CN105351958A - 一种富氧燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种富氧燃烧系统，包括燃烧净化装置和循环烟气冷却装置，燃烧净化装置包括锅炉本体、空气预热器、电除尘系统、引风机、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、脱硫系统和烟囱；循环烟气冷却装置包括第四调节阀、一级换热器、罗茨风机、二级换热器和第五调节阀，第五调节阀通过出口管道与冷却风母管连接，冷却风母管与所述看火探头连接，冷却风母管通过冷却风支管与所述火检探头连接；冷却风母管通过冷却风管道连接有冷却风机。本发明可满足火焰检测、火焰电视的冷却风要求，在保证相关设备的安全运行的前提下，能在富氧燃烧工况下维持烟气中CO2浓度，利于后续的捕获、封存与利用。

Description

一种富氧燃烧系统
技术领域
本发明属于锅炉领域，更具体地，涉及一种富氧燃烧系统。
背景技术
锅炉富氧燃烧技术是将由空气分离系统(ASU)制取的纯O2与再循环烟气以一定比例混合后代替空气送入炉膛使燃料燃烧或助燃的方式。煤燃烧终产物中NOx的生成途径主要有三种：热力型、燃料型、快速型，其中热力型是由空气中的N2在高温下氧化而生成的NOx。由于炉内气氛场中不含有传统燃烧方式中的N2，因此最终生成的NOx显著减少；同时，采用烟气再循环来输送燃料和助燃，燃烧后烟气中的CO2浓度高，便于CO2捕集、利用与封存。
火焰检测与炉膛看火电视装置是电站锅炉燃烧设备炉膛安全监控系统(FSSS)的关键设备。火检探头通常布置于燃烧器上，用于监视燃油、燃煤的燃烧状况；看火电视是一种将看火探头从炉壁插入炉膛内部，监视全炉膛燃烧状态的彩色工业电视监视系统，也称内窥式炉膛火焰电视监视器。火焰检测和看火探头处于高温、高灰的恶劣环境下，冷却风可以有效降低火检探头和看火探头的温度，保护火检探头和看火探头不被高温烧坏；同时，一定风压的冷却风可以吹除火检探头和看火探头前的积灰，从而获得稳定的火焰信号。因此，冷却风系统是保障火焰检测和看火电视设备正常运行所必需的，适宜的冷却风参数包括冷却风的压力、风量和风温等。
目前，传统火检冷却方式基本上以厂用压缩空气进行冷却。压缩空气系统一般采用空气作为气源，空气被加压后输送到各用气单元，如气动阀、冷却风系统等。然而对于富氧燃烧锅炉，冷却风系统以空气作为冷却介质，在进行吹扫和冷却作业时，必然会将空气中的N2混入炉膛，导致烟气中热力型NOx含量升高，烟气中CO2浓度降低，直接影响烟气中二氧化碳的富集。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种富氧燃烧系统，适用于满足富氧燃烧条件下锅炉火焰检测及看火电视冷却风的需求，解决现有以压缩空气作为冷却风风源，在进行吹扫和冷却时将空气中的N2带入炉膛而导致烟气中CO2浓度降低并提高NOx生成量，或当风压、风量调配不当时影响火检设备安全运行，甚至引起火检误动，引起跳闸等事故。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种富氧燃烧系统，其特征在于，包括燃烧净化装置和循环烟气冷却装置，其中，
所述燃烧净化装置包括锅炉本体、空气预热器、电除尘系统、引风机、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、脱硫系统和烟囱，所述锅炉本体上设置有看火探头和火检探头，并且所述锅炉本体上依次连接空气预热器、电除尘系统和引风机，所述引风机的出口分别连接所述第一调节阀和第三调节阀，所述第一调节阀依次连接所述脱硫系统和所述第二调节阀，所述第二调节阀和第三调节阀均通过烟囱进气管与所述烟囱连接；
所述循环烟气冷却装置包括第四调节阀、一级换热器、罗茨风机、二级换热器和第五调节阀，所述第四调节阀通过循环烟气入口管道与所述烟囱进气管连接，所述第四调节阀上依次连接所述一级换热器、罗茨风机、二级换热器和第五调节阀，所述一级换热器和二级换热器结构相同，所述第五调节阀通过出口管道与冷却风母管连接，所述冷却风母管与所述看火探头连接，所述冷却风母管通过冷却风支管与所述火检探头连接；
