CN105299685A - 一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法 - Google Patents

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江东
黄天
梁君祚
梁承悍
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GUANGXI KUONENGBA ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD.
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Guangxi Guisheng New Energy Science & Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法，包括以下步骤：S1、对锅炉燃烧所产生的高温烟气进行余热回收，回收生成的热量将媒介水加热生成210～230℃的水蒸汽；S2、将其中一部分水蒸气与一次风送入锅炉的炉膛，使煤粉在燃烧第一焰区燃烧并带有旋流将煤粉送入第二焰区；其中一部分水蒸气与二次风混合，送入煤粉燃烧的第二焰区，使煤粉在燃烧第二焰区形成贫氧燃烧；S3、将其中一部分水蒸气与三次风混合，送入煤粉完成整个燃烧的第三焰区。本发明避免了烟气中NOx和SO2的含量会随着循环次数的增加而不断富集，同时提高了CO2的捕获效率。

Description

一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法
技术领域
本发明涉及锅炉环保技术领域，特别是一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法。
背景技术
燃料燃烧排放的污染物是大气污染物的主要部分，烟气成分主要是CO2、少量的水蒸汽、少量的O2、N2以及污染物NOx和SO2。随着能源需求的快速增长和燃料使用量的急剧增加，导致温室气体CO2在自然界的累积量不断加大，控制燃料燃烧过程CO2的排放，对于应对温室效应和全球变暖具有重要的作用。特别是对于中国，鉴于其能源结构以煤为主的特点，CO2排放水平急剧增加并已经居于世界第一位的现状，开发高效的燃煤CO2减排技术，控制我国燃煤CO2排放水平，具有重大的社会意义和经济价值。
燃料燃烧技术分为富氧燃烧技术和贫氧燃烧技术，贫氧燃烧技术可抑制NOx的生成，且具有一定的节能效果，贫氧燃烧的节能原理为：对高温烟气进行循环利用，高温烟气可维持炉膛内的高温度，从而使需要供入的燃料量和空气量就得到减少。
然而，经研究发现，直接利用高温烟气进行循环仍有大量问题存在：S1、由于大量烟气的循环，导致烟气中NOx和SO2的含量会随着循环次数的增加而不断富集，同时多次的烟气循环会增加漏风现象，并使得烟气中N2含量增加；S2、降低贫氧燃烧烟气中CO2的浓度，进而增加后续压缩纯化的难度，降低CO2的捕获效率，不利于CO2进一步开发利用；S3、大量的烟气循环会导致锅炉容易发生结垢等现象，加重锅炉维护的负担。
发明内容
本发明提供了一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法，在有效控制NOx的生成的同时，可提高CO2的捕捉效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法，包括以下步骤：
S1、对锅炉燃烧所产生的高温烟气进行余热回收，回收生成的热量将媒介水加热生成210～230℃的水蒸汽；
S2、将其中一部分水蒸气与一次风送入锅炉的炉膛，水蒸气与一次风的体积比为1～2:60，使煤粉在燃烧第一焰区燃烧并带有旋流将煤粉送入第二焰区；其中一部分水蒸气与二次风混合，送入煤粉燃烧的第二焰区，水蒸气与二次风的体积比为1～2:40，使煤粉在燃烧第二焰区形成贫氧燃烧，在抑制NOX生成的同时，提高烟气中二氧化碳的捕捉效果；
S3、将其中一部分水蒸气与三次风混合，送入煤粉完成整个燃烧的第三焰区，水蒸气与三次风混合的体积比为1～2:35，捕捉烟气中的二氧化碳。
进一步的，所述一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的75～79％；所述二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的15～19％；所述三次风供氧量为燃料燃烧需氧量的2～6％。
更优选的，所述一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的78％；所述二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的18％；所述三次风供氧量为燃料燃烧需氧量的4％。
进一步的，所述锅炉炉膛处于第三焰区部分设置有还原剂喷枪，还原剂喷枪将还原剂喷入第三焰区降低NOX的排放。
进一步的，所述还原剂为氨水或尿素溶液。
本发明具有以下优点：
(1)利用高温烟气的热量加热媒介水，通过水蒸气与一次风、二次风及三次风的混合，调节炉膛中火焰的温度和锅炉换热状态，与传统的贫氧燃烧方式相比，不再利用循环烟气的使用，避免了烟气中NOx和SO2的含量会随着循环次数的增加而不断富集，同时提高了CO2的捕获效率；
(2)严格控制一次风、二次风及三次风的送氧量，有效抑制热力型NOx形成；
(3)避免了烟气的多次循环，减轻了锅炉的负担，具有节能环保的优势；
(4)有利于烟气中CO2的回收再利用，节约成本，实现了循环经济的发展。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围和应用范围不限于以下实施例：
实施例1
一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法，结合图1所示，包括以下步骤：
S1、对锅炉燃烧所产生的高温烟气进行余热回收，回收生成的热量将媒介水加热生成210～220℃的水蒸汽；
S2、将其中一部分水蒸气与一次风送入锅炉的炉膛，水蒸气与一次风的体积比为1:30，使煤粉在燃烧第一焰区燃烧并带有旋流将煤粉送入第二焰区；其中一部分水蒸气与二次风混合，送入煤粉燃烧的第二焰区，水蒸气与二次风的体积比为1:20，使煤粉在燃烧第二焰区形成贫氧燃烧，在抑制NOX生成的同时，提高烟气中二氧化碳的捕捉效果；
