CN117927963A - 煤粉炉烟气循环系统以及煤粉炉燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供煤粉炉烟气循环系统以及煤粉炉燃烧系统，属于锅炉燃烧技术领域。所述煤粉炉烟气循环系统，包括：烟气循环风机，用于将锅炉燃烧产生的高温烟气循环输出；烟气冷却器，用于通过低温换热工质对所述烟气循环风机输出到烟气冷却器中的高温烟气进行换热，得到低温烟气并输出；除雾器，用于对所述烟气冷却器输出到除雾器中的低温烟气进行气液分离，得到脱水脱硫低温烟气；工质循环泵，用于循环换热工质，将低温换热工质循环输送至烟气冷却器中，以实现换热工质与高温烟气的换热，得到高温换热工质。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉燃烧技术领域，具体地涉及一种煤粉炉烟气循环系统以及一种煤粉炉燃烧系统。
背景技术
富氧燃烧技术是各类碳捕集技术中最具应用前景的技术之一，被认为是最可能推广和商业化的碳减排技术。富氧燃烧技术是在现有煤粉锅炉系统中，以高纯度氧气代替空气助燃，同时辅以烟气循环的新型燃烧技术，可获得高体积浓度的CO2烟气，使分离和捕集CO2的工艺流程相对简单且经济性较好，从而能以较小的代价实现CO2的封存或资源化利用，同时富氧燃烧技术还可以大幅度减少煤燃烧产生的其他污染物的排放。
由于富氧燃烧研究起步较晚，一般都是在点火采用空气燃烧点火后，切换到富氧燃烧工况下运行，很难实现富氧燃烧和空气燃烧兼顾的情况。但在实际工程中，受到下游端二氧化碳利用的条件限制，需要将富氧燃烧和空气燃烧之间进行切换。
目前富氧燃烧过程中对循环烟气进行的除尘、脱硫和脱水工艺，与常规煤粉锅炉系统烟气处理工艺类似，现役锅炉一般在除尘器后布置脱硫系统(FGD)。对现役锅炉改造采用富氧燃烧技术后，虽然FGD在脱硫同时也脱除一部分水分，但其出口烟气中水蒸气体积分数仍很高，结构也很复杂，成本高。
发明内容
为了解决上述技术缺陷，本发明提供一种煤粉炉烟气循环系统以及煤粉炉燃烧系统，本发明提供的煤粉炉烟气循环系统，通过烟气冷却器实现对富氧燃烧产生的高温烟气的迅速降温以得到低温烟气，降温后的低温烟气温度低于水露点，超出饱和状态的多余水分会凝结成水，与此同时烟气中的硫酸雾也随水分一同凝结下来。冷却后携带液滴的低温烟气再进入除雾器，大量液滴随烟气流动被除雾器叶片捕集，实现气液分离，从而完成了对富氧燃烧产生的高温烟气的脱水脱硫，结构简单，成本低。
本发明第一个方面提供一种煤粉炉烟气循环系统，包括：
烟气循环风机，用于将锅炉燃烧产生的高温烟气循环输出；
烟气冷却器，用于通过低温换热工质对所述烟气循环风机输出到烟气冷却器中的高温烟气进行换热，得到低温烟气；
除雾器，用于对所述烟气冷却器输出到除雾器中的低温烟气进行气液分离，得到脱水脱硫低温烟气；
工质循环泵，用于循环换热工质，将低温换热工质循环输送至烟气冷却器中以实现换热工质与高温烟气的换热，得到高温换热工质。
在本发明实施例中，所述系统还包括一次烟气加热器以及二次烟气加热器；
一次烟气加热器的烟气输入端输入来自除雾器输出的脱水脱硫低温烟气，一次烟气加热器的工质输入端输入来自烟气冷却器输出的高温换热工质，一次烟气加热器将输入的高温换热工质与脱水脱硫低温烟气进行换热，输出一次循环烟气到磨煤机；
二次烟气加热器的烟气输入端输入来自除雾器输出的脱水脱硫低温烟气，二次烟气加热器的工质输入端输入来自烟气冷却器输出的高温换热工质，二次烟气加热器将输入的高温换热工质与脱水脱硫低温烟气进行换热，输出二次循环烟气到炉膛。
