CN105114945A - 锅炉系统及其烟风系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用锅炉的工业领域，公开了一种用于锅炉系统的烟风系统以及锅炉系统，该锅炉系统包括锅炉燃烧器，该烟风系统包括送风系统和排烟系统，锅炉燃烧器的进气管路与该送风系统的排气管路连通，其中，送风系统包括注氧系统，排烟系统包括二氧化碳收集装置，锅炉燃烧器的排气管路与该二氧化碳收集装置连通，注氧系统的进气管路能够通过开关阀可通断地与锅炉燃烧器的进气管路连接。通过上述技术方案，使得锅炉燃烧器中进行富氧燃烧，燃料的燃烧更加充分，从而能够节约能源，并且燃烧产生的烟气中二氧化碳浓度更高，便于烟气中二氧化碳的收集，因此减少碳氧化物的排放量，减少环境污染。

Description

锅炉系统及其烟风系统

技术领域

本发明涉及应用锅炉的工业领域，具体地，涉及一种用于锅炉系统的烟风系统以及包括该烟风系统的锅炉系统。

背景技术

随着人们环保意识的日益加强，富氧燃烧技术得到了越来越广泛的应用，其在投资运行成本、二氧化碳减排成本大型化和与现有技术的兼容性等方面都具有优越性，被认为是一种具有发展潜力的碳减排技术。

我国的能源结构以煤炭为主，常规火力发电站的二氧化碳排放量非常大，给环境造成很大负担，而富氧燃烧技术的应用能够有效地改变这一局面。为了进一步推进我国的二氧化碳减排工作，新建的火力发电厂机组将会考虑二氧化碳的捕捉及收集。而对现有在役火力发电厂，也需要进行相应改造，以使其能够应用富氧燃烧技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于锅炉系统的烟风系统，该烟风系统能够提高燃料燃烧效率、降低二氧化碳的排放。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于锅炉系统的烟风系统，该锅炉系统包括锅炉燃烧器，该烟风系统包括送风系统和排烟系统，锅炉燃烧器的进气管路与该送风系统的排气管路连通，其中，所述送风系统包括注氧系统，所述排烟系统包括二氧化碳收集装置，所述锅炉燃烧器的排气管路与该二氧化碳收集装置连通，所述注氧系统的进气管路能够通过开关阀可通断地与所述锅炉燃烧器的进气管路连接。

优选地，所述锅炉系统还包括制粉系统，所述制粉系统的进气管路与所述送风系统的排气管路连通，所述注氧系统的进气管路能够通过开关阀可通断地与所述制粉系统的进气管路连接。

优选地，所述送风系统的进气管路通过开关阀可选择地与外界大气和/或所述排烟系统连通。

优选地，所述送风系统的进气管路与外界大气连通的管段上设置有消音器。

优选地，所述锅炉燃烧器的排气管路通过开关阀可选择地与所述二氧化碳收集装置或烟囱连通。

优选地，所述送风系统包括一次风机系统，该一次风机系统的排气管路与所述制粉系统的进气管路连通，所述注氧系统的进气管路通过开关阀可通断地与所述一次风机系统的排气管路连接。

优选地，所述排烟系统还包括除尘器、烟气换热装置、脱硫装置和脱水装置，所述一次风机系统的进气管路与所述排烟系统连通，以使烟气依次经过所述除尘器、所述烟气换热装置、所述脱硫装置、所述脱水装置和所述烟气换热装置并进入所述一次风机系统。

优选地，所述送风系统包括二次风机系统，所述二次风机系统的排气管路与所述锅炉燃烧器的进气管路连接，所述注氧系统的进气管路通过开关阀可通断地与所述二次风机系统的排气管路连接。

优选地，所述排烟系统还包括除尘器，该二次风机系统的排气管路与所述排烟系统连通，以使经过所述除尘器的烟气进入所述二次风机系统。

本发明的另一个目的是提供一种锅炉系统，其中，该锅炉系统包括本发明所述的烟风系统。

本发明将锅炉燃烧器产生的烟气引入到送风系统中，并将该烟气与氧气混合后输送到锅炉燃烧器中。通过上述技术方案，使得锅炉燃烧器中进行富氧燃烧，燃料的燃烧更加充分，从而能够节约能源，并且燃烧产生的烟气中二氧化碳浓度更高，便于烟气中二氧化碳的收集，因此减少碳氧化物的排放量，减少环境污染。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明优选实施方式的锅炉系统的示意图。

