富氧燃烧锅炉系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种能够达标排放并减缓装置腐蚀现象的富氧燃烧锅炉系统，富氧燃烧锅炉系统的尾部烟道与预热器之间连接有脱硝装置，预热器的放热烟气出口经除尘器与烟气换热器的放热烟气进口连接，烟气换热器的放热烟气出口与脱硫装置、烟气冷却器依次连接后回接至烟气换热器的吸热烟气进口，燃烧器的一次风在经过预热器后一部分经一次风氧注入器送入燃烧器，其余部分作为制粉用风，燃烧器的二次风经二次风氧注入器后进入预热器再送入燃烧器，其环境友好，易于实现，兼顾注氧安全性和经济性。

【技术实现步骤摘要】
富氧燃烧锅炉系统
本技术涉及一种锅炉，尤其是一种富氧燃烧锅炉系统。
技术介绍
二氧化碳因具有温室效应被普遍认为是导致全球气候变暖的重要原因之一。化石能源利用是最重要的CO2排放源，如果将全球温室气体排放量按行业统计，发电行业是最大的排放源，而燃煤发电又是发电行业中CO2排放的最主要来源，富氧燃烧是一种针对化石燃料发电的CO2减排解决方案。富氧燃烧方式是在现有电站锅炉系统基础上，用含高浓度氧气的气体代替常规的助燃空气，同时通过烟气再循环来获得富含80%以上体积浓度的CO2烟气，通过进一步的冷凝压缩纯化后，实现CO2的永久封存或资源化利用的一种燃烧方式。这种新型燃烧方式与现有电站燃烧方式在技术具有良好的承接性，较为容易实现大规模化CO2富集和减排，也容易被电力行业接受。这种燃烧方式的主要特点是采用烟气再循环，以烟气中的CO2替代助燃空气中的氮气，与氧一起参与燃烧，这样可大幅度提高烟气中的CO2浓度，方便CO2的利用和处理，可望形成一种污染物综合排放低的“无烟?”的环境友好的发电方式。已有的分析表明，和其他碳捕获方式相比，富氧燃烧技术在投资成本、运行成本、CO2减排成本、大型化和与现有技术的兼容度等方面都具有优越性。但在富氧燃烧运行试验中出现了以下的问题:一是烟气中的NOx浓度会超过国家环保排放标准，二是对烟风道、炉膛、受热面等的腐蚀加剧。一、富氧燃烧由于采用烟气再循环，循环烟气中的NOx会随烟气循环而出现富集现象，排向大气的烟气中NOx浓度会超过国家环保排放标准，因此，需要采取必要的措施，防止富氧燃烧烟气中高浓度NOx的产生。二、富氧燃烧由于采用烟气再循环，循环烟气中的SOx也会随烟气循环而出现富集现象，从而对烟风道、炉膛、受热面等产生腐蚀，需要采取必要的措施，防止再循环烟气中SOx浓度的大幅增加。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种能够达标排放并减缓装置腐蚀现象的富氧燃烧锅炉系统。专利技术人注意到:富氧燃烧由于采用烟气再循环，循环烟气中的NOx、SOx会随烟气循环而出现富集现象，然而这一现象普遍被忽略:在电厂的锅炉、烟气净化和蒸汽发电单元以外，常规富氧燃烧发电系统增加了空气分离、烟气冷凝、烟气压缩纯化等单元，但却没有考虑氮氧化物和硫氧化物的处理。为了将富氧燃烧工况下硫氧化物、氮氧化物排放浓度控制在合理范围内，本技术提供了一种富氧燃烧锅炉系统，其包括炉膛、燃烧器、燃尽风喷口、预热器、尾部烟道、收尘器和烟?，其烟气再循环管路中包括脱硝装置、脱硫装置和烟气冷却器并遵循以下设置，尾部烟道的出口与预热器的放热烟气进口之间连接有脱硝装置，预热器的放热烟气出口经除尘器与烟气换热器的放热烟气进口连接，烟气换热器的放热烟气出口与脱硫装置、烟气冷却器依次连接后回接至烟气换热器的吸热烟气进口，燃烧器的一次风在经过预热器后一部分经一次风氧注入器送入燃烧器，其余部分作为制粉用风，燃烧器的二次风经二次风氧注入器后进入预热器再送入燃烧器。