一種水煤漿富氧燃燒系統技術方案

本發明專利技術公開了一種水煤漿富氧燃燒系統，所述系統包括：爐膛、燃燒器、供漿系統、供氧系統、煙氣循環系統以及煙氣排放回收系統；供漿系統包括儲漿罐、輸漿泵、攪拌過濾器、供漿泵；供氧系統包括空分裝置壓縮機和氧氣罐；煙氣循環系統包括煙氣換熱器、除塵器、循環風機、冷凝器；煙氣排放回收系統包括CO2壓縮儲存裝置和煙囪。本發明專利技術通過將水煤漿與高溫煙氣進行換熱，提高初始溫度，降低其著火熱；點火階段利用純氧射流燃燒降低水煤漿的著火溫度，迅速地提高水煤漿的燃燒速率，再結合富氧燃燒技術，解決目前水煤漿鍋爐著火較為困難，燃燒效率較低、NOx排放高、CO2捕集成本高等問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于水煤漿燃燒
，更具體地，涉及一種水煤漿富氧燃燒系統。
技術介紹
水煤漿是一種由60～70％的煤粉、30～40％的水以及少量化學添加劑組合而成的燃料。與固態煤相比,水煤漿既保持了煤炭原有的物理特性，又具有液態燃料一樣的流動性和穩定性。水煤漿的燃燒會產生大量的溫室氣體CO2和較高濃度的氮氧化物NOx，帶來很大的環境問題，因此開發具有CO2捕集和低NOx排放功能的水煤漿燃燒技術十分必要。富氧燃燒是目前燃煤鍋爐發電技術中極具發展前景的規模化CO2減排技術之一，它是利用純氧與部分循環煙氣混合代替空氣進行燃燒，煙氣中的CO2濃度可達到80％以上，從而利于CO2的后續捕集與利用。煙氣的循環換熱減少了排煙熱量損失，使燃燒效率得到較大提高。目前，傳統的水煤漿燃燒技術存在以下問題:(1)水煤漿燃燒初期必然有一個水蒸發的過程，著火熱較大；(2)較低的O2濃度使得水煤漿的著火溫度高，點火較為困難；(3)采用空氣作為氧化劑，由于空氣中的N2含量較高，因此煙氣中也含有大量N2，不利于CO2的捕集；(4)較高的爐膛溫度及空氣中的N2容易導致熱力型NOx生成，對環境污染大。
技術實現思路
針對現有技術的以上問題或改進需求，本專利技術提供了一種水煤漿富氧
燃燒系統，通過將水煤漿與高溫煙氣進行換熱，提高了初始溫度，降低了著火熱；純氧射流降低了水煤漿的著火溫度，迅速地提高了水煤漿的燃燒速率，再結合以純氧與部分循環煙氣混合代替空氣進行燃燒的富氧燃燒技術，解決目前水煤漿鍋爐著火較為困難，燃燒效率較低、NOx排放高、CO2捕集成本高等問題。為實現上述目的，本專利技術提供了一種水煤漿富氧燃燒系統，其特征在于，包括爐膛、燃燒器、供漿系統、供氧系統、煙氣循環系統和煙氣排放回收系統；其中：所述煙氣循環系統包括煙氣換熱器、除塵器、循環風機、冷凝器；所述煙氣換熱器設有高溫煙氣進口、一次換熱煙氣出口、水煤漿進口、水煤漿出口、二次換熱煙氣進口和二次換熱煙氣出口；高溫煙氣進口與爐膛高溫煙氣出口連接，一次換熱煙氣出口與除塵器入口端連接，除塵器出口端分兩路，一路連接煙氣排放回收系統，一路先后串接循環風機、冷凝器；二次換熱煙氣進口與冷凝器出口連接，二次換熱煙氣出口與燃燒器連接；水煤漿進口與供漿泵輸出端連接，水煤漿出口與燃燒器連接，用于通過燃燒器向爐膛供水煤漿；工作時，爐膛排出的高溫煙氣經過煙氣換熱器換熱降溫后形成一次換熱煙氣；經除塵器后分兩路，一路送煙氣排放回收系統，一路經循環風機加壓、冷凝器除去水汽后送回煙氣換熱器，與高溫煙氣換熱升溫后形成二次換熱煙氣，通過燃燒器送入爐膛；所述供漿系統包括儲漿罐、輸漿泵、攪拌過濾器、供漿泵，它們依序串接；工作時，水煤漿依次經過所述儲漿罐、輸漿泵、攪拌過濾器、供漿泵，送至煙氣換熱器，水煤漿在此與從爐膛排放出的高溫煙氣換熱升溫后，送至燃燒器，由其噴射進入爐膛；所述供氧系統包括依序串接的空分裝置、壓縮機和氧氣罐，空分裝置輸出的O2經壓縮機壓縮后，存儲于氧氣罐；所述煙氣排放回收系統包括煙囪和CO2壓縮儲存裝置，兩者與除塵器的輸出端并聯；經過除塵器除塵的煙氣，一部分煙氣通過煙囪向外排出；另一部分煙氣經CO2凈化處理裝置凈化后，由CO2壓縮儲存裝置回收儲存。進一步的，所述煙氣換熱器為套管式換熱器，且采用三種不同直徑組成的同心套管結構，從內到外的流體依次為水煤漿、高溫煙氣、二次換熱煙氣。