附图标记说明

1锅炉燃烧器；2制粉系统；11一次风机系统；12二次风机系统；13注氧系统；14消音器；21二氧化碳收集装置；22烟囱；23除尘器；24烟气换热装置；25脱硫装置；26脱水装置；27引风机；28增压风机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词应当结合附图以及实际应用中的方向进行理解。

本发明提供一种用于锅炉系统的烟风系统，该锅炉系统包括锅炉燃烧器1，该烟风系统包括送风系统和排烟系统，锅炉燃烧器的进气管路与该送风系统的排气管路连通，其中，所述送风系统包括注氧系统13，所述排烟系统包括二氧化碳收集装置21，所述锅炉燃烧器1的排气管路与该二氧化碳收集装置21连通，所述注氧系统13的进气管路能够通过开关阀可通断地与所述锅炉燃烧器1的进气管路连接。

本发明的锅炉系统指包括产生蒸汽的锅炉、用于对锅炉进行加热的锅炉燃烧器以及其他相关系统在内的整个系统。并且，该锅炉系统中的锅炉可以采用现有技术中任意一种能够适用本发明的技术方案的锅炉，本发明对此不加以限制。具体地，本发明的技术方案主要涉及该锅炉系统的烟风系统，该烟风系统包括送风系统和排烟系统。

送风系统将助燃气体送入到锅炉燃烧器1中以辅助燃烧，为了实现富氧燃烧以提高燃料的利用率，送风系统还包括注氧系统13，该注氧系统13将氧气输入到锅炉燃烧器1中，优选地，该注氧系统13包括空分器，利用空分器将空气中的氧气分离出来并注入到锅炉燃烧器1中。

优选地，该注氧系统13的进气管路通过开关阀与锅炉燃烧器1的进气管路连接，从而可以根据需要控制该注氧系统13与锅炉燃烧器1之间的导通和截止。该开关阀可以采用现有技术中任意一种适用的阀，优选地，该开关阀不但可以控制通断，还可以控制阀门开度，从而控制管路中气体的流量。

此外，锅炉燃烧器1的排气管路与二氧化碳收集装置21连通，从而对锅炉燃烧器1产生的烟气进行处理，将烟气中的二氧化碳收集，以减少环境的污染。

当该锅炉系统优选为煤粉炉的锅炉系统时，优选地，所述锅炉系统还包括制粉系统2，所述制粉系统2的进气管路与所述送风系统的排气管路连通，所述注氧系统13的进气管路能够通过开关阀开通断地与所述制粉系统2的进气管路连接。

制粉系统2通常包括磨煤机，用于制造燃料粉末，即将燃烧用的煤炭磨成煤粉，并通过送风系统的气流将煤粉带入到锅炉燃烧器1中。为了提高锅炉燃烧器1中的氧气含量并减少锅炉燃烧器1中其他气体杂质的含量，注氧系统13的进气管路还能够通过开关阀可通断地与制粉系统2的进气管路连接，从而利用氧气气流来将煤粉输送到锅炉燃烧器1中进行燃烧，与上文所述的开关阀相同地，本发明对此处注氧系统13与制粉系统2之间的开关阀也不加以限制，可以采用现有技术中任意适用的阀或者采用与上文所述的开关阀相同的结构，此处不再赘述。

为了便于管路的设计和简化管路布置，注氧系统13的进气管路与送风系统的排气管路通过开关阀连接，更优选地，该送风系统的排气管路分为两条支管路，该两条支管路分别与锅炉燃烧器1的进气管路和制粉系统2的进气管路连接，注氧系统13的进气管路通过开关阀分别连接在该两条支管路上。

优选地，所述送风系统的进气管路通过开关阀可选择地与外界大气和/或所述排烟系统连通。

也就是说，送风系统的进气管路可以根据需要而可选择地与外界大气连通，或与排烟系统连通，或同时与外界大气和排烟系统连通。

具体地，当锅炉燃烧器1刚开始燃烧的时候，此时排烟系统中还没有产生足够的烟气，为了提供锅炉燃烧器1的燃烧所需的氧气以及送风系统中足够的气压，此时送风系统的进气管路可以控制为与外界大气连通，从而将空气输送到锅炉燃烧器1中，并利用空气气流将制粉系统2中的煤粉吹入到锅炉燃烧器1中。

当锅炉燃烧器1运行一段时间之后，可以控制使送风系统的进气管路与排烟系统连接，从而将排烟系统中的烟气引入到送风系统中，该烟气与通过注氧系统13输入的氧气混合后再分别被输入到锅炉燃烧器1中和/或制粉系统2中。