在本发明实施例中，所述系统还包括一次风机、第一空分装置、二次风机以及第二空分装置；
所述一次风机将脱水脱硫低温烟气输入一次烟气加热器中，一次风机的输出端连接所述第一空分装置，所述第一空分装置用于为进入一次烟气加热器中的脱水脱硫低温烟气注入氧气；
所述二次风机将脱水脱硫低温烟气输入二次烟气加热器中，二次风机的输出端连接所述第二空分装置，所述第二空分装置用于为进入二次烟气加热器中的脱水脱硫低温烟气注入氧气。
在本发明实施例中，所述系统还包括一次风暖风器以及二次风暖风器；
所述一次风暖风器的输入端输入空气，所述一次风暖风器的输出端连接所述一次风机；
所述二次风暖风器的输入端输入空气，所述二次风暖风器的输出端连接所述二次风机。
在本发明实施例中，所述系统还包括切换机构，所述切换机构用于切换煤粉炉烟气循环系统的燃烧方式，其中，所述煤粉炉烟气循环系统的烟气燃烧方式包括富氧燃烧以及空气燃烧；
所述切换机构包括第一隔断风门、第二隔断风门、第三隔断风门以及第四隔断风门；
所述第一隔断风门设于所述除雾器与所述一次风机之间；
所述第二隔断风门设于所述一次风机与所述一次风暖风器之间；
所述第三隔断风门设于所述除雾器与所述二次风机之间；
所述第四隔断风门设于所述二次风机与所述二次风暖风器之间。
在本发明实施例中，所述系统还包括风门调节机构，所述风门调节机构用于所述煤粉炉烟气循环系统中烟气的流量；
所述风门调节机构包括第一调节风门、第二调节风门、第三调节风门、第四调节风门、第五调节风门以及第六调节风门；
所述第一调节风门设置于所述烟气循环风机与所述烟气冷却器之间；
所述第二调节风门设置于所述一次风机与所述一次烟气加热器之间；
所述第三调节风门设置于所述第一空分装置与所述一次烟气加热器之间；
所述第四调节风门设置于所述一次风加热器进口端与磨煤机的出口端之间；
所述第五调节风门设置于所述二次风机与所述二次烟气加热器之间；
所述第六调节风门设置于所述第二空分装置与所述二次烟气加热器之间。
在本发明实施例中，所述系统还包括二氧化碳压缩纯化装置，所述二氧化碳压缩纯化装置的输入端连接所述除雾器的输出端；
所述二氧化碳压缩纯化装置用于捕集除雾器输出的脱水脱硫低温烟气中的二氧化碳。
在本发明实施例中，所述风门调节机构还包括第七调节风门，所述第七调节风门设置于所述除雾器与所述二氧化碳压缩纯化装置之间，用于调节流入二氧化碳压缩纯化装置的脱水脱硫低温烟气的流量。
在本发明实施例中，所述系统还包括工质调节机构，所述工质调节机构用于调节换热工质的流量；
所述工质调节机构包括第一工质调节风门以及第二工质调节风门；
所述第一工质调节风门设于所述烟气冷却器与一次烟气加热器之间；
所述第二工质调节风门设于所述烟气冷却器与二次烟气加热器之间。
本发明第二个方面提供一种煤粉炉燃烧系统，包括磨煤机、锅炉、省煤器、除尘器、SCR脱硝反应器以及如上所述的煤粉炉烟气循环系统。
本发明提供的煤粉炉烟气循环系统，通过烟气冷却器实现对富氧燃烧产生的高温烟气的迅速降温以得到低温烟气，降温后的低温烟气温度低于水露点，超出饱和状态的多余水分会凝结成水，与此同时烟气中的硫酸雾也随水分一同凝结下来。冷却后携带液滴的低温烟气再进入除雾器，大量液滴随烟气流动被除雾器叶片捕集，实现气液分离，从而完成了对富氧燃烧产生的高温烟气的脱水脱硫，结构简单，成本低。