進一步的，所述氧氣罐輸出端連接兩路，一路與燃燒器供氣管路之間接有第一流量閥，另一路與煙氣循環系統連接燃燒器的供氣管路之間接有第二流量閥；在點火階段，所述供氧系統釋放的氧氣單獨通過燃燒器進入爐膛，根據射入爐膛水煤漿的質量流量，通過第一流量閥，能改變送入燃燒器氧氣的流量；燃燒階段，第一流量閥關閉，所述供氧系統釋放的氧氣與二次換熱煙氣混合后通過燃燒器進入爐膛；，通過第二流量閥，能改變送入燃燒器的氧氣與二次換熱煙氣的比例，使水煤漿迅速點燃后穩定地燃燒。進一步的，所述煙氣循環系統中設有第三流量閥；所述煙氣排放回收系統的煙囪支路設有第四流量閥；所述煙氣排放回收系統的CO2壓縮儲存裝置支路設有第五流量閥。進一步的，所述供氧系統釋放的氧氣體積流量占進入爐膛總氣體體積流量的20％～36％。工作時，供氧系統提供氧氣經煙氣循環系統換熱后由燃燒器射入爐膛，供漿系統提供水煤漿經換熱后由燃燒器射入爐膛，高溫煙氣經煙氣循環系統換熱后一部分進入煙氣排放回收系統，一部分循環進入爐膛繼續與水煤漿進行燃燒。總體而言，本專利技術的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得以下有益效果：(1)本專利技術以純氧與部分循環煙氣混合代替空氣進行燃燒，一方面解決了傳統燃燒中因煙氣中含有大量N2、CO2濃度不高而導致CO2捕集成本過
高的問題，另一方面，燃燒過程中無熱力型NOx的生成，從而大幅降低了NOx的排放；(2)本專利技術利用水煤漿較好的流動性及較高的比熱容，采用三種不同直徑組成的同心套管結構的煙氣換熱器，增加了水煤漿的初始溫度，降低了著火熱，提高了燃燒效率；(3)本專利技術通過調節流量閥，既可以使氧氣單獨地通過燃燒器射入爐膛，又可以與換熱后的二次換熱煙氣混合再通過燃燒器一起射入爐膛。射入純氧有效地降低了水煤漿的著火溫度，迅速地提高了水煤漿的燃燒速率，利于水煤漿的點火。與換熱后的二次換熱煙氣混合射入爐膛將使CO2濃度大幅上升，利于CO2的捕集。附圖說明圖1為本專利技術水煤漿富氧燃燒系統的結構示意圖；圖2為本專利技術煙氣換熱器的結構示意圖；在圖中，1-爐膛，2-儲漿罐，3-輸漿泵，4-攪拌過濾器，5-供漿泵，6-空分裝置，7-氧氣罐，8-燃燒器，9-煙氣換熱器，10-除塵器，11-循環風機，12-冷凝器，13-CO2凈化處理裝置，14-CO2壓縮捕集裝置，15-煙囪，16-水煤漿，17-高溫煙氣，18-一次換熱煙氣，18-二次換熱煙氣，61-空氣進口，62-N2出口，63-O2出口，64-壓縮機，71-第一流量閥，72-第二流量閥，73-第三流量閥，74-第四流量閥，75-第五流量閥。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。此外，下面所描述的本專利技術各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以
相互組合。如圖1～圖2所示，本實施例所述水煤漿富氧燃燒系統，其特征在于，所述系統包括：爐膛1、燃燒器8、供漿系統、供氧系統、煙氣循環系統以及煙氣排放回收系統。所述供漿系統包括儲漿罐2、輸漿泵3、攪拌過濾器4、供漿泵5，它們依序串接；水煤漿依次經過所述儲漿罐2、輸漿泵3、攪拌過濾器4、供漿泵5，送至煙氣換熱器9；水煤漿在煙氣換熱器9中與從爐膛1排放出的高溫煙氣17換熱升溫后，送至燃燒器8，由其噴射進入爐膛1。實施例中，鍋爐尾部的高溫煙氣17溫度約為150℃，由供漿泵輸出的水煤漿溫度約為20℃，進過煙氣換熱器9熱之后，水煤漿的入射溫度可達40℃以上，高溫煙氣19則變為溫度約為50℃的一次換熱煙氣18。