一种通过化学链空分实现半焦低NOx掺烧的电站系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种通过化学链空分实现半焦低NOx掺烧的电站系统与方法，主要包括增氧高温还原性燃烧、化学链空气分离和半焦预热系统，可实现半焦类低挥发分燃料在电站锅炉中与煤大比例、低NOx和高效混燃，显著提高电厂的经济和环保效益。选用优化的金属载氧体，利用化学链空气分离原理制得的纯氧，通过二次风或墙式风喷口送入炉膛，保证主燃区过量氧气系数低于0.8，创造还原性的高温增氧区。利用化学链空分装置得到高温贫氧空气来预热半焦燃料，提高入炉温度，解决其燃烧困难的问题；燃尽风采用高氧浓度空气或纯氧以提高燃料的燃烧效率。还原反应器产生的氧气由汽轮机抽汽携带并通过电厂低压加热器冷凝分离，大大降低了空分系统的能耗。

A power plant system and method of low NOx CO combustion of semi coke by chemical chain air separation

【技术实现步骤摘要】
一种通过化学链空分实现半焦低NOx掺烧的电站系统与方法
本专利技术属于火力发电领域，特别涉及一种通过化学链空分实现半焦低NOx掺烧的电站系统与方法。
技术介绍
煤炭的清洁高效利用仍然是近几十年来能源领域关注的焦点之一。煤炭分质梯级利用包括煤液化、气化、热解等为其关键技术之一，相关煤化工产业在我国迅速发展，分布广泛。半焦是低阶煤煤中低温热解的固体产品，其大规模、清洁的利用是煤炭分级利用的关键之一。随着我国低阶煤分级转化产业的发展，煤气化、制焦等行业每年将产生数亿吨半焦、残炭。一种有效的方法是将半焦这类低挥发分燃料作为动力燃料燃烧利用。但由于半焦挥发分含量极低，在其燃烧过程中存在着火和燃尽性能差、氮氧化物排放量高的问题。在电站锅炉中将烟煤与半焦进行掺烧利用有效提高半焦燃料的燃烧性能，并降低NOx排放，优化的半焦与烟煤混燃系统有待开发。而随着我国的发展，为应对日益严峻的环境保护压力，火力发电厂大气污染物排放标准日益严苛。单纯掺烧烟煤，其燃烧过程中NOx排放依然较高。同时考虑到电厂的经济效益，应减少对SCR等高成本脱硝装置的依赖，则需开发新型的低NOx燃烧技术，在燃烧源头控制减少NOx的生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过化学链空分实现半焦低NOx掺烧的电站系统，其特征在于，包括锅炉本体(1)，省煤器(2)，空气预热器(3)，化学链氧化反应器(4)，氧化态氧载体(5)，化学链还原反应器(6)，还原态氧载体(7)，汽轮机高压缸(8)，汽轮机中低压缸(9)，发电机(10)，凝汽器(11)，低压加热器(12)，氧气分离器(13)，除氧器(14)、高压加热器(15)，半焦给粉系统(16)，旋风预热分离器(17)，烟煤给粉系统(18)，烟煤燃烧器(19)，主燃区二次风或墙式喷口(20)，预热半焦燃烧器(21)，预热产物燃烧器(22)，燃尽风喷口(23)，以及自下而上布置在炉膛内的主燃区、预热产物燃烧及NOx还...

【技术特征摘要】
1.一种通过化学链空分实现半焦低NOx掺烧的电站系统，其特征在于，包括锅炉本体(1)，省煤器(2)，空气预热器(3)，化学链氧化反应器(4)，氧化态氧载体(5)，化学链还原反应器(6)，还原态氧载体(7)，汽轮机高压缸(8)，汽轮机中低压缸(9)，发电机(10)，凝汽器(11)，低压加热器(12)，氧气分离器(13)，除氧器(14)、高压加热器(15)，半焦给粉系统(16)，旋风预热分离器(17)，烟煤给粉系统(18)，烟煤燃烧器(19)，主燃区二次风或墙式喷口(20)，预热半焦燃烧器(21)，预热产物燃烧器(22)，燃尽风喷口(23)，以及自下而上布置在炉膛内的主燃区、预热产物燃烧及NOx还原区和燃尽区；其中，省煤器(2)和空气预热器(3)安装在锅炉本体(1)的尾部烟道内；工作时，经空气预热器加热之后的部分热空气通入化学链氧化反应器(4)将还原态氧载体(7)氧化为氧化态氧载体(5)，并产生高温贫氧空气；氧化态氧载体(5)送入化学链还原反应器(6)在蒸汽环境下释放高浓度氧气，转化为还原态氧载体(7)循环利用，送入化学链还原反应器(6)的过热蒸汽通过汽轮机中低压缸(9)抽汽产生；化学链还原反应器(6)产出的含有高浓度氧气的过热蒸汽送入低压加热器(12)通过与冷凝水换热后蒸汽被冷凝，通过氧气分离器(13)分离出高浓度氧气和冷凝水，冷凝水送入低压加热器(12)之前管路进入汽水循环系统；分离得到的纯氧通入空气预热器(3)中加热后通过主燃区二次风或墙式喷口(20)和燃尽风喷口(23)喷入炉膛；经空气预热器(3)加热的另一部分空气作为一次风和二次风，其中部分一次风通过烟煤给粉系统(18)携带烟煤煤粉经由烟煤燃烧器(19)送入炉膛燃烧，部分一次风携带旋风预热分离器(17)分离得到的预热半焦粉末通过预热半焦燃烧器(21)送入炉膛主燃区，二次风通过主燃区二次风或墙式喷口(20)喷入炉膛；化学链氧化反应器(4)得到的部分高温贫氧空气携带由半焦给粉系统(16)制得的半焦粉末进入旋风预热分离器(17)中反应的得到预热半焦和预热产气，其中预热产气携带部分超细半焦粉末通过预热产物燃烧器(22)送入炉膛NOx还原区进行燃烧利用；锅炉产生蒸汽依次通过汽轮机高压缸(8)，汽轮机中低压缸(9)做功，带动发电机(10)发电，做工后的蒸汽依次通过凝汽器(11)、低压加热器(12)、除氧器(14)、高压加热器(15)和省煤器(2)之后送入炉膛加热产生高温蒸汽，循环做功利用。2.根据权利要求1所述的一种通过化学链空分实现半焦低NOx掺烧的电站系统，其特征在于，主燃区布置有增氧或纯氧二次风或墙式风喷口(20)。3.根据权利要求1所述的一种通过化学链空分实现半焦低NOx掺烧的电站系统，其特征在于，氧化反应器(4)的热空气由布置在炉膛尾部的空气预热器引入，载氧体选择金属氧化物载氧体或硫酸盐载氧体。4.根据权利要求1所述的一种通过化学链空分实现半焦低NOx掺烧的电站系统，其特征在于，还原反应器(5)的过热蒸汽由汽轮机抽汽提供，能够根据不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长安，王鹏乾，王超伟，袁茂博，张锦萍，杜勇博，车得福，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61