用于富氧燃燒的煙風(fēng)系統(tǒng)和鍋爐系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及富氧燃燒領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于富氧燃燒的煙風(fēng)系統(tǒng)和包括該用于富氧燃燒的煙風(fēng)系統(tǒng)的鍋爐系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]CO2被認(rèn)為是加劇溫室效應(yīng)的主要來源，隨著全球氣候變暖，全球環(huán)境逐漸惡化，碳捕集技術(shù)越來越受到人們的重視，已提出了多種方式實(shí)現(xiàn)碳減排的目的。
[0003]典型地，鍋爐燃燒所排放的煙氣中含有大量的C02，因此，燃煤電站等使用燃煤鍋爐排放的大量煙氣對全球環(huán)境具有顯著的影響，如何降低C02的排放量已成為本領(lǐng)域的重要課題。對此，已提出了富氧燃燒技術(shù)，即:以純氧和再循環(huán)的煙氣的混合氣體代替空氣進(jìn)行燃燒，以獲得具有高濃度的CO2的最終煙氣，通過對最終煙氣壓縮和純化，能夠?qū)⑵渲械腃O2分離出并以液態(tài)形式封存，從而實(shí)現(xiàn)碳減排。具體地，圖1中示出了現(xiàn)有的富氧燃燒的鍋爐系統(tǒng)，其中，鍋爐10中燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過脫硝裝置11、預(yù)熱器12、除塵器13、GGH(GasGas Heater)(即煙氣-煙氣再熱器)14、脫硫裝置15等設(shè)備除去煙氣中的N0x、S02和顆粒物等雜質(zhì)(在此之后可以經(jīng)過煙氣冷凝器16除去煙氣中的水蒸氣)，之后，通過循環(huán)風(fēng)道的主風(fēng)道23及其上設(shè)置的循環(huán)風(fēng)機(jī)24將部分煙氣引回，另一部分煙氣則通CO2壓縮純化裝置17進(jìn)行壓縮純化之后分離出CO2并將其封存，剩余的煙氣可以從煙囪18排到大氣中。引回的煙氣通過預(yù)熱器13與從鍋爐I中排出的溫度較高的煙氣進(jìn)行熱交換以升溫，之后，一部分煙氣(下文中稱為“一次風(fēng)”)進(jìn)入第一風(fēng)道21并通過設(shè)置在第一風(fēng)道21上的第一風(fēng)機(jī)25升壓后注入煤粉系統(tǒng)，以將煤粉送入鍋爐10中燃燒，另一部分煙氣(下文中稱為“二次風(fēng)”)則進(jìn)入第二風(fēng)道22并通過設(shè)置在第二風(fēng)道22上的第二風(fēng)機(jī)26升壓后通入鍋爐10中燃燒。同時(shí)空分裝置30提供的氧氣也需要分為兩股分別通入煤粉系統(tǒng)和鍋爐中。
[0004]在富氧燃燒的鍋爐系統(tǒng)中，由于煤粉是在O2-CO2的環(huán)境下燃燒，因此，基于CO2的比熱、擴(kuò)散系數(shù)以及強(qiáng)輻射的特性，鍋爐中煤粉的燃燒性能、燃燒效率與常規(guī)的空氣燃燒存在很大的差距，具體表現(xiàn)為著火延遲、燃燒溫度低、火焰較小、煤粉燃燒不完全等，也就是說，在現(xiàn)有的富氧燃燒的鍋爐系統(tǒng)中，煤粉的燃燒效率、燃燒性能等還具有很大的提升、優(yōu)化空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于富氧燃燒的煙風(fēng)系統(tǒng)和包括該煙風(fēng)系統(tǒng)的鍋爐系統(tǒng)。所述煙風(fēng)系統(tǒng)能夠提高富氧燃燒時(shí)鍋爐中煤粉的燃燒效率和燃燒性能。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于富氧燃燒的煙風(fēng)系統(tǒng)，該煙風(fēng)系統(tǒng)包括用于連通鍋爐和煙氣處理裝置的主風(fēng)道，該主風(fēng)道上設(shè)置有煙氣除雜裝置，所述煙風(fēng)系統(tǒng)還包括循環(huán)風(fēng)道，該循環(huán)風(fēng)道與所述主風(fēng)道連通并且位于所述煙氣除雜裝置的下游，所述循環(huán)風(fēng)道包括并聯(lián)設(shè)置的第一風(fēng)道和第二風(fēng)道，來自所述第一風(fēng)道的一次風(fēng)用于將煤粉送入鍋爐中，所述第二風(fēng)道向所述鍋爐內(nèi)通入二次風(fēng)，其中，所述第二風(fēng)道能夠使得所述二次風(fēng)從所述第二風(fēng)道流出時(shí)的溫度升高。
[0007]優(yōu)選地，所述第二風(fēng)道上設(shè)置有加熱裝置以加熱經(jīng)過所述第二風(fēng)道的所述二次風(fēng)。
[0008]優(yōu)選地，所述煙風(fēng)系統(tǒng)包括補(bǔ)償風(fēng)道，該補(bǔ)償風(fēng)道能夠連通所述鍋爐的煙氣出口和所述第二風(fēng)道。
[0009]優(yōu)選地，所述第二風(fēng)道上設(shè)置有風(fēng)箱，所述補(bǔ)償風(fēng)道連接于所述風(fēng)箱。
