CN221526563U - 一种生物质富氧燃烧锅炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种生物质富氧燃烧锅炉，涉及生物质直燃锅炉技术领域；包括锅炉本体和烟气系统，锅炉本体的进口端与烟气系统的出口端相连通，锅炉本体的出口端与烟气系统的进口端相连通。本实用新型通过循环烟气中的CO2替代助燃空气中的氮气，与纯氧混合得到一定的氧气浓度，进入直燃锅炉，使氧气一起参与生物质燃烧生物质燃料的方式，获得高浓度二氧化碳；CO2无需额外分离即可利用和处理，实现规模化CO2捕集及减排；同时，烟气再循环使得燃烧装置的排烟量大为减少，从而大大减少排烟热损失，能够使锅炉的运行效率可提高2～3％。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物质直燃锅炉技术领域，特别是涉及一种生物质富氧燃烧锅炉。
背景技术
由于生物质发电厂发电补贴到期，新上机组取消补贴，生物质能源行举步维艰，需要寻求新的出路。当前，我国进入了经济社会发展全面绿色转型的关键时期，实现“碳达峰、碳中和”成为经济社会发展的重点战略方向。在推进“双碳”落地的过程中，能源行业扮演着重要角色。生物质属于可再生能源，并且生物质燃烧后的产物二氧化碳的碳来源于大自然中，生物质燃烧属于零碳排放。甲醇是一种液体燃料，常温下可储存和运输，通过催化裂解反应可转化为氢气，成为氢能的化学储存介质。甲醇的合成需要用CO2与H2催化合成，传统煤燃烧后尾部烟气CO2体积浓度低于15％，生物质直接燃烧后的烟气中CO2的浓度较低，体积浓度约为5％，处理和纯化CO2的烟气量大，处理成本高。相比于生物质直燃、传统化石燃料燃烧或石灰石锻制得CO2的工艺，生物质富氧燃烧在其燃烧烟气回到炉膛内与纯氧混合后，形成富氧状态下燃烧，其燃烧后的高浓度CO2烟气无需再耗费大量成本提纯，可直接用于合成甲醇或捕集封存。形成闭合的零碳或负碳链循环。因此生物质的富氧燃烧是符合当下全球能源利用的需求和环保趋势的。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种生物质富氧燃烧锅炉，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种生物质富氧燃烧锅炉，包括锅炉本体和烟气系统，所述锅炉本体的进口端与所述烟气系统的出口端相连通，所述锅炉本体的出口端与所述烟气系统的进口端相连通；
所述锅炉本体包括炉排，所述炉排的上方设置有燃烧室，所述燃烧室的上方设置有炉膛，所述炉膛的上部通过第一烟道连通有第二烟道，所述第二烟道连通有第三烟道，所述第三烟道远离所述第二烟道的一端连通有锅炉出烟口，所述锅炉出烟口与所述烟气系统的进口端相连通；所述燃烧室与所述第二烟道相连通；
所述烟气系统包括依次连接的旋风分离器、除尘脱硫脱硝一体装置、烟气脱水器、引风机、再循环风机、气体混合器、空气预热组件；所述旋风分离器与所述锅炉出烟口相连通，所述空气预热组件与所述炉排、燃烧室相连通。
优选的，所述炉膛与所述第一烟道内分别设置有过热器。
优选的，所述第二烟道内设置有低温过热器和蒸发器。
优选的，所述第三烟道内设置有省煤器和烟气冷却器，所述省煤器设置在所述烟气冷却器的上方。
优选的，所述除尘脱硫脱硝一体装置连通有灰仓，所述灰仓与所述旋风分离器相连通。
优选的，所述引风机连通有烟囱。
优选的，所述空气预热组件包括一次送风机和二次送风机，所述一次送风机、所述二次送风机的进风端均与所述气体混合器相连通，所述一次送风机的出风端连通有一次空气预热器，所述一次空气预热器与所述炉排相连通，所述二次送风机的出风端连通有二次空气预热器，所述二次空气预热器与所述燃烧室相连通。
本实用新型公开了以下技术效果：
本实用新型通过循环烟气中的CO2替代助燃空气中的氮气，与纯氧混合得到一定的氧气浓度，进入直燃锅炉，使氧气一起参与生物质燃烧生物质燃料的方式，获得高浓度二氧化碳；CO2无需额外分离即可利用和处理，实现规模化CO2捕集及减排；同时，烟气再循环使得燃烧装置的排烟量大为减少，从而大大减少排烟热损失，能够使锅炉的运行效率可提高2～3％。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型锅炉结构示意图；