本发明技术方案的其它特征和优点将在下文的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的煤粉炉烟气循环系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的烟气冷却器的结构示意图。
附图标记说明
1-除尘器，2-SCR脱硝反应器，3-烟气循环风机，4-烟气冷却器，5-工质循环泵，6-除雾器，7-一次烟气加热器，8-磨煤机，9-一次风机，10-一次风暖风器，11-二次风机，12-二次风暖风器，13-二次烟气加热器，14-二氧化碳压缩纯化装置，15-第一空分装置，16-第二空分装置，TF1-第一调节风门，TF2-第二调节风门，TF3-第三调节风门，TF4-第四调节风门，TF5-第五调节风门，TF6-第六调节风门，TF7-第七调节风门，TF8-第八调节风门，GD1-第一隔断风门，GD2-第二隔断风门，GD3-第三隔断风门，GD4-第四隔断风门GT1-第一工质调节风门，GT2-第二工质调节风门。
具体实施方式
为了使本发明实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在实现本发明的过程中，发明人发现富氧燃烧技术是各类碳捕集技术中最具应用前景的技术之一，被认为是最可能推广和商业化的碳减排技术。富氧燃烧技术是在现有煤粉锅炉系统中，以高纯度氧气代替空气助燃，同时辅以烟气循环的新型燃烧技术，可获得高体积浓度的CO2烟气，使分离和捕集CO2的工艺流程相对简单且经济性较好，从而能以较小的代价实现CO2的封存或资源化利用，同时富氧燃烧技术还可以大幅度减少煤燃烧产生的其他污染物的排放。由于富氧燃烧研究起步较晚，一般都是在点火采用空气燃烧点火后，切换到富氧燃烧工况下运行，很难实现富氧燃烧和空气燃烧兼顾的情况。但在实际工程中，受到下游端二氧化碳利用的条件限制，需要将富氧燃烧和空气燃烧之间进行切换。由于富氧燃烧循环烟气中的水蒸气和SOx含量远高于常规空气燃烧方式下的含量，若一次循环烟气不作处理，极易造成磨煤机和相关设备的低温腐蚀。如果仅作脱水处理，一次循环烟气在磨煤机干燥煤粉过程中，原煤的部分水分会蒸发到再循环烟气中，加上烟气中既有的SOx，仍会造成低温腐蚀，因而必须设法将一次循环烟气中的水蒸气和SOx两者脱除。目前富氧燃烧过程中对循环烟气进行的除尘、脱硫和脱水工艺，与常规煤粉锅炉系统烟气处理工艺类似，现役锅炉一般在除尘器后布置脱硫系统(FGD)。对现役锅炉改造采用富氧燃烧技术后，虽然FGD在脱硫同时也脱除一部分水分，但其出口烟气中水蒸气体积分数仍很高，结构也很复杂，成本高。
针对上述问题，本发明实施例中提供了一种煤粉炉烟气循环系统，包括：烟气循环风机，用于将锅炉燃烧产生的高温烟气循环输出；烟气冷却器，用于通过低温换热工质对所述烟气循环风机输出到烟气冷却器中的高温烟气进行换热，得到低温烟气；除雾器，用于对所述烟气冷却器输出到除雾器中的低温烟气进行气液分离，得到脱水脱硫低温烟气；工质循环泵，用于循环换热工质，将低温换热工质循环输送至烟气冷却器中以实现换热工质与高温烟气的换热，得到高温换热工质。本发明提供的煤粉炉烟气循环系统，通过烟气冷却器实现对富氧燃烧产生的高温烟气的迅速降温以得到低温烟气，降温后的低温烟气温度低于水露点，超出饱和状态的多余水分会凝结成水，与此同时烟气中的硫酸雾也随水分一同凝结下来。冷却后携带液滴的低温烟气再进入除雾器，大量液滴随烟气流动被除雾器叶片捕集，实现气液分离，从而完成了对富氧燃烧产生的高温烟气的脱水脱硫，结构简单，成本低。