[0010]優(yōu)選地，所述第二風(fēng)道上還設(shè)置有第二風(fēng)機(jī)，該第二風(fēng)機(jī)位于所述風(fēng)箱的下游。[0011 ] 優(yōu)選地，所述循環(huán)風(fēng)道還包括回?zé)燂L(fēng)道，該回?zé)燂L(fēng)道上設(shè)置有預(yù)熱裝置，并且所述第一風(fēng)道和第二風(fēng)道在所述預(yù)熱裝置的下游與所述回?zé)燂L(fēng)道連接。
[0012]優(yōu)選地，來自供氧裝置的第一氧氣通道的氧氣與所述一次風(fēng)混合而形成的第一混合氣體將所述煤粉系統(tǒng)中的煤粉送入所述鍋爐中，來自供氧裝置的第二氧氣通道的氧氣與所述二次風(fēng)混合而形成的第二混合氣體進(jìn)入所述鍋爐中。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種鍋爐系統(tǒng)，該鍋爐系統(tǒng)包括供氧裝置、煤粉系統(tǒng)、鍋爐、煙風(fēng)系統(tǒng)和煙氣處理裝置，其中，所述煙風(fēng)系統(tǒng)為本發(fā)明提供的用于富氧燃燒的煙風(fēng)系統(tǒng)。
[0014]優(yōu)選地，所述煙氣處理裝置包括CO2處理裝置和煙囪，所述主風(fēng)道連通所述鍋爐的煙氣出口和所述煙囪，所述CO2處理裝置設(shè)置在所述主風(fēng)道上，所述煙風(fēng)系統(tǒng)還包括第一排煙風(fēng)道，該第一排煙風(fēng)道與所述CO2處理裝置并聯(lián)地連接在所述主風(fēng)道上，并且所述第一排煙風(fēng)道上設(shè)置有第一閥門，所述補(bǔ)償風(fēng)道上設(shè)置有補(bǔ)償閥門，所述循環(huán)風(fēng)道上設(shè)置有循環(huán)風(fēng)機(jī)和煙氣閥門，當(dāng)所述第一閥門導(dǎo)通時(shí)，所述補(bǔ)償閥門截止，所述煙氣閥門處于第一位置以使所述循環(huán)風(fēng)道與大氣連通，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)以抽取空氣；當(dāng)?shù)谝婚y門截止時(shí)，所述補(bǔ)償閥門導(dǎo)通，所述煙氣閥門處于第二位置以使所述循環(huán)風(fēng)道與所述主風(fēng)道連通，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)以抽取煙氣。
[0015]優(yōu)選地，所述除雜裝置包括煙氣冷凝器，所述煙風(fēng)系統(tǒng)還包括第二排煙風(fēng)道，該第二排煙風(fēng)道與所述煙氣冷凝器并聯(lián)地連接在所述主風(fēng)道上，所述第二排煙風(fēng)道上設(shè)置有第二閥門以導(dǎo)通或截止所述第二排煙風(fēng)道。
[0016]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的用于富氧燃燒的煙風(fēng)系統(tǒng)通過提高二次風(fēng)進(jìn)入鍋爐的溫度，從而提高鍋爐中氧氣在CO2環(huán)境中的移動(dòng)速度，促進(jìn)氧氣與煤粉的接觸和燃燒，改善鍋爐內(nèi)著火延遲的現(xiàn)象，提高煤粉的燃燒效率，保證火焰的長度，使得鍋爐內(nèi)的燃燒狀況更接近空氣燃燒。
[0017]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0018]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0019]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中用于富氧燃燒的鍋爐系統(tǒng)的示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明的鍋爐系統(tǒng)的示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明
[0022]10鍋爐；11脫硝裝置；12預(yù)熱器；13除塵器；14GGH; 15脫硫裝置；16煙氣冷凝器；17C02壓縮純化裝置;18煙囪；
[0023]20補(bǔ)償風(fēng)道;21第一風(fēng)道;22第二風(fēng)道;23回?zé)燂L(fēng)道;24循環(huán)風(fēng)機(jī)；25第一風(fēng)機(jī);26第二風(fēng)機(jī);27風(fēng)箱;28第一排煙風(fēng)道;29第二排煙風(fēng)道；