通过上述优选实施方式可见，一方面，为了提高烟气中的二氧化碳浓度并减少其他气体杂质，锅炉燃烧器1的排气管路能够与该送风系统的进气管路连通，另一方面，为了提高锅炉燃烧器1中助燃气体的含氧量，还向送风系统中的气流输入氧气。

本发明将锅炉燃烧器产生的烟气引入到送风系统中，并将该烟气与氧气混合后输送到锅炉燃烧器中。通过上述技术方案，使得锅炉燃烧器中进行富氧燃烧，燃料的燃烧更加充分，从而能够节约能源，并且燃烧产生的烟气中二氧化碳浓度更高，便于烟气中二氧化碳的收集，因此减少碳氧化物的排放量，减少环境污染。

优选地，所述送风系统的进气管路与外界大气连通的管段上设置有消音器14，从而减少进气管路的进气端产生的进气噪音。此外，该送风系统的进气管路与外界大气连通的管段上还可以根据设置其他装置，例如过滤器等，本发明对此并不加以限制。

另外，优选地，根据实际应用情况的需要，所述锅炉燃烧器的排气管路通过开关阀可选择地与所述二氧化碳收集装置21或烟囱22连通。

根据本发明的技术方案，该送风系统中需要形成具有一定流速的气流，并且流入制粉系统2的气流的强度还要能足够将煤粉带入到锅炉燃烧器1中。

优选地，所述送风系统包括一次风机系统11，该一次风机系统11的排气管路与所述制粉系统2的进气管路连通，所述注氧系统13的进气管路通过开关阀可通断地与所述一次风机系统11的排气管路连接。

在本优选实施方式中，一次风机系统11指包括现有技术中的一次风机及其相关的管路和装置的系统，其中，一次风机用于形成具有一定压力的气流，以输送煤粉。该一次风机系统11主要用于将该气流通入到制粉系统2中，并将制粉系统2中的煤粉带入到锅炉燃烧器1中。该一次风机的选型和一次风机系统11的构成可以根据现有技术进行适当选择和设计，本发明对此不加以限制。

为了减少烟气中的杂质，排烟系统中还可以包括各种其他的装置以对烟气进行处理，为了减少通入制粉系统2中的烟气所含的杂质，优选地在排烟系统中设置过滤除杂装置。具体地，优选地，所述排烟系统还包括除尘器23、烟气换热装置24、脱硫装置25和脱水装置26，所述一次风机系统11的进气管路与所述排烟系统连通，以使烟气依次经过所述除尘器23、所述烟气换热装置24、所述脱硫装置25、所述脱水装置26和所述烟气换热装置24并进入所述一次风机系统11。

对于锅炉燃烧器1产生的烟气，首先通过除尘器23将烟气中的粉尘颗粒除去，然后经过烟气换热装置24使烟气的温度下降。由于煤炭中含有一定量的硫，因此降温之后的烟气通过脱硫装置25以将烟气中的硫氧化物除去，并且由于制粉系统2中的煤粉需要保持干燥的状态，因此利用脱水装置26除去烟气中的水分，然后再经过烟气换热装置24使烟气温度提高。

该烟气换热装置24可以设置为如图所示的结构，即利用同一个烟气换热装置24来进行烟气的升温和降温。该烟气换热装置24中设置有热气体通道和冷气体通道，根据上文所述经过除尘器23的温度较高的烟气通入该热气体通道，而经过降温、脱硫、脱水之后的温度较低的烟气通入该冷气体通道，该热气体通道和冷气体通道相邻地设置在烟气换热装置24中，从而利用温度较高的烟气对温度较低的烟气进行加热，以使温度较高的烟气降温，而使温度较低的烟气升温。

更优选地，经过该烟气换热装置24加热的烟气可选择地与一次风机系统11的进气管路连接或者与烟囱连接，该加热后的烟气的温度优选地达到能够满足在烟囱中上升并排放所需的温度。

优选地，为了使烟气换热装置24中的热交换更加充分，该热气体通道和冷气体通道可以相互平行且相邻地设置，或者采用其他能够使得热气体通道和冷气体通道之间的相对面积最大的设置方式，从而使得热交换更加充分。

优选地，所述送风系统包括二次风机系统12，所述二次风机系统12的排气管路与所述锅炉燃烧器1的排气管路连接，所述注氧系统13的进气管路通过开关阀可通断地与所述二次风机系统12的排气管路连接。

另外，在本优选实施方式中，二次风机系统12指包括现有技术中的二次风机及其相关的管路和装置的系统，其中，二次风机用于向锅炉燃烧室1通入助燃气体。该二次风机的选型和二次风机系统12的构成可以根据现有技术进行适当选择和设计，本发明对此不加以限制。