本技术通过在尾部烟气通道上布置脱硝装置，脱除烟气中的NOx，防止烟气中的NOx随烟气循环而出现富集的问题，控制再循环烟气及排放烟气中NOx浓度在合适范围内；在尾部烟气通道内布置脱硫装置10，脱除烟气中的SOx，防止烟气中的SOx随烟气循环而出现富集的问题，控制再循环烟气及排放烟气中SOx浓度在合适范围内，防止烟道及受热面酸腐蚀，由于烟气均需经过烟气净化装置，尤其经脱硫处理后，含水量可高达20%，炉内绝热火焰温度降低，燃烧器的稳燃相对困难，因此在脱硫处理装置后设置烟气冷却器进行除水处理，降低烟气含水量后再将低含水量烟气投入再循环，使得绝热火焰温度、炉内烟气流量等与空气燃烧时差异较小，增加燃烧稳定性，使得富氧燃烧在工程上更容易实现。SCR脱硝的最佳反应温度区间在300-420°C，此温度区间正好处于省煤器与预热器之间，故脱硝装置放置布置于预热器及除尘器之前，因为湿法脱硫后烟气中会带出一定的水分，若布置在除尘器之前，会导致除尘器粘堵等，故将脱硫装置放置在预热器及除尘器之后。此外，从安全性考虑，氧注入器最好设置在烟气温度较低的位置，即在烟气进入预热器之前进行，但在富氧燃烧方式下，从一次风预热器出来的一部分热风要作为制粉系统的用风，不需要注氧，因此，从兼顾经济性考虑，选择两个注氧点分别对一次风、二次风进行注氧，也方便调节对一次风、二次风各自的注氧量。一次风、二次风分别通过布置在再循环烟道上的氧注入器按设定的比例注氧，尽量与煤粉常规空气燃烧一、二风配风相近。进一步的是，烟气换热器的吸热烟气出口分出三个出口支路，第一出口支路依次经二次风氧注入器及预热器与燃烧器的二次风进口连接，即二次风采用冷端注氧的方式，第二出口支路经预热器后分两路各自与一次风氧注入器、制粉系统连接，一次风氧注入器经风粉混合器与燃烧器的一次风进口连接，制粉系统与粉仓连接，粉仓分别与风粉混合器、燃尽风喷口和收尘器连接，制粉用风经制粉系统后可作为燃尽风从燃尽风口送入炉膛，也可作为乏气经收尘处理后直接送入烟?排掉，第三出口支路经控制阀连接到二氧化碳压缩纯化装置或烟?，即已经处理但不需要进入烟气再循环的那部分多余烟气可进入后续处理或排放，烟气均需经过烟气净化系统，烟气净化系统所需处理的烟气量相比常规空气燃烧系统只略有所降低，相对而言投资较大。但由于循环烟气的含水量较低，绝热火焰温度、炉内烟气流量等与空气燃烧时差异较小，燃烧稳定性较好；各风道流量与空气燃烧时最为接近，因此风机选型相对较易，该系统与常规空气燃烧系统差异最小，因而工程上较容易实现。所述第一出口支路上，在烟气换热器与预热器之间依次设置第一烟气控制阀、吸风系统、送风机和二次风氧注入器，第一烟气控制阀用于调节二次风量，吸风系统用于在空气燃烧时吸风用，送风机为烟气动力来源，二次风氧注入器用于向作二次风用的烟气中注氧。所述第二出口支路上，在烟气换热器与预热器之间依次设置第二烟气控制阀、吸风系统、一次风机，第二烟气控制阀用于调节一次风量，吸风系统用于在空气燃烧时吸风用，一次风机为烟气动力来源。所述烟气冷却器的两端并联了设置有烟冷控制阀的烟气冷却器关闭支路，在所述烟气冷却器的烟气进口设置有前关断阀、在所述烟气冷却器的烟气出口设置有后关断阀，烟气冷却器关闭支路的节点一在所述前关断阀与脱硫装置之间，节点二在所述后关断阀与烟气换热器之间。空气燃烧工况时，将前、后关断阀关闭，烟冷控制阀开启，将烟气冷却器切除运行，富氧燃烧工况时，将前、后关断阀开启，烟冷控制阀关闭，烟气冷却器投入运行。所述预热器与制粉系统之间设置有第三烟气控制阀、预热器与一次风氧注入器之间设置有第四烟气控制阀、预热器与燃烧器的二次风进口之间设置有第五烟气控制阀，通过上述烟气控制阀调节一次风、二次风和制粉用风的各自风量。所述烟气换热器与二氧化碳压缩纯化装置之间设置有第六烟气控制阀，烟气换热器经第七烟气控制阀与烟?连接，根据运行需要将多余烟气作压缩纯化处理或排出。所述除尘器的烟气出口后分为两路，一路经二次风氧注入器进入预热器后作为二次风，另一路进入烟气冷却器，即在脱硫设备之前抽取烟气作为二次风，循环烟气温度较高，可达150- 200°C，能在一定程度上减少排烟热损失，同时由于烟气量的减少，后续烟气净化系统所本文档来自技高网...

【技术保护点】
富氧燃烧锅炉系统，包括炉膛（1）、燃烧器（2）、燃尽风喷口（3）、预热器（6）、尾部烟道（20）、收尘器（34）和烟囱（35），其特征是：其烟气再循环管路中包括脱硝装置（5）、脱硫装置（10）和烟气冷却器（12）并遵循以下设置，尾部烟道（20）的出口与预热器（6）的放热烟气进口之间连接有脱硝装置（5），预热器（6）的放热烟气出口经除尘器（7）与烟气换热器（9）的放热烟气进口连接，烟气换热器（9）的放热烟气出口与脱硫装置（10）、烟气冷却器（12）依次连接后回接至烟气换热器（9）的吸热烟气进口，燃烧器（2）的一次风（26）在经过预热器（6）后一部分经一次风氧注入器（23）送入燃烧器（2），其余部分作为制粉用风（27），燃烧器（2）的二次风（25）经二次风氧注入器（24）后进入预热器（6）再送入燃烧器（2）。

【技术特征摘要】
1.富氧燃烧锅炉系统，包括炉膛(I)、燃烧器(2)、燃尽风喷口(3)、预热器(6)、尾部烟道(20)、收尘器(34)和烟囱(35)，其特征是:其烟气再循环管路中包括脱硝装置(5)、脱硫装置(10)和烟气冷却器(12)并遵循以下设置，尾部烟道(20)的出口与预热器(6)的放热烟气进口之间连接有脱硝装置(5)，预热器(6)的放热烟气出口经除尘器(7)与烟气换热器(9)的放热烟气进口连接，烟气换热器(9)的放热烟气出口与脱硫装置(10)、烟气冷却器(12)依次连接后回接至烟气换热器(9)的吸热烟气进口，燃烧器(2)的一次风(26)在经过预热器(6)后一部分经一次风氧注入器(23)送入燃烧器(2)，其余部分作为制粉用风(27)，燃烧器(2 )的二次风(25 )经二次风氧注入器(24 )后进入预热器(6 )再送入燃烧器(2 )。2.如权利要求1所述的富氧燃烧锅炉系统，其特征是:所述烟气换热器(9)的吸热烟气出口分出三个出口支路，第一出口支路依次经二次风氧注入器(24)及预热器(6)与燃烧器(2)的二次风进口连接，第二出口支路经预热器(6)后分两路各自与一次风氧注入器(23)、制粉系统(31)连接，一次风氧注入器(23 )经风粉混合器(32 )与燃烧器(2 )的一次风进口连接，制粉系统(31)与粉仓(33)连接，粉仓(33 )分别与风粉混合器(32)、燃尽风喷口( 3)和收尘器(34 )连接，第三出口支路经控制阀连接到二氧化碳压缩纯化装置(16 )或烟? (35 )，第一出口支路和第二出口支路上分别设置有位于预热器(6)之前的吸风系统(19)。3.如权利要求2所述的富氧燃烧锅炉系统，其特征是:所述第一出口支路上，在烟气换热器(9)与预热器(6)之间依次设置第一烟气控制阀(17)、吸风系统(19)、送风...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛宇，陈灿，曾洁，胡修奎，霍锁善，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51