生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统技术方案

本发明专利技术公开了生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统。该系统包括：流化床燃烧炉、落云床预热装置和低速高温热载体颗粒储存流化床。其中，流化床燃烧炉由上至下依次包括悬浮换热段炉膛、高速鼓泡床密相区和第一布风装置；落云床预热装置设在流化床燃烧炉上方，落云床预热装置包括待加热热载体颗粒储仓和多个分布器；低速高温热载体颗粒储存流化床由上至下依次包括低速鼓泡床密相区和第二布风装置，低速高温热载体颗粒储存流化床与流化床燃烧炉共用悬浮换热段炉膛，且低速鼓泡床密相区和高速鼓泡床密相区之间设有隔墙。该系统能源利用率高、氮氧化物排放量小，且具有设备体积小、投资成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统
本专利技术属于能源领域，涉及燃烧所产生热量利用技术，尤其涉及生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统。
技术介绍
诸如干燥、煅烧等工艺都需要将燃料燃烧产生的热量用热载体传递给其他介质，早期常用热载体为烟气或空气，由于它们的体积大、传热系数低而被蒸汽、热水和导热油代替。这些热载体虽然传热系数较高，但又暴露出温压小，需要大量承压金属受热面的缺陷，仍不够理想。气-固流化床技术出现后，热载体颗粒得以应用，尤其是颗粒温度高达800℃左右的高温热载体，大大提高了温压和传热系数，因此受到重视，出现了用于加热热载体颗粒的流化床燃烧炉，现有热载体颗粒加热炉尽管相当一部分热量可用于产生高温热载体颗粒，但尚有携带大约40％热量的烟气，只能用于低温加热，且设备庞大。因此，需要寻找一种将全部有效热量都能用于产生高温热载体颗粒而加热系统又简单的设备。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统。该系统有效能源全部用于加热高温热载体颗粒、氮氧化物排放量小，且具有设备体积小、投资成本低等优点。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统。根据本专利技术的实施例，该系统包括：流化床燃烧炉、落云床预热装置和低速高温热载体颗粒储存流化床；所述流化床燃烧炉由上至下依次包括悬浮换热段炉膛、高速鼓泡床密相区和第一布风装置；所述悬浮换热段炉膛的侧上部设有烟气出口，所述第一布风装置下方具有第一高浓度氧入口；所述落云床预热装置设在所述流化床燃烧炉悬浮换热段炉膛及顶部，所述落云床预热装置包括待加热热载体颗粒储仓和多个分布器；所述低速高温热载体颗粒储存流化床由上至下依次包括低速鼓泡床密相区和第二布风装置，所述低速高温热载体颗粒储存流化床与所述流化床燃烧炉共用所述悬浮换热段炉膛，且所述低速鼓泡床密相区和所述高速鼓泡床密相区之间设有隔墙；所述低速高温热载体颗粒储存流化床内设有高温热载体颗粒提升管，所述第二布风装置下方具有第二高浓度氧入口。根据本专利技术上述实施例的生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统中，燃料和助燃剂高浓度氧燃烧产生高温烟气，并在第一布风装置的作用下上升至悬浮换热段炉膛。待加热热载体颗粒储仓中的热载体经多个分布器供入悬浮换热段炉膛，在下落过程中与从高速鼓泡床密相区上升的高温烟气逆流热交换后，落入高速鼓泡床密相区。进而，在高速鼓泡床密相区被进一步加热的热载体颗粒从隔墙上方溢流落入低速高温热载体颗粒储存流化床，和助燃剂高浓度氧燃烧降低含碳量。高温热载体颗粒提升管可将热载体颗粒输送至其他工艺设备，待热载体颗粒释放热量而被冷却后，再返回待加热热载体颗粒储仓，循环使用。根据本专利技术上述实施例的生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统通过采用高浓度氧(优选氧含量不低于90％体积浓度)作为助燃剂，一方面可以强化高速鼓泡床密相区燃烧强度和热交换强度，使约80％的燃烧释放热量在高速鼓泡床密相区被热载体颗粒吸收并形成高温热载体颗粒，离开密相区的烟气的焓显著低于以空气为助燃剂时的数量。再经过悬浮换热段炉膛与落云床内下落颗粒之间的热交换，如此，烟气从密相区带出的热量之大部分通过下落颗粒返回高速鼓泡床密相区，用于产生高温热载体颗粒，最终排烟热损失仅为以空气为助燃剂时的1/5左右。由此，本专利技术提出的系统不仅将全部有效热量都能用于产生高温热载体颗粒，而且设备也得以简化，与以空气为助燃剂的流化床燃烧炉相比，炉膛和高速鼓泡床密相区布风板面积可缩小5倍左右，较好地解决挥发分较集中释放带来的局部缺氧等问题。另一方面，使用氧气为助燃剂，避免氮氧化物的产生，有利于二氧化碳收集。另外，根据本专利技术上述实施例的生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统进一步包括：布袋除尘器、引风机和烟囱，所述布袋除尘器与所述烟气出口相连，所述烟囱通过所述引风机与所述布袋除尘器相连。由此，流化床燃烧炉排出的烟气经布袋除尘器处理后，由引风机排入烟囱。在本专利技术的一些实施例中，所述流化床燃烧炉的侧部设有固体燃料入口。在本专利技术的一些实施例中，所述生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统进一步包括：旋风除尘器，所述旋风除尘器设在所述烟气出口与所述布袋除尘器之间。在本专利技术的一些实施例中，所述低速高温热载体颗粒储存流化床的侧部设有回料装置，所述回料装置与所述旋风除尘器相连。当系统采用固体燃料时，流化床燃烧炉排出的烟气首先经旋风除尘器处理，从烟气中收集得到的颗粒可返回低速高温颗粒储存流化床，通过燃烧降低含碳量。在本专利技术的一些实施例中，所述第一布风装置和所述第二布风装置下方为气体预混室，所述气体预混室具有气体燃料入口和所述高浓度氧入口。当系统采用气体燃料时，第一布风装置和第二布风装置下方设置为气体预混室，气体燃料在气体预混室中与高浓度氧混合后进入流化床燃烧炉的高温鼓泡床密相区或低速高温热载体颗粒储存流化床的低速鼓泡床密相区。在本专利技术的一些实施例中，所述生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统适用的热载体颗粒耐磨性要好，粒径为0.1～0.8mm，中位粒径为0.3～0.5mm。通过控制热载体颗粒的粒度在上述范围，可以避免过分纤细颗粒被带入后续工序，影响后续工艺产品品质，而如果热载体颗粒的粒度过大，逆流换热的效果会变差。在本专利技术的一些实施例中，所述高浓度氧中氧气的体积浓度不低于80％。由此，作为助燃剂的高浓度氧中的氮气含量低，所产生烟气中的氮氧化物含量相应也低，从而可以大大降低烟气处理成本。在本专利技术的一些实施例中，所述第一高浓度氧入口送入的高浓度氧占总高浓度氧的80％～95％。如果第一高浓度氧入口送入的高浓度氧相对于系统中总高浓度氧供给量过低，则能源利用率、氮氧化物排放都会变差，投资和运行费用会增加。在本专利技术的一些实施例中，所述悬浮换热段炉膛垂直于水平面设置。在本专利技术的一些实施例中，所述悬浮换热段炉膛的空塔标态气速为0.3～0.8m/s，所述高速鼓泡床密相区的空塔标态气速为0.6～1.2m/s，所述高速鼓泡床密相区的空塔标态气速为0.05～0.3m/s。在本专利技术的一些实施例中，每个所述分布器控制悬浮换热段炉膛的面积为0.05～0.3m2。由此，可以进一步提高热载体颗粒与高温烟气的换热效率。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统的结构示意图；图2是根据本专利技术再一个实施例的生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统，其特征在于，包括：流化床燃烧炉、落云床预热装置和低速高温热载体颗粒储存流化床；/n所述流化床燃烧炉由上至下依次包括悬浮换热段炉膛、高速鼓泡床密相区和第一布风装置；所述悬浮换热段炉膛的侧上部设有烟气出口，所述第一布风装置下方具有第一高浓度氧入口；/n所述落云床预热装置设在所述流化床燃烧炉悬浮换热段炉膛及顶部，所述落云床预热装置包括待加热热载体颗粒储仓和多个分布器；/n所述低速高温热载体颗粒储存流化床由上至下依次包括低速鼓泡床密相区和第二布风装置，所述低速高温热载体颗粒储存流化床与所述流化床燃烧炉共用所述悬浮换热段炉膛，且所述低速鼓泡床密相区和所述高速鼓泡床密相区之间设有隔墙；所述低速高温热载体颗粒储存流化床内设有高温热载体颗粒提升管，所述第二布风装置下方具有第二高浓度氧入口。/n