其中，1、炉排；2、燃烧室；3、炉膛；4、过热器；5、第一烟道；6、低温过热器；7、蒸发器；8、第二烟道；9、第三烟道；10、省煤器；11、烟气冷却器；12、锅炉出烟口；13、旋风分离器；14、除尘脱硫脱硝一体装置；15、烟气脱水器；16、引风机；17、再循环风机；18、气体混合器；19、一次送风机；20、一次空气预热器；21、二次送风机；22、二次空气预热器；23、烟囱；24、灰仓。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例1：
参照图1-图2，本实用新型公开了一种生物质富氧燃烧锅炉，包括锅炉本体和烟气系统，锅炉本体的进口端与烟气系统的出口端相连通，锅炉本体的出口端与烟气系统的进口端相连通；
锅炉本体包括炉排1，炉排1的上方设置有燃烧室2，燃烧室2的上方设置有炉膛3，炉膛3的上部通过第一烟道5连通有第二烟道8，第二烟道8连通有第三烟道9，第三烟道9远离第二烟道8的一端连通有锅炉出烟口12，锅炉出烟口12与烟气系统的进口端相连通；燃烧室2与第二烟道8相连通；
烟气系统包括依次连接的旋风分离器13、除尘脱硫脱硝一体装置14、烟气脱水器15、引风机16、再循环风机17、气体混合器18、空气预热组件；旋风分离器13与锅炉出烟口12相连通，空气预热组件与炉排1、燃烧室2相连通。
烟气脱水器15可根据需要使用采暖一二次回水，或工业循环水，将烟气冷凝至50℃以下。
本实用新型通过循环烟气中的CO2替代助燃空气中的氮气，与纯氧混合得到一定的氧气浓度，进入直燃锅炉，使氧气一起参与生物质燃烧生物质燃料的方式，获得高浓度二氧化碳。CO2无需额外分离即可利用和处理，实现规模化CO2捕集及减排。
进一步优化方案，炉膛3与第一烟道5内分别设置有过热器4。
进一步优化方案，第二烟道8内设置有低温过热器6和蒸发器7。
进一步优化方案，第三烟道9内设置有省煤器10和烟气冷却器11，省煤器10设置在烟气冷却器11的上方。
进一步优化方案，炉膛3、第一烟道5内设置的过热器4为屏式过热器。
当要求蒸汽参数为饱和蒸汽时，由蒸发器7取代屏式过热器和低温过热器6。
进一步优化方案，除尘脱硫脱硝一体装置14连通有灰仓24，灰仓24与旋风分离器13相连通。
除尘脱硫脱硝一体装置14可根据烟气初始排放检测数据，如SO2初始排放达标，将其更换为其余功能的环保设备。
进一步优化方案，引风机16连通有烟囱23。
进一步优化方案，空气预热组件包括一次送风机19和二次送风机21，一次送风机19、二次送风机21的进风端均与气体混合器18相连通，一次送风机19的出风端连通有一次空气预热器20，一次空气预热器20与炉排1相连通，二次送风机21的出风端连通有二次空气预热器22，二次空气预热器22与燃烧室2相连通。
工作过程：
烟风流程：通过一次送风机19将一次风送至一次空气预热器20内，使加热后的一次风进入炉排1中，生物质燃料在炉排1上着火、燃烧，同时二次送风机21将二次风送至二次空气预热器22内，使加热后的二次风进入燃烧室2内，使加热后的二次风帮助生物质燃料燃烬；热量在炉膛3中释放，热烟气先通过炉膛3内的屏式过热器再进入第一烟道5内的屏式过热器，烟气从第一烟道5内的屏式过热器进入第二烟道8内后，烟气通过低温过热器6、蒸发器7后进入第三烟道9内，烟气在第三烟道9内依次冲刷省煤器10、烟气冷却器11后，从锅炉出烟口12排出，为防止进炉的再循环烟气中的水蒸气含量过高，影响生物质燃料的着火和燃烧，锅炉出烟口12排出的烟气进入旋风分离器13中，经过旋风分离器13的预处理后，进入除尘脱硫脱硝一体装置14，烟气经过脱硝除尘和脱硫后，进入烟气脱水器15，使烟气中的水蒸气冷凝下来从而达到干燥烟气的目的；干燥后的净烟气经过再循环风机17与制氧设备的氧气一起引至气体混合器18内，混合至合适的氧气体积比例，一般为25～35％；混合后的富氧气体分为一次风和二次风两路，一次风通过一次送风机19送至一次空气预热器20对一次风加热；二次风通过二次送风机21送至二次空气预热器22内；使加热后的一次风进入炉排1；通过烟气的循环使烟气再次进入炉膛3中，形成一次循环烟气系统。
水流程：锅炉给水分别进入一次空气预热器20和二次空气预热器22跟一次风和二次风换热，降温后的锅炉给水进入烟气冷却器11中进行加热，然后进入省煤器10中，锅炉给水通往烟气冷却器11和省煤器10中，均有旁路阀门可在检修时将其旁通，不影响水路循环，或根据运行的一次空气预热器20和二次空气预热器22的出口烟温调节旁通水量，保证出口排烟温度在一定范围内；烟气冷却器11可根据锅炉参数及锅炉给水温度，将烟气冷却器11与省煤器10结构合二为一。