为了减少烟气中的杂质，排烟系统中还可以包括各种其他的装置以对烟气进行处理，为了减少通入送风系统中的烟气所含的杂质，优选地在排烟系统中设置过滤除杂装置。优选地，该二次风机系统12的进气管路与所述排烟系统连通，所述排烟系统还包括除尘器23，以使经过所述除尘器23的烟气进入所述二次风机系统12。

根据如图所示的优选实施方式，综上所述，该锅炉系统优选为煤粉炉路的锅炉系统，该煤粉炉的锅炉系统包括锅炉燃烧器1、制粉系统2和烟风系统。该烟风系统包括送风系统和排烟系统。其中，该送风系统将排烟系统中的烟气重新输入到锅炉燃烧器1和制粉系统2中。

具体地，排烟系统中的烟气通过二次风机系统12输送到锅炉燃烧器1中，并且注氧系统13的进气管路能够通过开关阀可通断地与锅炉燃烧器1的进气管路连接，或者能够通过开关阀可通断地与二次风机系统12的排气管路连接，从而注入氧气，因此使得烟气与氧气按照所需的比例混合，一方面能够实现锅炉燃烧器1中的富氧燃烧，提高燃料的燃烧效率，另一方面，能够减少锅炉燃烧器1中助燃气体中的杂质，使得燃烧后产生烟气中的二氧化碳浓度提高，以便于二氧化碳收集装置21对二氧化碳的收集。

另外，送风系统还包括用于向制粉系统2通入气流以将煤粉从制粉系统2带入锅炉燃烧器1中的一次风机系统11。由于通入该制粉系统2中的气流最终还是要通入锅炉燃烧器1，因此同样地，为了保证锅炉燃烧器1内氧气的浓度并减少其他气体杂质以便于燃烧后产生的烟气中二氧化碳的回收，该一次风机系统11的进气管路也与排烟系统连通，并且该一次风机系统11中也连接有注氧系统13，该注氧系统13的进气管路能够通过开关阀可通断地与制粉系统2的进气管路连接，或者能够通过开关阀可通断地与一次风机系统11的排气管路连接。

锅炉燃烧器1燃烧产生的烟气除了能够通入送风系统中以重新进入到锅炉燃烧器1中之外，还能够通过排烟系统的二氧化碳收集装置21进行收集和回收。该排烟系统还包括烟囱22等其他能够应用到排烟系统中的装置。所述送风系统的进气管路通过开关阀可选择地与外界大气和/或所述排烟系统连通，即该一次风机系统11和二次风机系统12的进气管路通过开关阀可选择地与外界大气和/或所述排烟系统连通，其中送风系统的进气管路与外界大气连通的管段上设置有消音器14，从而减小送风系统与外界大气连通时的进气噪音。相应地，锅炉燃烧器1的排气管路可以通过开关阀可选择地与二氧化碳收集装置21或烟囱22连通。

具体地，当控制送风系统的进气管路与排烟系统连通时，锅炉燃烧室1内进行富氧燃烧，燃烧产生的烟气中，二氧化碳浓度高，因此更适于将锅炉燃烧器1的排气管路与排烟系统的二氧化碳收集装置21连通而进行二氧化碳的收集；当控制送风系统的进气管路与外界大气连通时，此时通入锅炉燃烧室1和制粉系统2的气流为空气，因此锅炉燃烧室1内进行空气燃烧，由于空气中含有大量氮气等杂质，因此燃烧后的烟气中二氧化碳浓度较低，因此难以收集烟气中的二氧化碳，此时更适于将锅炉燃烧器1的排气管路与排烟系统的烟囱22连通。

优选地，如图所示，该排烟系统优选地依次包括除尘器23、烟气换热器24、脱硫装置25和脱水装置26，其中该除尘器23与锅炉燃烧器1的排气管路连通，脱水装置26与二氧化碳收集装置21连通。从锅炉燃烧器1的排气管路输出的烟气中含有大量含硫杂质、水汽以及颗粒杂质等，并且温度较高，该烟气首先通过除尘器23除去烟气中的颗粒杂质，然后经过烟气换热装置24降温，然后再分别通过脱硫装置25除去含硫杂质，通过脱水装置26除去水汽，然后就可以通入二氧化碳收集装置21进行二氧化碳的回收。