所述冷却风母管通过冷却风管道连接冷却风机。
优选地，所述出口管道上还设置有第五调节阀。
优选地，所述冷却风机的入口处设置有大气连通管道，以与大气连通，所述大气连通管道上设置有第六调节阀。
优选地，所述冷却风管道上设置有第七调节阀。
优选地，冷却风母管上设置有第八调节阀，以用于调节进入所述看火探头内的风量。
优选地，所述火检探头的数量为两个，两个火检探头分别为第一探头和第二探头，相应地，所述冷却风运管的数量也为两个，两个冷却风支管分别为第一支管和第二支管，所述第一支管上设置第九调节阀，所述第二支管上设置第十调节阀，所述第九调节阀用于调节进入第一探头内的风量，所述第十调节阀用于调节进入第二探头的风量。
优选地，进入出口管道内的烟气的压力在9.5Kpa以上，流量在30Nm3/min以上，温度在30℃以下。
优选地，所述一级换热器和二级换热器均为管壳式换热器。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1)本发明采用循环烟气作为火检冷却风风源，利用罗茨风机与一级换热器和二级换热器对其进行加压和冷却，解决火检冷却风的风量、风压、风温配置不当而威胁到火检设备的安全运行；富氧燃烧工况下混入N2稀释烟气CO2浓度，并导致NOx增加等问题；
2)本发明可满足火焰检测、火焰电视的冷却风要求，在保证相关设备的安全运行的前提下，能在富氧燃烧工况下维持烟气中CO2浓度，利于后续的捕获、封存与利用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1，一种富氧燃烧系统，包括燃烧净化装置和循环烟气冷却装置，其中，
所述燃烧净化装置包括锅炉本体3、空气预热器4、电除尘系统5、引风机6、第一调节阀19、第二调节阀20、第三调节阀21、脱硫系统7和烟囱8，所述锅炉本体3上设置有看火探头1和火检探头2，并且所述锅炉本体3上依次连接空气预热器4、电除尘系统5和引风机6，所述引风机6的出口分别连接所述第一调节阀19和第三调节阀21，所述第一调节阀19依次连接所述脱硫系统7和所述第二调节阀20，所述第三调节阀21通过烟囱8进气管与所述烟囱8连接，所述第二调节阀20通过所述烟囱8进气管与所述烟囱8连接；
所述循环烟气冷却装置包括第四调节阀10、一级换热器11、罗茨风机12、二级换热器13和第五调节阀14，所述第四调节阀10通过循环烟气入口管道9与所述烟囱8进气管连接，所述第四调节阀10上依次连接所述一级换热器11、罗茨风机12、二级换热器13和第五调节阀14，所述一级换热器11和二级换热器13结构相同，所述第五调节阀14通过出口管道15与冷却风母管17连接，所述冷却风母管17与所述看火探头1连接，所述冷却风母管17通过冷却风支管18与所述火检探头2连接；优选地，所述一级换热器11和二级换热器13均为管壳式换热器。
所述冷却风母管17通过冷却风管道连接有冷却风机16。
进一步，所述出口管道15上还设置有第五调节阀14，所述冷却风机16的入口处设置有大气连通管道，以与大气连通，所述大气连通管道上设置有第六调节阀22，所述冷却风管道上设置有第七调节阀23，冷却风母管17上设置有第八调节阀24，以用于调节进入所述看火探头1内的风量，所述火检探头2的数量为两个，两个火检探头2分别为第一探头和第二探头，所述冷却风支管18上分别设置有第九调节阀25和第十调节阀26，所述第九调节阀25用于调节进入第一探头内的风量，所述第十调节阀26用于调节进入第二探头的风量。
进一步，进入出口管道15内的烟气的压力在9.5Kpa以上，流量在30Nm3/min以上，温度在30℃以下。
本发明与传统富氧燃烧冷却风系统的显著不同，在于采用循环烟气冷却系统，在经烟气净化系统出口至CO2捕集/封存系统之间引出循环烟气管道，烟气经循环烟气冷却系统加压、冷却后作为冷却风，输送至火检冷却风系统。
