的烟气净化回收装置出现故障时，打开连接烟囱（15）的控制阀，烟气直接通过烟囱（15）排放，在脱水装置（12）后设置旁通烟道，通过阀门控制连接于再循环烟道，通过调节脱水烟气的旁通份额控制总再循环烟气的水蒸气含量小于5%，在再循环烟道再循环风机前设置通过阀门控制的空气吸风口，在空气分离装置（3）出现故障时，切断再循环烟气，吸入空气来提供氧气。
通过本系统将油、气燃烧带来水蒸气、硫化物、氮氧化物以及二氧化碳等回收利用，同时将烟气排烟温度降到接近大气温度，实现油、气燃烧烟气近零排放，既保护了环境，又实现了资源利用的最大化。

Claims (4)

1.燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统，其特征在于：所述系统由锅炉（1）、风箱（2）、空气分离装置（3）、燃烧器（4）、烟气预热器（5）、低温换热器（6）、再循环风机（8）、引风机（9）、超低温换热器（10）、冷凝换热器（11）、脱水装置（12）、SO2分离装置（13）、CO2捕捉装置（14）、N2分离器（16）、NOx反应装置（7）及烟囱（15）组成；
空气分离装置（3）与风箱（2）相连，将分离出来的氧气通过阀门控制送入风箱（2），再循环烟气通过再循环风机（8）送入烟气预热器（5）加热，达到一定温度之后直接送入风箱（2），与来至空气分离装置（3）的氧气混合形成一定氧浓度的二次风气流送入锅炉（1），燃料油或者气通过专用的燃烧器（4）送入锅炉（1）；
烟气预热器（5）同时连接于锅炉尾部烟道，从尾部烟道来的烟气经过烟气预热器（5）吸热后温度降低，再经过低温换热器（6）将烟气温度降到一定温度后通过阀门控制进入再循环烟道，另一部分烟气经过引风机（9），引风机（9）后通过阀门控制分别与烟囱（15）和超低温换热器（10）相连，超低温换热器（10）后连接于冷凝换热器（11），冷凝换热器（11）后设置脱水装置（12），脱水装置（12）后依次设置SO2分离装置（13）、CO2捕捉装置（14）、N2分离器（16）和NOx反应装置（7），最后剩余的高压气体在冷凝换热器（11）中降压吸热后回到再循环烟道；
在尾部的烟气净化回收装置出现故障时，打开连接烟囱（15）的控制阀，烟气直接通过烟囱（15）排放，在脱水装置（12）后设置旁通烟道，通过阀门控制连接于再循环烟道，通过调节脱水烟气的旁通份额控制总再循环烟气的水蒸气含量，在再循环烟道再循环风机前设置通过阀门控制的空气吸风口，在空气分离装置（3）出现故障时，切断再循环烟气，吸入空气来提供氧气。
2.如权利要求1所述燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统，其特征在于：所述二次风气流氧气体积分数为20-35%。
3.如权利要求1所述燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统，其特征在于：所述进入再循环烟道烟气份额为60-80%。
4.如权利要求1所述燃油、燃气锅炉富氧燃烧烟气近零排放发电系统，其特征在于：所述总再循环烟气中水蒸气体积分数小于5%。
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