【技术特征摘要】
1.一种生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统，其特征在于，包括：流化床燃烧炉、落云床预热装置和低速高温热载体颗粒储存流化床；
所述流化床燃烧炉由上至下依次包括悬浮换热段炉膛、高速鼓泡床密相区和第一布风装置；所述悬浮换热段炉膛的侧上部设有烟气出口，所述第一布风装置下方具有第一高浓度氧入口；
所述落云床预热装置设在所述流化床燃烧炉悬浮换热段炉膛及顶部，所述落云床预热装置包括待加热热载体颗粒储仓和多个分布器；
所述低速高温热载体颗粒储存流化床由上至下依次包括低速鼓泡床密相区和第二布风装置，所述低速高温热载体颗粒储存流化床与所述流化床燃烧炉共用所述悬浮换热段炉膛，且所述低速鼓泡床密相区和所述高速鼓泡床密相区之间设有隔墙；所述低速高温热载体颗粒储存流化床内设有高温热载体颗粒提升管，所述第二布风装置下方具有第二高浓度氧入口。


2.根据权利要求1所述的生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统，其特征在于，进一步包括：布袋除尘器、引风机和烟囱，所述布袋除尘器与所述烟气出口相连，所述烟囱通过所述引风机与所述布袋除尘器相连。


3.根据权利要求2所述的生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统，其特征在于，当使用固体燃料时，所述流化床燃烧炉的侧部设有固体燃料入口。


4.根据权利要求3所述的生产高温热载体颗粒的高浓度氧助燃的燃烧及加热系统，其特征在于，进一步包括：旋风除尘器，所述旋风除尘器设在所述烟气出口与所述布袋除尘器之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：张绪祎，杨海瑞，邵海杰，
申请(专利权)人：张绪祎，杨海瑞，邵海杰，
类型：发明
国别省市：北京;11