本实用新型不仅直接替代燃煤、天然气等化石类不可再生资源作为可再生能源的发电机组设备之一，提高机组效率；作为直接供能设备，还可直接为工业用户提供清洁经济的工业蒸汽、热水，有效减少能源损耗，节能降碳。还能为生产绿色甲醇，绿色氢气等化工产品提供可再生能源的二氧化碳。
本实用新型实现生物质富氧燃烧锅炉，锅炉燃烧的部分烟气的作为再循环烟气与纯氧混合后混合气体，参与到生物质直燃锅炉的燃烧中去，并具有如下效果：
1、生物质作为零碳燃烧，如果燃烧烟气后加CO2捕集那就是负碳，后期捕集到的碳可以作碳交易。
2、富氧燃烧更的烟气中CO2浓度高达90％以上，CO2捕集成本更加低，无需分离，只需要对烟气冷凝、压缩，CO2纯化。
3、富氧有效提高了燃烧强度，加快燃烧速度，有利于燃烧反应完全。
4、在O2/CO2的气氛下，SOx、NOx的生成将会减少；在液化处理以CO2为主的烟气时，SO2同时也被液化回收。
5、在O2/CO2的气氛下，NOx的生成将会减少；如果再结合低NOx燃烧技术，则有可能不用或少用脱氮设备。
6、能够使烟气辐射能力增强，在相同的辐射换热面积下，炉膛3出口端的烟温更低。
7、由于烟气热容量增大，需要的烟气量大大减小，新建锅炉可减少受热钢耗量。
8、能够使烟气量减小，使锅炉排烟损失减小，锅炉的热效率提高1.4～2％。
实施例2：
本施例与实施例1的区别为：空气预热组件只设置有一次空气预热器20，一次送风机19、二次送风机21的进风端均与气体混合器18相连通，一次送风机19的出风端、二次送风机21的出风端均连通有一次空气预热器20，一次空气预热器20与炉排1、燃烧室2相连通。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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实用新型，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实用新型的限制。
以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种生物质富氧燃烧锅炉，其特征在于：包括锅炉本体和烟气系统，所述锅炉本体的进口端与所述烟气系统的出口端相连通，所述锅炉本体的出口端与所述烟气系统的进口端相连通；
所述锅炉本体包括炉排(1)，所述炉排(1)的上方设置有燃烧室(2)，所述燃烧室(2)的上方设置有炉膛(3)，所述炉膛(3)的上部通过第一烟道(5)连通有第二烟道(8)，所述第二烟道(8)连通有第三烟道(9)，所述第三烟道(9)远离所述第二烟道(8)的一端连通有锅炉出烟口(12)，所述锅炉出烟口(12)与所述烟气系统的进口端相连通；所述燃烧室(2)与所述第二烟道(8)相连通；
所述烟气系统包括依次连接的旋风分离器(13)、除尘脱硫脱硝一体装置(14)、烟气脱水器(15)、引风机(16)、再循环风机(17)、气体混合器(18)、空气预热组件；所述旋风分离器(13)与所述锅炉出烟口(12)相连通，所述空气预热组件与所述炉排(1)、燃烧室(2)相连通。
2.根据权利要求1所述的生物质富氧燃烧锅炉，其特征在于：所述炉膛(3)与所述第一烟道(5)内分别设置有过热器(4)。
3.根据权利要求1所述的生物质富氧燃烧锅炉，其特征在于：所述第二烟道(8)内设置有低温过热器(6)和蒸发器(7)。
4.根据权利要求1所述的生物质富氧燃烧锅炉，其特征在于：所述第三烟道(9)内设置有省煤器(10)和烟气冷却器(11)，所述省煤器(10)设置在所述烟气冷却器(11)的上方。
5.根据权利要求1所述的生物质富氧燃烧锅炉，其特征在于：所述除尘脱硫脱硝一体装置(14)连通有灰仓(24)，所述灰仓(24)与所述旋风分离器(13)相连通。
6.根据权利要求1所述的生物质富氧燃烧锅炉，其特征在于：所述引风机(16)连通有烟囱(23)。
7.根据权利要求1所述的生物质富氧燃烧锅炉，其特征在于：所述空气预热组件包括一次送风机(19)和二次送风机(21)，所述一次送风机(19)、所述二次送风机(21)的进风端均与所述气体混合器(18)相连通，所述一次送风机(19)的出风端连通有一次空气预热器(20)，所述一次空气预热器(20)与所述炉排(1)相连通，所述二次送风机(21)的出风端连通有二次空气预热器(22)，所述二次空气预热器(22)与所述燃烧室(2)相连通。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |