一种水煤浆低浓度富氧流化悬浮燃烧方法及其锅炉装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种水煤浆低浓度富氧流化悬浮燃烧方法及锅炉装置，即采用沸石分子筛富氧装置制成24～30％低浓度富氧空气，经空气预热器加热后，以一次风、二次风和粒化风分别通流化床、二次风口和水煤浆粒化器进入燃烧室，实现流化悬浮燃烧，不仅改善了水煤浆锅炉着火和燃烧条件，降低了燃料着火温度，提高了燃烧温度、燃烧速率和燃尽率，提高了燃料着火和燃烧的稳定性，还拓宽了水煤浆锅炉对水煤浆燃料的适应范围，可以适应较低劣质的煤制成的水煤浆燃料，也可以适应污泥﹣煤混合水煤浆、污泥﹣煤泥混合水煤浆燃料，不仅对降低燃料及生产成本具有重大的经济价值，而且对改善环境具有重大的社会意义。

【技术实现步骤摘要】
一种水煤浆低浓度富氧流化悬浮燃烧方法及其锅炉装置
本专利技术属于水煤浆流化悬浮燃烧技术和水煤浆锅炉
，具体涉及一种水煤浆低浓度富氧流化悬浮燃烧方式及其锅炉装置。
技术介绍
水煤浆燃烧技术被称为煤的洁净燃烧技术，我国从上世纪70年代开始进行水煤浆锅炉试验研究，40年来取得了长足的进步。目前，水煤浆锅炉分为流化悬浮燃烧和雾化悬浮燃烧两种。水煤浆流化悬浮燃烧方式与雾化悬浮燃烧方式相比较具有许多优点，如实现了低温燃烧，解决了水煤浆锅炉容易结焦的世界性的难题，同时抑制了NOx的生成与排放等，因此水煤浆流化悬浮燃烧技术在锅炉领域，尤其是在中小锅炉领域获得了广泛的应用，被称为水煤浆燃烧
的一场革命。但是，水煤浆流化悬浮燃烧方式尚存在对水煤浆燃料的适应性不够宽泛，尤其对掺用劣质煤的水煤浆燃料的适应性差，存在着火燃烧不稳定，燃烧不完全等缺点。传统水煤浆锅炉与其它工业锅炉或炉窑一样，燃料燃烧采用空气进行助燃，从上世纪80年代开始，富氧燃烧作为一种节能技术，在燃煤工业锅炉或电站锅炉上采用富氧局部助燃技术，有见文献报道，对降低燃料的着火温度、提高燃烧温度、改善燃烧稳定性、减少燃料消耗有很好的效果，但是带来了NOx的大幅度增加。及至目前为止，在工业炉窑上有采用氧体积百分比浓度高于50％的富氧空气助燃的试验，所采用的富氧空气制取方法也是目前公认在工业锅炉和工业炉窑上最有应用前途的膜富氧方式和变压吸附方式。于是，有人试图在水煤浆锅炉上采用富氧助燃的方式，如公开号为200410096627.8的《水煤浆大空间燃烧方式及其专用设备》的专利技术专利，该专利技术专利针对水煤浆雾化悬浮燃烧方式提出采用氧体积百分浓度高于50%的富氧空气进行助燃，并采用变吸附式装置制取富氧空气，因而存在以下缺点和局限性：1）过高浓度富氧助燃增加了热力NOx的生成及其排放；2）仅限于水煤浆雾化悬浮燃烧方式；3）变吸附式富氧装置设备复杂、能耗过高，达0.4～0.55kWh／m3[O2]，例如燃用1吨水煤浆约需消耗500～600kWh电能，即便采用膜富氧方式电能消耗也与此相当，显然得不偿失。
技术实现思路