煤粉与O2在锅炉本体1内燃烧时，产生大量高温、高灰的烟气。烟气经空气预热器4后，冷却至150℃左右；经电除尘系统5后，可除去90％～99％的飞灰；经烟气净化系统7后，脱去95％以上的SOx和80％以上的NOx；最终由烟囱排向大气或输送至CO2捕集/封存系统。
工作时，先打开冷却风机，让冷却风机16运行正常，第七调节阀23全开，通过调节第六调节阀22来调节冷却风流量输送至冷却风母管的风量。
然后，检查换热器压力表、温度计、液位计是否完好，打开排放水阀门排出积水和污垢，打开放空阀排出空气和不凝气，输入冷却水并维持流量稳定。然后，检查罗茨风机12的螺栓、螺母连接松紧情况，检查减速机润滑状况，手动盘车观察是否灵活，将第四调节阀10全关，出口调节阀14全开，启动罗茨风机12，保持稳定运行。保持冷却风参数在正常运行范围：冷却风出口压力≥9.5KPa，流量≥30Nm3/min，温度≤30℃的条件下，将第四调节阀10逐渐开大，使循环烟气加压、冷却后作为冷却风输送至冷却风母管17。同时配合关小冷却风机入口处第六调节阀22，直至第六调节阀22全部关闭，即冷却风全部为循环烟气，实现富氧燃烧下既保证看火探头1、火检探头2的正常运行，又不会因冷却介质的引入而导致炉膛烟气成分发生改变。最后，关停冷却风机16，并将空气出口第七调节阀23全关，防止循环烟气倒灌进冷却风机，影响设备安全。根据现场实际情况，通过分别调节第八调节阀24、第九调节阀25、第十调节阀26等的开度，控制看火探头1和火检探头2冷却风的流量，实现保障火焰检测设备正常运行的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种富氧燃烧系统，其特征在于，包括燃烧净化装置和循环烟气冷却装置，其中，
所述燃烧净化装置包括锅炉本体、空气预热器、电除尘系统、引风机、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、脱硫系统和烟囱，所述锅炉本体上设置有看火探头和火检探头，并且所述锅炉本体上依次连接空气预热器、电除尘系统和引风机，所述引风机的出口分别连接所述第一调节阀和第三调节阀，所述第一调节阀依次连接所述脱硫系统和所述第二调节阀，所述第二调节阀和第三调节阀均通过烟囱进气管与所述烟囱连接；
所述循环烟气冷却装置包括第四调节阀、一级换热器、罗茨风机、二级换热器和第五调节阀，所述第四调节阀通过循环烟气入口管道与所述烟囱进气管连接，所述第四调节阀上依次连接所述一级换热器、罗茨风机、二级换热器和第五调节阀，所述一级换热器和二级换热器结构相同，所述第五调节阀通过出口管道与冷却风母管连接，所述冷却风母管与所述看火探头连接，所述冷却风母管通过冷却风支管与所述火检探头连接；
所述冷却风母管通过冷却风管道连接冷却风机。
2.根据权利要求1所述的一种富氧燃烧系统，其特征在于，所述出口管道上还设置有第五调节阀。
3.根据权利要求1所述的一种富氧燃烧系统，其特征在于，所述冷却风机的入口处设置有大气连通管道，以与大气连通，所述大气连通管道上设置有第六调节阀。
4.根据权利要求1所述的一种富氧燃烧系统，其特征在于，所述冷却风管道上设置有第七调节阀。
5.根据权利要求1所述的一种富氧燃烧系统，其特征在于，冷却风母管上设置有第八调节阀，以用于调节进入所述看火探头内的风量。
6.根据权利要求1所述的一种富氧燃烧系统，其特征在于，所述火检探头的数量为两个，两个火检探头分别为第一探头和第二探头，相应地，所述冷却风运管的数量也为两个，两个冷却风支管分别为第一支管和第二支管，所述第一支管上设置第九调节阀，所述第二支管上设置第十调节阀，所述第九调节阀用于调节进入第一探头内的风量，所述第十调节阀用于调节进入第二探头的风量。
7.根据权利要求1所述的一种富氧燃烧系统，其特征在于，进入出口管道内的烟气的压力在9.5Kpa以上，流量在30Nm3/min以上，温度在30℃以下。
8.根据权利要求1所述的一种富氧燃烧系统，其特征在于，所述一级换热器和二级换热器均为管壳式换热器。
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