[发明专利]循环流化床富氧燃烧装置及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种循环流化床富氧燃烧装置及其运行方法，属于锅炉制造及节能环保工程的技术领域。

背景技术

二氧化碳因具有温室效应被普遍认为是导致全球气候变暖的重要原因之一，化石能源的利用是大气中最重要的CO₂来源，如果将全球温室气体排放量按行业统计，发电行业是最大的排放源。而燃煤发电又是发电行业中CO₂排放的最主要来源，全球发电行业燃煤发电占40%。全球有大量的化石燃料电厂在运行，这就需要找到一种针对化石燃料发电的CO₂减排解决方案。因此，国际社会在《联合国气候变化框架公约》基础上对全球气候变化问题进行了广泛合作。缔约国于1997年签定的《京都议定书》设定了主要工业化国家减少温室气体排放的目标。降低CO₂排放从此成了全球应对气候变化共同努力的目标。

富氧燃烧是在现有电站锅炉系统基础上，富氧燃烧系统是用纯氧或富氧代替空气作为化石燃料燃烧的氧化介质，燃烧产物主要是CO₂和水蒸气，另外还有多余的氧气以保证燃烧完全，以及燃料中所有组成成分的氧化产物、燃料或泄漏进入系统的空气中的惰性成分等。经过冷却水蒸汽冷凝后，烟气中CO₂含量在80% ~98%之间。这样高浓度的CO₂经过压缩、干燥和进一步的净化后进行利用或存储，从而以较小的代价冷凝压缩后实现CO₂的永久封存或资源化利用，较为容易实现大规模化CO₂富集和减排，并且由于这种新型燃烧方式与现有电站燃烧方式在技术具有良好的承接性，也容易被电力行业接受。

现有的富氧燃烧装置存在CO₂大量排放等问题，导致CO₂捕集率低的问题，同时，大量烟气直接排放之后，造成资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环流化床富氧燃烧装置及其运行方法，能够改善现有技术存在的不足，采用中温烟气作为一次风和二次风，分别进入炉膛作为再循环风，并对一次风和二次风进行分别注氧，实现注氧量的调节，同时为炉膛燃烧提供氧化剂，能够使循环流化床锅炉排出的CO₂浓度富集到80%以上，利于煤燃烧后烟气中CO₂的捕集。

本发明通过以下技术方案实现：

循环流化床富氧燃烧装置，包括风室、设置在风室上方的布风装置和设置在布风装置上方的炉膛，在所述炉膛上部连接有高温旋风分离器，在所述高温旋风分离器上部连接有受热面，在所述受热面下部连接有省煤器，所述高温旋风分离器下端通过回料器与布风装置相连接，所述省煤器下部连接有中温旋风分离器，所述中温旋风分离器依次通过一次烟气再循环风机和一次风氧注入器与风室相连接，并且所述中温旋风分离器下部依次通过二次烟气再循环风机和二次风氧注入器与布风装置相连接，所述省煤器下部依次通过烟气预热器、除尘器与引风机相连接，所述引风机远离烟气预热器一端与CO₂压缩纯化装置相连接，在所述布风装置上设置有播煤管。

通过布风装置使床料均匀流化，防止大颗粒床料沉积，避免结渣和漏渣，经过中温旋风分离器和烟气再循环风机，通过烟气再循环风机抽取中温湿烟气进行烟气再循环，中温湿烟气含有大量的水蒸气，湿烟气进入炉膛，将大量的水蒸气带入炉内，相当于向炉内增湿，提高脱硫效率。通过中温旋风分离器输出的烟气经过一次烟气再循环风机并通过一次风氧注入器注入氧气之后输入到炉膛，作为一次风；通过中温旋风分离器输出的烟气经过二次烟气再循环风机增压，并由二次风氧注入器注入氧气后作为二次风输入到炉膛。由于一次风和二次风分别注入氧气，因此可以根据需要调整注氧比例。经过炉内脱除硫氧化物的多余烟气可以直接送至CO₂压缩纯化装置进行压缩纯化，作为工业原料或封存，也可以直接经烟囱排向大气。

由于采用中温烟气注氧之后作为一次风和二次风进行再循环，为炉膛燃烧提供氧化剂，能够使循环流化床锅炉排出的CO₂浓度富集到80%以上，利于煤燃烧后烟气中CO₂的捕集；并且经过中温湿烟气参与再循环过程，湿烟气进入炉膛，能够将大量水蒸气带入炉内，相当于向炉内增湿，能够提高脱硫效率，因而尾部不需要设置专门的脱硫装置即可满足硫氧化物的排放要求，可以降低尾部设备的规模，降低成本。