图1是本发明实施例提供的煤粉炉烟气循环系统的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的一种煤粉炉烟气循环系统，包括：
烟气循环风机3，用于将锅炉燃烧产生的高温烟气循环输出；
烟气冷却器4，用于通过低温换热工质对所述烟气循环风机输出到烟气冷却器中的高温烟气进行换热，得到低温烟气；
除雾器6，用于对所述烟气冷却器输出到除雾器中的低温烟气进行气液分离，得到脱水脱硫低温烟气；
工质循环泵5，用于循环换热工质，将低温换热工质循环输送至烟气冷却器4中以实现换热工质与高温烟气的换热，得到高温换热工质。
所述煤粉炉烟气循环系统还包括一次烟气加热器7以及二次烟气加热器13；
一次烟气加热器7的烟气输入端输入来自除雾器6输出的脱水脱硫低温烟气，一次烟气加热器7的工质输入端输入来自烟气冷却器4输出的高温换热工质，高温换热工质与脱水脱硫低温烟气换热得到一次循环烟气，一次循环烟气进入磨煤机8；
二次烟气加热器13的烟气输入端输入来自除雾器6输出的脱水脱硫低温烟气，二次烟气加热器13的工质输入端输入来自烟气冷却器4输出的高温换热工质，高温换热工质与脱水脱硫低温烟气换热得到二次循环烟气，二次循环烟气进入炉膛。
在本实施例中，所述系统还包括一次风机9、第一空分装置15、二次风机11以及第二空分装置16；
所述一次风机9将脱水脱硫低温烟气输入一次烟气加热器7中，一次风机9的输出端连接所述第一空分装置15，所述第一空分装置15用于为进入一次烟气加热器7中的脱水脱硫低温烟气注入氧气；
所述二次风机11将脱水脱硫低温烟气输入二次烟气加热器13中，二次风机11的输出端连接所述第二空分装置16，所述第二空分装置16用于为进入二次烟气加热器13中的脱水脱硫低温烟气注入氧气。
在本实施例中，所述系统还包括切换机构，所述切换机构用于切换煤粉炉烟气循环系统的燃烧方式，其中，所述煤粉炉烟气循环系统的烟气燃烧方式包括富氧燃烧以及空气燃烧；
所述切换机构包括第一隔断风门GD1、第二隔断风门GD2、第三隔断风门GD3以及第四隔断风门GD4；
所述第一隔断风门GD1设于所述除雾器6与所述一次风机9之间；
所述第二隔断风门GD2设于所述一次风机9与所述一次风暖风器10之间；
所述第三隔断风门GD3设于所述除雾器6与所述二次风机11之间；
所述第四隔断风门GD4设于所述二次风机11与所述二次风暖风器12之间。
在本发明实施例中，所述系统还包括风门调节机构，所述风门调节机构用于所述煤粉炉烟气循环系统中烟气的流量；所述风门调节机构包括第一调节风门TF1、第二调节风门TF2、第三调节风门TF3、第四调节风门TF4、第五调节风门TF5以及第六调节风门TF6；
所述第一调节风门TF1设置于所述烟气循环风机3与所述烟气冷却器4之间；
所述第二调节风门TF2设置于所述一次风机9与所述一次烟气加热器7之间；
所述第三调节风门TF3设置于所述第一空分装置15与所述一次烟气加热器7之间；
所述第四调节风门TF4设置于所述一次风加热器进口端与磨煤机8的出口端之间；
所述第五调节风门TF5设置于所述二次风机11与所述二次烟气加热器13之间；
所述第六调节风门TF6设置于所述第二空分装置16与所述二次烟气加热器13之间。
在本实施例中，所述系统还包括二氧化碳压缩纯化装置14，所述二氧化碳压缩纯化装置14的输入端连接所述除雾器6的输出端；
除雾器6输出的脱水脱硫低温烟气进入所述二氧化碳压缩纯化装置14，实现对二氧化碳的捕集。