此外，经过降温、脱硫和脱水的烟气温度较低，当需要将烟气通过烟囱22排放时，则需要烟气具有较高的温度，以使得烟气能够由于具有一定的高温而沿烟囱22上升并排放到大气中。因此，还需要对上述烟气进行加热。如图所示，还可以将上述烟气导入烟气换热器24利用刚刚从锅炉燃烧器1的排气管路输出的、经过除尘器23的温度较高的烟气对温度较低的待排放烟气进行加热。

优选地，该烟气换热装置24可以设置为如图所示的结构，即利用同一个烟气换热装置24来进行烟气的升温和降温。该烟气换热装置24中设置有热气体通道和冷气体通道，根据上文所述经过除尘器23的温度较高的烟气通入该热气体通道，而经过降温、脱硫、脱水之后的温度较低的烟气通入该冷气体通道，该热气体通道和冷气体通道相邻地设置在烟气换热装置24中，从而利用温度较高的烟气对温度较低的烟气进行加热，以使温度较高的烟气降温，而使温度较低的烟气升温。

送风系统的进气管路可以连接在排烟系统中的任意适合的位置，根据本发明优选实施方式，二次风机系统12的进气管路连接在除尘器23和烟气换热装置24之间，一次风机系统11的进气管路连接在烟气换热装置24的冷气体通道与烟囱22之间，即经过降温后的烟气的管路上。

另外，优选地，在排烟系统中还包括引风机27和增压风机28，从而在排烟系统中产生足够的风压，以使烟气能够在排烟系统中流动。优选地，该二次风机系统12的进气管路连接在除尘器23和烟气换热装置24之间，该引风机27能够产生一定的风压而使烟气通过二次风机系统12的进气管路进入二次风机系统12，该增压风机28则能够保证下游的排烟系统中的风压，而促进烟气在下游的排烟系统中的流动。

本发明还提供一种锅炉系统，其中，该锅炉系统包括本发明所述的烟风系统。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于锅炉系统的烟风系统，该锅炉系统包括锅炉燃烧器(1)，该烟风系统包括送风系统和排烟系统，锅炉燃烧器的进气管路与该送风系统的排气管路连通，其特征在于，所述送风系统包括注氧系统(13)，所述排烟系统包括二氧化碳收集装置(21)，所述锅炉燃烧器(1)的排气管路与该二氧化碳收集装置(21)连通，所述注氧系统(13)的进气管路能够通过开关阀可通断地与所述锅炉燃烧器(1)的进气管路连接。

2.根据权利要求1所述的烟风系统，其特征在于，所述锅炉系统还包括制粉系统(2)，所述制粉系统(2)的进气管路与所述送风系统的排气管路连通，所述注氧系统(13)的进气管路能够通过开关阀可通断地与所述制粉系统(2)的进气管路连接。

3.根据权利要求1所述的烟风系统，其特征在于，所述送风系统的进气管路通过开关阀可选择地与外界大气和/或所述排烟系统连通。

4.根据权利要求3所述的烟风系统，其特征在于，所述送风系统的进气管路与外界大气连通的管段上设置有消音器(14)。

5.根据权利要求1所述的烟风系统，其特征在于，所述锅炉燃烧器的排气管路通过开关阀可选择地与所述二氧化碳收集装置(21)或烟囱(22)连通。

6.根据权利要求2所述的烟风系统，其特征在于，所述送风系统包括一次风机系统(11)，该一次风机系统(11)的排气管路与所述制粉系统(2)的进气管路连通，所述注氧系统(13)的进气管路通过开关阀可通断地与所述一次风机系统(11)的排气管路连接。

7.根据权利要求6所述的烟风系统，其特征在于，所述排烟系统还包括除尘器(23)、烟气换热装置(24)、脱硫装置(25)和脱水装置(26)，所述一次风机系统(11)的进气管路与所述排烟系统连通，以使烟气依次经过所述除尘器(23)、所述烟气换热装置(24)、所述脱硫装置(25)、所述脱水装置(26)和所述烟气换热装置(24)并进入所述一次风机系统(11)。

8.根据权利要求1所述的烟风系统，其特征在于，所述送风系统包括二次风机系统(12)，所述二次风机系统(12)的排气管路与所述锅炉燃烧器(1)的进气管路连接，所述注氧系统(13)的进气管路通过开关阀可通断地与所述二次风机系统(12)的排气管路连接。

9.根据权利要求8所述的烟风系统，其特征在于，所述排烟系统还包括除尘器(23)，该二次风机系统(12)的排气管路与所述排烟系统连通，以使经过所述除尘器(23)的烟气进入所述二次风机系统(12)。

10.一种锅炉系统，其特征在于，该锅炉系统包括上述权利要求1-9中任意一项所述的烟风系统。