为了充分发挥水煤浆流化悬浮燃烧方式的优点，克服水煤浆燃料适应性不够宽泛、燃烧不够稳定，高浓度富氧助燃又存在NOx生成排放增加、富氧制备设备复杂、能耗过高及成本较高的缺点，本专利技术提出一种水煤浆低浓度富氧流化悬浮燃烧方法及其锅炉装置。为解决现有技术存在的问题，本专利技术采用如下技术方案：将传统的流化悬浮燃烧水煤浆锅炉装置，改为低浓度富氧粒化悬浮燃烧水煤浆锅炉装置，即采取水煤浆流化悬浮燃烧、富氧助燃，其包括如下步骤：步骤一:利用沸石分子筛制备低浓度富氧空气；步骤二:通过空气预热器加热低浓度富氧空气；步骤三:经过空气预热器加热后的低浓度富氧空气，以富氧一次风、富氧二次风和富氧粒化风分别通过流化床、二次风口和水煤浆粒化器进入燃烧室，与进入燃烧室的水煤浆燃料混合燃烧。通过步骤一制备的低浓度富氧空气之氧体积浓度为24～30％,通过步骤一制备的低浓度富氧空气总量为水煤浆燃料燃烧所需理论空气量的60～80％，所述步骤二将低浓度富氧空气加热至200～350℃，然后通过供风系统接入燃烧室，其中通过一次风口、二次风口和水煤浆粒化器进入燃烧室的低浓度富氧空气分别占总量的35～45％、45～60％和5～10％。步骤一利用沸石分子筛制备低浓度富氧空气的沸石分子筛富氧装置设有二组或多组，其中的一组用于制备低浓度富氧空气，在该组沸石分子筛吸附饱和时，关闭本组沸石分子筛富氧装置，通入200-350℃热风，同时通过放风阀排放气体，在放风阀排放气体温度为100～150℃时，通入压缩空气冷却至室温，通过真空泵将沸石分子筛抽真空至－50～－80kPa解析再生；同时开启他组沸石分子筛富氧装置制备低浓度富氧空气。一种应用上述任一项权利要求所述的方法的锅炉装置，包括流化悬浮燃烧系统、附设于流化悬浮燃烧系统燃烧室的供风系统、与流化悬浮燃烧系统的燃烧室相通的水煤浆供浆系统，所述供风系统在入风口配设沸石分子筛富氧装置，所述经沸石分子筛富氧装置制备的低浓度富氧空气经连接的空气预热器加热，在通过空气预热器后，分别通过与空气预热器的富氧一次热风道、富氧二次热风道和水煤浆粒化器被送入燃烧室。所述低浓度富氧空气分别通过富氧一次热风道接入流化床，通过富氧二次热风道接入燃烧室密相区，通过水煤浆粒化器接入燃烧室。所述沸石分子筛富氧装置包括沸石分子筛、填充沸石分子筛的管束、外套管束的管壳，所述管壳一端与鼓风机的出口端相通，另一端与空气预热器相通；所述管束配设多根轴向相通的平行圆管，外套管束的平行圆管内填充沸石分子筛，所述管束串联设置二层或多层，所述管束两端径向设置固定孔板，所述固定孔板配合管束内平行圆管设有通孔，所述固定孔板的外周与管壳内径相配，所述固定孔板外固接金属网。所述管壳进气口端和出气口端设有截断阀，所述截断阀配有连接法兰。所述沸石分子筛富氧装置设有两组或多组，所述沸石分子筛富氧装置间并联，所述沸石分子筛富氧装置的管壳通过热风阀通入热风，所述管壳还设有配设真空阀的真空泵，并设有放风阀和压缩空气阀。所述沸石分子筛采用LIX型或LiAgx型沸石分子筛。所述管壳内径为所述鼓风机出口风道直径或当量直径的1.0～1.5倍。所述供风系统在其鼓风机出口配设沸石分子筛富氧装置，所述沸石分子筛富氧装置所产生的低浓度富氧空气经空气预热器加热后，通过设置的富氧一次热风道、富氧二次热风道和水煤浆粒化热风道进入粒化悬浮燃烧系统的燃烧室，所述低浓度富氧空气分别以富氧一次风、富氧二次风、富氧粒化风经富氧一次热风道进入燃烧室床料区，经富氧二次热风道进入燃烧室密相区，经所述的水煤浆供浆系统的水煤浆粒化器之粒化风管与水煤浆同时进入燃烧室稀相区。从燃烧室排出的高温烟气，经省煤器、空气预热器放热，进入排烟除尘系统，经除尘器除尘，通过引风机排入大气。经除氧加热的锅炉给水进入锅炉给水蒸汽系统，锅炉给水通过给水泵、给水管道进入省煤器，通过省煤器预热后，经省煤器出口水管进入锅筒，然后进入配置在燃烧室的蒸发受热面被加热成蒸汽，通过锅筒引出，完成锅炉工作。