在本实施例中，所述风门调节机构还包括第七调节风门TF7，所述第七调节风门TF7设置于所述除雾器6与所述二氧化碳压缩纯化装置14之间，用于调节流入二氧化碳压缩纯化装置14的脱水脱硫低温烟气的流量。
在本实施例中，所述系统还包括工质调节机构，所述工质调节机构用于调节换热工质的流量；所述工质调节机构包括第三隔断风门GT1以及第二工质调节风门GT2；
所述第三隔断风门GT1设于所述烟气冷却器4与一次烟气加热器7之间；
所述第二工质调节风门GT2设于所述烟气冷却器4与二次烟气加热器13之间。
本发明第二个方面提供一种煤粉炉燃烧系统，包括磨煤机8、锅炉、省煤器、除尘器1、SCR脱硝反应器2以及如上所述的煤粉炉烟气循环系统。
对于富氧燃烧工况：
富氧燃烧的再循环烟气分为一次循环烟气(PFGR)和二次循环烟气(SFGR)两部分，一次循环烟气用于干燥和输送煤粉，二次循环烟气主要用来调节炉膛温度，满足炉膛温度与换热需要。
对于富氧燃烧产生的高温烟气，煤粉炉烟气循环系统的具体流程如下：
炉膛富氧燃烧后的高温经过锅炉省煤器后进入高温除尘器1，通过SCR脱硝反应器2脱硝后，由烟气循环风机3送至烟气冷却器4。为便于控制烟气流量，保持炉膛压力，烟气循环风机3出口设置第一调节风门TF1。
烟气冷却器4入口烟气温度约为340℃～400℃，在烟气冷却器4中，烟气被换热工质冷却到降至40℃～50℃，此时烟气温度低于水露点，超出饱和状态的多余水分和烟气中的硫酸雾也随一同凝结下来，冷却后携带液滴的烟气再进入除雾器6，大量液滴随烟气流动被除雾器6叶片捕集，实现气液分离，从而完成了对烟气的脱水脱硫。
除雾器6后的烟气，含有高浓度的CO2,并含有极少量的水分和硫分，已经可以满足压缩纯化的要求，根据计算结果，一定流量的烟气被二氧化碳压缩纯化装置14抽吸到该装置中，形成合格的CO2产品，输送至用户。调节风门用来调整通往二氧化碳压缩纯化装置14的流量。
富氧燃烧产生的烟气脱硫脱水及烟气换热是在一套系统中完成。该系统主要包括烟气冷却器4、除雾器6、一次烟气加热器7、二次烟气加热器13、工质循环泵5组成。换热工质在烟气冷却器4中冷却高温烟气得到低温烟气，被加热后的换热工质分为两路，分别用来加热一次循环烟气和二次循环烟气，低温烟气的温度低于水露点，超出饱和状态的多余水分会凝结成水，与此同时烟气中的硫酸雾也随水分一同凝结下来。冷却后携带液滴的低温烟气再进入除雾器6，大量液滴随烟气流动被除雾器6叶片捕集，实现气液分离，从而完成了对富氧燃烧产生的高温烟气的脱水脱硫保证后续计入压缩纯化、制粉系统、二次烟气助燃系统的烟气均为经过脱硫和除水，避免对下游设备造成低温腐蚀。
除了被压缩纯化利用的烟气，剩余烟气中的一定流量的低温烟气，通过一次风机9增压后进入一次烟气加热器7，一次循环烟气被加热到320℃左右，与未被加热的部分一次循环烟气相混合。为调整一次循环烟气的流量和磨煤机8出口的风温，在一次风机9出口设第二调节风门TF2，在磨煤机8风温调节管道上设第四调节风门TF4。
进一步的，一次风机9出口设置一次烟气注氧口，由第一空分装置15提供的高纯度氧气利用该一次烟气注氧口进入一次循环烟气系统，为保证注氧后的氧气浓度，注氧量通过第三调节风门TF3调节。
进一步的，其他剩余的烟气由二次风机11增压后进入二次烟气加热器13该部分烟气为二次循环烟气，加热后温度也可达320℃左右，二次循环烟气直接被送入炉膛为煤粉助燃。在二次循环烟气量由二次风机11出口的调节风门调节。
为保证进入炉膛的二次循环烟气中的氧气浓度，二次风机11出口也安装有二次烟气注氧口，氧气由第二空分装置16提供，注氧量通过第六调节风门TF6控制。