S3、将其中一部分水蒸气与三次风混合，送入煤粉完成整个燃烧的第三焰区，水蒸气与三次风混合的体积比为2:35，捕捉烟气中的二氧化碳。
其中，一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的75％；所述二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的19％；所述三次风供氧量为燃料燃烧需氧量的6％。
为进一步降低NOX的排放，在锅炉炉膛处于第三焰区部分设置有还原剂喷枪，还原剂喷枪将还原剂喷入第三焰区，喷枪喷入的还原剂为氨水或尿素溶液。
其中，媒介水是将水放入加热装置中，利用高温烟气回收的热量进行加热。
炉膛燃烧的高温烟气经热交换、净化后，进入压缩系统处理成液态的，进行回收利用CO2，净化处理后CO2的浓度为91～92％。
实施例2
一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法，结合图1所示，包括以下步骤：
S1、对锅炉燃烧所产生的高温烟气进行余热回收，回收生成的热量将媒介水加热生成225～230℃的水蒸汽；
S2、将其中一部分水蒸气与一次风送入锅炉的炉膛，水蒸气与一次风的体积比为1:60，使煤粉在燃烧第一焰区燃烧并带有旋流将煤粉送入第二焰区；其中一部分水蒸气与二次风混合，送入煤粉燃烧的第二焰区，水蒸气与二次风的体积比为1:40，使煤粉在燃烧第二焰区形成贫氧燃烧，在抑制NOX生成的同时，提高烟气中二氧化碳的捕捉效果；
S3、将其中一部分水蒸气与三次风混合，送入煤粉完成整个燃烧的第三焰区，水蒸气与三次风混合的体积比为1:35，捕捉烟气中的二氧化碳。
其中，一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的78％；所述二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的18％；所述三次风供氧量为燃料燃烧需氧量的4％。
为进一步降低NOX的排放，在锅炉炉膛处于第三焰区部分设置有还原剂喷枪，还原剂喷枪将还原剂喷入第三焰区，喷枪喷入的还原剂为氨水或尿素溶液。
其中，媒介水是将水放入加热装置中，利用高温烟气回收的热量进行加热。
炉膛燃烧的高温烟气经热交换、净化后，进入压缩系统处理成液态的，进行回收利用CO2，净化处理后CO2的浓度为92.2～92.8％。
实施例3
一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法，结合图1所示，包括以下步骤：
S1、对锅炉燃烧所产生的高温烟气进行余热回收，回收生成的热量将媒介水加热生成220～225℃的水蒸汽；
S2、将其中一部分水蒸气与一次风送入锅炉的炉膛，水蒸气与一次风的体积比为1:40，使煤粉在燃烧第一焰区燃烧并带有旋流将煤粉送入第二焰区；其中一部分水蒸气与二次风混合，送入煤粉燃烧的第二焰区，水蒸气与二次风的体积比为1.5:40，使煤粉在燃烧第二焰区形成贫氧燃烧，在抑制NOX生成的同时，提高烟气中二氧化碳的捕捉效果；
S3、将其中一部分水蒸气与三次风混合，送入煤粉完成整个燃烧的第三焰区，水蒸气与三次风混合的体积比为1.5:35，捕捉烟气中的二氧化碳。
其中，一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的79％；所述二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的15％；所述三次风供氧量为燃料燃烧需氧量的6％。
为进一步降低NOX的排放，在锅炉炉膛处于第三焰区部分设置有还原剂喷枪，还原剂喷枪将还原剂喷入第三焰区，喷枪喷入的还原剂为氨水或尿素溶液。
其中，媒介水是将水放入加热装置中，利用高温烟气回收的热量进行加热。
炉膛燃烧的高温烟气经热交换、净化后，进入压缩系统处理成液态的，进行回收利用CO2，净化处理后CO2的浓度为89～90％。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、对锅炉燃烧所产生的高温烟气进行余热回收，回收生成的热量将媒介水加热生成210～230℃的水蒸汽；
S2、将其中一部分水蒸气与一次风送入锅炉的炉膛，水蒸气与一次风的体积比为1～2:60，使煤粉在燃烧第一焰区燃烧并带有旋流将煤粉送入第二焰区；其中一部分水蒸气与二次风混合，送入煤粉燃烧的第二焰区，水蒸气与二次风的体积比为1～2:40，使煤粉在燃烧第二焰区形成贫氧燃烧，在抑制NOX生成的同时，提高烟气中二氧化碳的捕捉效果；
S3、将其中一部分水蒸气与三次风混合，送入煤粉完成整个燃烧的第三焰区，水蒸气与三次风混合的体积比为1～2:35，捕捉烟气中的二氧化碳。
2.根据权利要求1所述的一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法，其特征在于：
所述一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的75～79％；所述二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的15～19％；所述三次风供氧量为燃料燃烧需氧量的2～6％。
3.根据权利要求2所述的一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法，其特征在于：
所述一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的78％；所述二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的18％；所述三次风供氧量为燃料燃烧需氧量的4％。
4.根据权利要求1所述的一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法，其特征在于：
所述锅炉炉膛处于第三焰区部分设置有还原剂喷枪，还原剂喷枪将还原剂喷入第三焰区降低NOX的排放。
5.根据权利要求4所述的一种将水蒸气应用于煤燃烧锅炉的方法，其特征在于：
所述还原剂为氨水或尿素溶液。
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