本专利技术的方法和装置具有以下优点：一、采用低浓度富氧燃烧，改善了水煤浆锅炉着火和燃烧条件，降低了燃料着火温度，提高了燃烧温度、燃烧速率和燃尽率，提高了燃料着火和燃烧的稳定性；二、拓宽了水煤浆锅炉对水煤浆燃料的适应范围，即可以适应较低劣质的煤制成的水煤浆燃料，也可以适应污泥﹣煤混合水煤浆、污泥﹣煤泥混合水煤浆燃料，不仅对降低燃料及生产成本具有重大的经济价值，而且对改善环境具有重大的社会意义；三、水煤浆粒化用风由传统的冷风改为富氧热风，提高了燃烧室燃烧温度，减少了排烟热损失；四、大幅度降低了进入燃烧室的空气总量及烟气量，进入锅炉总风量减少20～40％，锅炉排烟量减少20～25％，不仅降低了排烟热损失，而且降低了锅炉鼓风机和引风机两机总的电耗；五、提高了锅炉燃烧效率和热效率，降低锅炉燃料消耗3～5％；六、进一步降低了排烟中的烟尘、NOx、SO2含量；七、分子筛富氧装置，安全可靠，使用方便，生产成本低，富氧制备及分子筛再生电耗仅为0.10kWh／m3[O2]，只有变压吸附富氧装置的20％，而且远低于锅炉鼓风机和引风机两机总电耗的减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水煤浆低浓度富氧流化悬浮燃烧方法，采取水煤浆流化悬浮燃烧、富氧助燃，其包括如下步骤：步骤一:利用沸石分子筛制备低浓度富氧空气；步骤二:通过空气预热器加热低浓度富氧空气；步骤三:经过空气预热器加热后的低浓度富氧空气，以富氧一次风、富氧二次风和富氧粒化风分别通过流化床、二次风口和水煤浆粒化器进入燃烧室，与进入燃烧室的水煤浆燃料混合燃烧。

【技术特征摘要】
1.一种水煤浆低浓度富氧流化悬浮燃烧方法，采取水煤浆流化悬浮燃烧、富氧助燃，其包括如下步骤：步骤一:利用沸石分子筛制备低浓度富氧空气；步骤二:通过空气预热器加热低浓度富氧空气；步骤三:经过空气预热器加热后的低浓度富氧空气，以富氧一次风、富氧二次风和富氧粒化风分别通过流化床、二次风口和水煤浆粒化器进入燃烧室，与进入燃烧室的水煤浆燃料混合燃烧;其中，步骤一利用沸石分子筛制备低浓度富氧空气的沸石分子筛富氧装置设有二组或多组，其中的一组用于制备低浓度富氧空气，在该组沸石分子筛吸附饱和时，关闭本组沸石分子筛富氧装置，通入200-350℃热风，同时通过放风阀排放气体，在放风阀排放气体温度为100～150℃时，通入压缩空气冷却至室温，通过真空泵将沸石分子筛抽真空至－50～－80kPa解析再生；同时开启他组沸石分子筛富氧装置制备低浓度富氧空气。2.如权利要求1所述的水煤浆低浓度富氧流化悬浮燃烧方法，其特征在于：通过步骤一制备的低浓度富氧空气之氧体积浓度为24～30％,通过步骤一制备的低浓度富氧空气总量为水煤浆燃料燃烧所需理论空气量的60～80％，所述步骤二将低浓度富氧空气加热至200～350℃，然后通过供风系统接入燃烧室，其中通过一次风口、二次风口和水煤浆粒化器进入燃烧室的低浓度富氧空气分别占总量的35～45％、45～60％和5～10％。3.一种应用上述任一项权利要求所述的方法的锅炉装置，包括流化悬浮燃烧系统、附设于流化悬浮燃烧系统燃烧室的供风系统、与流化悬浮燃烧系统的燃烧室相通...

【专利技术属性】
技术研发人员：来周传，汪昔奇，
申请(专利权)人：杭州福鼎节能科技服务有限公司，来周传，
类型：发明
国别省市：浙江;33