为保证工质流量的分配，进而保证一次和二次循环烟气的加热温度，在烟气冷却器4工质出口端设第三隔断风门GT1和第二工质调节风门GT2，用来分配进入两段烟气加热器的工质流量。
被除雾器6脱水脱硫后的低温烟气分为三路；第一路送往二氧化碳压缩纯化装置14，用于捕集低温烟气中的二氧化碳；第二路送往一次风机9，作一次循环烟气与高温的换热工质换热，得到高温的一次循环烟气用于干燥和输送煤粉；第三路送往二次风机11，作二次循环烟气与高温的换热工质换热，得到高温的二次循环烟气用于提高炉膛温度。
在富氧燃烧时，第一隔断风门GD1与第二隔断风门GD2开启，第二隔断风门GD2以及第四隔断风门GD4断开。
富氧燃烧工况的将部分经过脱硫脱水的烟气循环回到制粉系统，烟气参数需要满足制粉和送粉以及煤粉着火的要求。还有部分循环烟气通过注氧后作为二次风送入炉膛，起到对煤粉助燃的作用。在本工况下，系统中不能通入空气，一次和二次循环烟气中都需要通入氧气，氧气的来源是空分系统。此时，一二次风机11空气入口管道是关闭的，即第二隔断风门GD2和第四隔断风门GD4均处于严格关闭状态。
本发明通过根据烟气脱水脱硫要求的温度范围，选取一种高效的换热工质，通过工质循环泵5在烟气冷却器4和一次烟气加热器7以及二次烟气加热器13之间循环，在烟气冷却器4吸收来自高温烟气的热量后与烟气加热器中的低温烟气换热，再将换热后的低温工质送回到烟气冷却器4，从而构建了一种以高效工质为载体，原烟气加热工质，工质加热净烟气的烟气脱硫脱水系统。
根据一次循环烟气以及二次循环烟气的流量和温度要求不同，利用一次风机9和二次风机11作为一次和二次循环烟气的动力源，和不同流量的工质在一次烟气加热器7和二次烟气加热器13进行换热，使一次循环烟气以及二次循环烟气达到温度要求。
对于空气燃烧工况：
空气燃烧工况只需要将燃烧的烟气进行脱水脱硫处理。由外界重新提供空气用以燃烧。所以在空气燃烧工况时，需要将本系统的第一隔断风门GD1以及第三隔断风门GD3关闭，将第二隔断风门GD2以及第四隔断风门GD4打开。由于本工况采用空气燃烧，第一空分装置15以及第二空分装置16不投入运用，所述第三调节风门TF3以及第六调节风门TF6关闭。
一次风机9用来将空气送入制粉系统及送粉系统，在一次风机9入口设置一次风暖风器10，用来提高一次风温度。一次风用来向磨机提供干燥风和煤粉输送风。
二次风机11用来将空气输送进入炉膛起到助燃的作用，二次风机11入口设置二次风暖风器12。
炉膛燃烧后烟气经锅炉省煤器后进入高温除尘器1，通过SCR脱硝反应器2脱硝后，由烟气循环风机3送至烟气冷却器4。为便于控制烟气流量，保持炉膛压力，烟气循环风机3出口设置第一调节风门TF1。
烟气冷却器4入口烟气温度约为340℃～400℃，在烟气冷却器4中，烟气与低温状态下的换热工质进行换热，将烟气温度降至40℃～50℃。换热后烟气温度低于水露点，其中超出饱和状态的多余水分会凝结成水，与此同时烟气中的硫酸雾也随水分一同凝结下来。冷却后携带液滴的烟气再进入除雾器6，大量液滴随烟气流动被除雾器6叶片捕集，实现气液分离，从而完成了对烟气的脱水脱硫。完成脱硫和脱水的烟气经第八调节风门TF8调节后由烟囱排放。
在烟气冷却器4中吸收烟气热量的换热工质的温度升高，该换热工质分别经过一次烟气加热器7和二次烟气加热器13，对一次风和二次风进行加热，一次风和二次风被加热到330℃左右。一次热风和部分未经加热的一次风进入磨机，对原煤进行干燥和煤粉输送。二次热风进入炉膛对煤粉助燃。为保证调节的准确性，保证炉膛的压力，一次风机9出口设置第二调节风门TF2用以调节风量，二次风机11出口设置第五调节风门TF5用以调节风量。