所述供氧系統包括依序串接的空分裝置6、壓縮機64和氧氣罐7，空氣通過空氣進口61進入空分裝置6產生N2和O2，N2通過N2出口62排放到大氣中，也可送往其它本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水煤漿富氧燃燒系統，其特征在于，包括爐膛(1)、燃燒器(8)、供漿系統、供氧系統、煙氣循環系統和煙氣排放回收系統；其中：所述煙氣循環系統包括煙氣換熱器(9)、除塵器(10)、循環風機(11)、冷凝器(12)；所述煙氣換熱器(9)設有高溫煙氣進口(91)、一次換熱煙氣出口(92)、水煤漿進口(93)、水煤漿出口(94)、二次換熱煙氣進口(95)和二次換熱煙氣出口(96)；高溫煙氣進口(91)與爐膛(1)高溫煙氣出口連接，一次換熱煙氣出口(92)與除塵器(10)入口端連接，除塵器(10)出口端分兩路，一路連接煙氣排放回收系統，一路先后串接循環風機(11)、冷凝器(12)；二次換熱煙氣進口(95)與冷凝器(12)出口連接，二次換熱煙氣出口(96)與燃燒器(8)連接；水煤漿進口(93)與供漿泵(5)輸出端連接，水煤漿出口(94)與燃燒器(8)連接，用于通過燃燒器向爐膛(1)供水煤漿；工作時，爐膛(1)排出的高溫煙氣(17)經過煙氣換熱器(9)換熱降溫后形成一次換熱煙氣(18)；經除塵器(10)后分兩路，一路送煙氣排放回收系統，一路經循環風機(11)加壓、冷凝器(12)除去水汽后送回煙氣換熱器(9)，與高溫煙氣(17)換熱升溫后形成二次換熱煙氣(19)，通過燃燒器(8)送入爐膛(1)；所述供漿系統包括儲漿罐(2)、輸漿泵(3)、攪拌過濾器(4)、供漿泵(5)，它們依序串接；工作時，水煤漿依次經過所述儲漿罐(2)、輸漿泵(3)、攪拌過濾器(4)、供漿泵(5)，送至煙氣換熱器(9)，水煤漿在此與從爐膛(1)排放出的高溫煙氣(17)換熱升溫后，送至燃燒器(8)，由其噴射進入爐膛(1)；所述供氧系統包括依序串接的空分裝置(6)、壓縮機(64)和氧氣罐(7)，空分裝置(6)輸出的O2經壓縮機(64)壓縮后，存儲于氧氣罐(7)；所述煙氣排放回收系統包括煙囪(15)和CO2壓縮儲存裝置(14)，兩者與除塵器(10)的輸出端并聯；經過除塵器(10)除塵的煙氣，一部分煙氣通過煙囪(15)向外排出；另一部分煙氣經CO2凈化處理裝置(13)凈化后，由CO2壓縮儲存裝置(14)回收儲存。...

【技術特征摘要】
1.一種水煤漿富氧燃燒系統，其特征在于，包括爐膛(1)、燃燒器(8)、供漿系統、供氧系統、煙氣循環系統和煙氣排放回收系統；其中：所述煙氣循環系統包括煙氣換熱器(9)、除塵器(10)、循環風機(11)、冷凝器(12)；所述煙氣換熱器(9)設有高溫煙氣進口(91)、一次換熱煙氣出口(92)、水煤漿進口(93)、水煤漿出口(94)、二次換熱煙氣進口(95)和二次換熱煙氣出口(96)；高溫煙氣進口(91)與爐膛(1)高溫煙氣出口連接，一次換熱煙氣出口(92)與除塵器(10)入口端連接，除塵器(10)出口端分兩路，一路連接煙氣排放回收系統，一路先后串接循環風機(11)、冷凝器(12)；二次換熱煙氣進口(95)與冷凝器(12)出口連接，二次換熱煙氣出口(96)與燃燒器(8)連接；水煤漿進口(93)與供漿泵(5)輸出端連接，水煤漿出口(94)與燃燒器(8)連接，用于通過燃燒器向爐膛(1)供水煤漿；工作時，爐膛(1)排出的高溫煙氣(17)經過煙氣換熱器(9)換熱降溫后形成一次換熱煙氣(18)；經除塵器(10)后分兩路，一路送煙氣排放回收系統，一路經循環風機(11)加壓、冷凝器(12)除去水汽后送回煙氣換熱器(9)，與高溫煙氣(17)換熱升溫后形成二次換熱煙氣(19)，通過燃燒器(8)送入爐膛(1)；所述供漿系統包括儲漿罐(2)、輸漿泵(3)、攪拌過濾器(4)、供漿泵(5)，它們依序串接；工作時，水煤漿依次經過所述儲漿罐(2)、輸漿泵(3)、攪拌過濾器(4)、供漿泵(5)，送至煙氣換熱器(9)，水煤漿在此與從爐膛(1)排放出的高溫煙氣(17)換熱升溫后，送至燃燒器(8)，由其噴射進入爐膛(1)；所述供氧系統包括依序串接的空分裝...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張立麒，祝鑫陽，鄭楚光，毛志慧，段艷松，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42