[0024]30空分裝置;31第一氧氣通道;32第二氧氣通道。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0026]在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的術(shù)語“上游、下游”通常是指沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向上的“上游、下游”，但僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限制。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，提供一種用于富氧燃燒的煙風(fēng)系統(tǒng)，該煙風(fēng)系統(tǒng)包括用于連通鍋爐10和煙氣處理裝置的主風(fēng)道，該主風(fēng)道上設(shè)置有煙氣除雜裝置，所述煙風(fēng)系統(tǒng)還包括循環(huán)風(fēng)道，該循環(huán)風(fēng)道與所述主風(fēng)道連通并且位于所述煙氣除雜裝置的下游，所述循環(huán)風(fēng)道包括并聯(lián)設(shè)置的第一風(fēng)道21和第二風(fēng)道22，來自所述第一風(fēng)道21的一次風(fēng)用于將煤粉送入鍋爐10中，所述第二風(fēng)道22向所述鍋爐10內(nèi)通入二次風(fēng)，其中，所述第二風(fēng)道22能夠使得所述二次風(fēng)從所述第二風(fēng)道22流出時(shí)的溫度升高。
[0028]在鍋爐10內(nèi)，二次風(fēng)是在煤粉著火后才通入的，由于高溫火焰的粘度很大，因此，二次風(fēng)必須以很高的速度才能穿透火焰，以增強(qiáng)其中的氧氣與焦碳粒子表面的接觸和混合，由于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入鍋爐10的二次風(fēng)的量是一定的，因此，通過提高通入鍋爐10中的二次風(fēng)的溫度能夠使得二次風(fēng)的體積膨脹，增大進(jìn)入鍋爐10中的速度，促進(jìn)氧氣與煤粉的接觸和燃燒，改善著火延遲、火焰長度較小等現(xiàn)象，同時(shí)，由于二次風(fēng)的溫度得到了提升，因此，鍋爐10內(nèi)火焰的溫度不會(huì)因二次風(fēng)的通入而明顯降低，由此保證了鍋爐10內(nèi)著火的穩(wěn)定性和燃燒溫度，同時(shí)促進(jìn)煤粉完全燃燒，提高燃燒效率?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要來控制二次風(fēng)通過第二風(fēng)道后溫度提升后所達(dá)到的溫度，本發(fā)明對此并不加以限制。
[0029]下面將結(jié)合圖2詳細(xì)描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在進(jìn)行詳細(xì)的描述之前，首先要說明的是，在本發(fā)明中，煙氣從鍋爐10中流出并進(jìn)入主煙道，通過除雜裝置除去其中的S02、NOx和顆粒物等，還可以有選擇地除去煙氣中的水分，因此，煙氣可以通過任意合適的脫硫裝置、脫硝裝置、除塵裝置、干燥裝置，以將上述成分除去。在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，采用圖2中所示的順序?qū)煔庵械腟02、N0x和顆粒物(還可以包括水分)等依次除去:煙氣在主風(fēng)道上依次經(jīng)過脫硫裝置11、除塵器13、GGH14、脫硫裝置15。在用于富氧干循環(huán)燃燒的煙風(fēng)系統(tǒng)中，煙氣還需要經(jīng)過煙氣冷凝器16以將煙氣中的水分除去，而在用于富氧是循環(huán)燃燒的煙風(fēng)系統(tǒng)中，煙氣不需要經(jīng)過煙氣冷凝器16。在圖2中所示的實(shí)施方式中，所選擇的脫硝裝置11在去除NOx時(shí)需要較高的溫度條件，因此，可以將脫硝裝置11安裝在鍋爐10的煙氣出口上。
[0030]在本發(fā)明提供的【具體實(shí)施方式】中，能夠通過多種形式提高二次風(fēng)從第二風(fēng)道22中流出時(shí)的溫度，例如，在第二風(fēng)道22上設(shè)置加熱裝置以加熱經(jīng)過第二風(fēng)道22的所述二次風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)二次風(fēng)溫度的提高。該加熱裝置可以為任意合適的形式，例如，可以是換熱器、電加熱器等。
[0031]考慮到經(jīng)濟(jì)性等因素，在本發(fā)明提供的【具體實(shí)施方式】中，優(yōu)選地，所述煙風(fēng)系統(tǒng)包括補(bǔ)償風(fēng)道20，該補(bǔ)償風(fēng)道20能夠連通所述鍋爐10的煙氣出口和所述第二風(fēng)道22，從而將來自煙氣出口的具有較高溫度的煙氣引入二次風(fēng)中，實(shí)現(xiàn)當(dāng)二次風(fēng)從第二風(fēng)道22中流出時(shí)溫度升高的目的。可以通過控制補(bǔ)償風(fēng)道20中的煙氣的速度來控制從第二風(fēng)道22中流出的二次風(fēng)的溫度，例如，在補(bǔ)償風(fēng)道20上設(shè)置送風(fēng)機(jī)。
[0032]為了使得二次風(fēng)從第二風(fēng)道22中流出時(shí)溫度均勻，第二風(fēng)道22上可以設(shè)置有風(fēng)箱27，補(bǔ)償風(fēng)道20連接于風(fēng)箱27，從而使得通過循環(huán)