图2是本发明实施例提供的烟气冷却器4的结构示意图，如图2所示，本发明的烟气冷却器4采用列管式换热器，为深度降低烟温，采用肋片管叉排立式布置，热媒工质在管内纵向流动，烟气在管外横向流动，二者交叉换热。参考低温省煤器等换热器相关设计规范，选取合适的管束尺寸和管束间距范围，以期减小烟气流动阻力，降低循环风机电耗。
烟气冷却器4降低烟温脱硫脱水的同时，因壁温临近水露点，有大量水蒸气及硫酸雾凝结，如管材不耐腐蚀，会造成设备本体严重的低温腐蚀。遵循经济适用、满足防腐的要求，对换热管束进行搪瓷包覆，其光滑釉层不易结垢积灰且耐冲刷抗磨损，减小了污垢热阻，从而起到了强化传热的作用。
除雾器6选取带倒钩的平板式布置，其结构简单、安装维护方便，在满足液滴去除效果的同时具有良好的经济性。为确保除雾效率，烟气流速根据除雾器6结构与布置选取4～5m/s。
烟气加热器设计结构类似烟气冷却器4，因烟气加热器加热净烟气，在满足耐腐蚀要求情况下相较烟气冷却器4可适当降低材料级别，提升经济性。
在使用本系统时，先运行空气燃烧工况，在空气燃烧工况按照预设时间稳定运行之后，再通过切换机构，切换为富氧燃烧工况，实现对二氧化碳的捕集。
本发明与现有富氧燃烧循环烟气脱硫脱水工艺相比，达成处理目标的同时，简化了系统，降低了处理成本。
本发明通过烟气与换热工质换热直接降低烟温来实现脱硫脱水，设备结构简单，处理系统复杂性降低。
本发明通过换热工质再热净烟气，减少了由烟气脱硫脱水过程带来的热量损失，提升锅炉整体的经济性。
本发明可以满足空气和富氧两种工况运行，并进行切换。
本发明可灵活调节一次循环烟气以及二次循环烟气的流量及温度，保证系统在最佳参数下运行。
本发明注氧动作在低温端进行，保证了注氧的安全性。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式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实施方式的保护范围。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，只要该组合不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。
Claims (10)
1.一种煤粉炉烟气循环系统，其特征在于，包括：
烟气循环风机，用于将锅炉燃烧产生的高温烟气循环输出；
烟气冷却器，用于通过低温换热工质对所述烟气循环风机输出到烟气冷却器中的高温烟气进行换热，得到低温烟气并输出；
除雾器，用于对所述烟气冷却器输出到除雾器中的低温烟气进行气液分离，得到脱水脱硫低温烟气；
工质循环泵，用于循环换热工质，将低温换热工质循环输送至烟气冷却器中，以实现换热工质与高温烟气的换热，得到高温换热工质。
2.根据权利要求1所述的煤粉炉烟气循环系统，其特征在于，所述系统还包括一次烟气加热器以及二次烟气加热器；
一次烟气加热器的烟气输入端输入来自除雾器输出的脱水脱硫低温烟气，一次烟气加热器的工质输入端输入来自烟气冷却器输出的高温换热工质，一次烟气加热器将输入的高温换热工质与脱水脱硫低温烟气进行换热，输出一次循环烟气到磨煤机；
