[发明专利]一种富氧燃烧W火焰锅炉系统及其燃烧工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种富氧燃烧W火焰锅炉系统及其燃烧工艺，尤其是涉及以纯氧作为氧化剂并以无烟煤或低挥发分煤为主要燃料的W火焰锅炉系统及其燃烧工艺，属于锅炉燃烧技术领域。

背景技术

目前，以煤为主要能源的电力生产中CO₂的排放占所有人类活动中CO₂排放总量的25％左右，是CO₂最大的单点排放源。常规煤粉锅炉空气助燃燃烧的排烟中CO₂的浓度只有13％～15％，这给CO₂的分离与捕捉带来很大的技术和经济难题。富氧燃烧技术，也称作O₂/CO₂燃烧技术，为组织煤粉在O₂和CO₂的混合气中燃烧，可以大幅度的提高排烟中CO₂的浓度(脱水后CO₂的浓度能达到95％以上)，大大简化了CO₂的回收成本和难度。N₂的含量很少，便于压缩冷却得到液态CO₂，同时去除、回收其它污染物，如SO₂等有害气体。因此，越来越多的国家都相继展开了富氧燃烧技术的技术经济性研究。目前，国内外在富氧燃烧领域技术已经开展了大量卓有成效的工作，积累了相当数量的科学试验数据。

在我国的煤炭资源储蓄中，无烟煤的储量占到总储量的13％。依据我国目前的燃烧政策和能源利用情况，电站锅炉主要燃用煤种为无烟煤、贫煤、劣质煤等低反应、劣质煤种，燃烧无烟煤的电站约占总数的24.2％。

W火焰锅炉综合了强化无烟煤燃烧的各种措施，非常适合于燃烧无烟煤，在西方是燃烧劣质煤尤其是低挥发分劣质煤的典型锅炉燃烧技术。美国的CE公司、FW公司、英国的Babcock公司、法国的Stein公司、德国的MAN公司等公司对于劣质煤，特别是低挥发分的无烟煤，大都倾向于采用W火焰燃烧技术，认为干燥无灰基挥发分V_daf低于10％的煤必须采用W型火焰锅炉。W火焰燃烧技术也是我国目前燃用低挥发分煤应用最为广泛的技术之一。为了保证低挥发分、难着火煤种的正常着火，W火焰锅炉通常将炉膛形状设计为狭长型并敷设卫燃带，以保证炉膛局部具有较高的局部热负荷。

目前，虽然对富氧燃烧技术已经进行了大量的科学研究和试验，但绝大多数相关研究均是针对烟煤等常规煤种，而对于采用富氧技术燃烧无烟煤或低挥发分煤种的研究则很不充分。作为燃烧无烟煤或低挥发分煤种主力机组的W火焰锅炉仍然未能考虑CO₂的收集、减排问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简单、经济且能减排CO₂的富氧燃烧W火焰锅炉系统及其燃烧工艺。

为了解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是提供一种富氧燃烧W火焰锅炉系统，其特征在于：包括W火焰炉膛，尾部烟道与W火焰炉膛连接；尾部烟道中设有过热器、再热器和省煤器，气-气换热器设于尾部烟道出口处；除水装置一端通过除尘器与气-气换热器主烟道出口连接，除水装置另一端连接脱硫装置，除水装置另一端同时通过再循环烟气通道与气-气换热器再循环烟气入口连接；CO₂回收装置连接脱硫装置另一端；

气-气换热器再循环烟气输入端一侧还设有O₂输入端，气-气换热器O₂出口分为第一O₂输出管路和第二O₂输出管路，第一O₂输出管路连接气-气换热器再循环烟气输出管路，第二O₂输出管路连接气-气换热器再循环烟气输出管路和炉拱二次风管道一端；气-气换热器再循环烟气输出管路还连接磨煤机入口和前后墙二次风管道一端，磨煤机出口连接一次风管道一端，一次风管道另一端、炉拱二次风管道另一端、前后墙二次风管道另一端均连接W火焰炉膛。

优选地，所述一次风管道和炉拱二次风管道在炉拱上沿炉膛宽度方向间隔布置。

优选地，所述W火焰炉膛的下炉膛水冷壁敷设有卫燃带。