二次烟气加热器的烟气输入端输入来自除雾器输出的脱水脱硫低温烟气，二次烟气加热器的工质输入端输入来自烟气冷却器输出的高温换热工质，二次烟气加热器将输入的高温换热工质与脱水脱硫低温烟气进行换热，输出二次循环烟气到炉膛。
3.根据权利要求2所述的煤粉炉烟气循环系统，其特征在于，所述系统还包括一次风机、第一空分装置、二次风机以及第二空分装置；
所述一次风机将脱水脱硫低温烟气输入一次烟气加热器中，一次风机的输出端连接所述第一空分装置，所述第一空分装置用于为进入一次烟气加热器中的脱水脱硫低温烟气注入氧气；
所述二次风机将脱水脱硫低温烟气输入二次烟气加热器中，二次风机的输出端连接所述第二空分装置，所述第二空分装置用于为进入二次烟气加热器中的脱水脱硫低温烟气注入氧气。
4.根据权利要求3所述的煤粉炉烟气循环系统，其特征在于，所述系统还包括一次风暖风器以及二次风暖风器；
所述一次风暖风器的输入端输入空气，所述一次风暖风器的输出端连接所述一次风机；
所述二次风暖风器的输入端输入空气，所述二次风暖风器的输出端连接所述二次风机。
5.根据权利要求4所述的煤粉炉烟气循环系统，其特征在于，所述系统还包括切换机构，所述切换机构用于切换煤粉炉烟气循环系统的燃烧方式，其中，所述煤粉炉烟气循环系统的烟气燃烧方式包括富氧燃烧以及空气燃烧；
所述切换机构包括第一隔断风门、第二隔断风门、第三隔断风门以及第四隔断风门；
所述第一隔断风门设于所述除雾器与所述一次风机之间；
所述第二隔断风门设于所述一次风机与所述一次风暖风器之间；
所述第三隔断风门设于所述除雾器与所述二次风机之间；
所述第四隔断风门设于所述二次风机与所述二次风暖风器之间。
6.根据权利要求4所述的煤粉炉烟气循环系统，其特征在于，所述系统还包括风门调节机构，所述风门调节机构用于所述煤粉炉烟气循环系统中烟气的流量；
所述风门调节机构包括第一调节风门、第二调节风门、第三调节风门、第四调节风门、第五调节风门以及第六调节风门；
所述第一调节风门设置于所述烟气循环风机与所述烟气冷却器之间；
所述第二调节风门设置于所述一次风机与所述一次烟气加热器之间；
所述第三调节风门设置于所述第一空分装置与所述一次烟气加热器之间；
所述第四调节风门设置于所述一次风加热器进口端与磨煤机的出口端之间；
所述第五调节风门设置于所述二次风机与所述二次烟气加热器之间；
所述第六调节风门设置于所述第二空分装置与所述二次烟气加热器之间。
7.根据权利要求6所述的煤粉炉烟气循环系统，其特征在于，所述系统还包括二氧化碳压缩纯化装置，所述二氧化碳压缩纯化装置的输入端连接所述除雾器的输出端；
所述二氧化碳压缩纯化装置用于捕集除雾器输出的脱水脱硫低温烟气中的二氧化碳。
8.根据权利要求7所述的煤粉炉烟气循环系统，其特征在于，所述风门调节机构还包括第七调节风门，所述第七调节风门设置于所述除雾器与所述二氧化碳压缩纯化装置之间，用于调节流入二氧化碳压缩纯化装置的脱水脱硫低温烟气的流量。
9.根据权利要求4所述的煤粉炉烟气循环系统，其特征在于，所述系统还包括工质调节机构，所述工质调节机构用于调节换热工质的流量；
所述工质调节机构包括第一工质调节风门以及第二工质调节风门；
所述第一工质调节风门设于所述烟气冷却器与一次烟气加热器之间；
所述第二工质调节风门设于所述烟气冷却器与二次烟气加热器之间。
10.一种煤粉炉燃烧系统，其特征在于，包括磨煤机、锅炉、省煤器、除尘器、SCR脱硝反应器以及如权利要求1-9中任一项所述的煤粉炉烟气循环系统。
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