[发明专利]燃气锅炉天然气-水蒸气预混燃烧与烟气余热梯级回用系统及其方法

说明书

本发明公开了一种燃气锅炉天然气‑水蒸气预混燃烧与烟气余热梯级回用系统及其方法，该系统包括燃烧器、设置在燃烧器上方的炉膛、环绕炉膛设置的盘管式换热器、空气预热器、烟气冷凝器以及混合器；燃烧器顶部的燃料出口与炉膛底部的燃料进口连通，炉膛顶部的排烟气口与空气预热器底部的烟气进口连通，空气预热器顶部的烟气出口与烟气冷凝器顶部的进烟口连通，烟气冷凝器底部的出烟口与混合器的第一进口连通；空气预热器的高温富氧空气出口与换热器的富氧空气进口连通，换热器的富氧空气出口与混合器的第二进口连通；混合器的混合气出口与燃烧器的混合气进口连通。本发明的系统可以提高烟气余热利用率和燃气锅炉的燃烧效率，降低污染物的排放量。

技术领域

本发明涉及燃气锅炉烟气余热回用的领技术领域，具体涉及一种燃气锅炉天然气-水蒸气预混燃烧与烟气余热梯级回用系统及其方法。

背景技术

高燃烧效率、低污染是未来能源利用的发展方向。世界各国普遍把开发和利用天然气及非石化能源作为主攻方向，着力形成清洁、优质、高效的能源供应体系。为响应“煤改气”的号召，燃气锅炉成为主要供热形式之一，其排烟热值高，回用利用烟气的显热和潜热可有效提高系统的热能利用率。当前，传统燃气锅炉集中供热技术主要存在以下问题亟待解决：燃烧效率较低，热损失大，CO₂捕集难度高以及排放NO_x、Soot等污染物不达标等。

燃气锅炉热损失主要为排烟热损失、锅炉散热损失及燃料不完全燃烧热损失，其中排烟热损失所占份额最大。普通燃气锅炉排烟温度一般为130℃～250℃，此温度下烟气中的水蒸气处于过热状态，随排烟带走的水蒸气的气化潜热约占天然气低位发热值的10％左右，若不对烟气余热加以回用而直接排放会造成能源浪费和环境污染。同时，为了实现CO₂的捕集、运输和埋存，也需要将富氧燃烧锅炉排除的烟气维持在较低温度(约30℃)。然而，运用现有的锅炉余热回用技术保持烟气温度为70～75℃，远远达不到CO₂捕集的温度要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种燃气锅炉天然气-水蒸气预混燃烧与烟气余热梯级回用系统及其方法，该系统可以提高烟气余热回用率和燃气锅炉的燃烧效率，降低污染物的排放量。

为实现上述目的，本发明所设计的一种燃气锅炉天然气-水蒸气预混燃烧与烟气余热梯级回用系统，包括燃烧器、设置在燃烧器上方的炉膛、环绕炉膛设置的盘管式换热器、空气预热器、烟气冷凝器以及混合器；

所述燃烧器顶部的燃料出口与炉膛底部的燃料进口连通，所述炉膛顶部的排烟气口与空气预热器底部的烟气进口连通，所述空气预热器顶部的烟气出口与烟气冷凝器顶部的进烟口，所述烟气冷凝器底部的出烟口与混合器的第一进口连通；

所述空气预热器上设置有低温富氧空气进口和高温富氧空气出口，所述空气预热器的高温富氧空气出口与换热器的富氧空气进口连通，所述换热器的富氧空气出口与混合器的第二进口连通；所述混合器的混合气出口与燃烧器的混合气进口连通；

所述烟气冷凝器上设置有冷水进口和热水出口，所述烟气冷凝器的热水出口与换热器的热水进口连通，所述换热器的水蒸气出口与燃烧器的水蒸气进口连通，所述水蒸气出口与燃烧器的水蒸气进口之间的管路上设置有与上游管网连通的天然气进口。

上述技术方案中，还包括压缩机和烟气冷却器，所述压缩机的进口通过支路与烟气冷凝器的出烟口连通，所述压缩机的出口与烟气冷却器的气体进口连通，所述烟气冷却器的气体出口与CO₂捕集装置连接。

上述技术方案中，所述空气预热器的底部设置有用于清除沉积的烟黑杂质的清灰口；所述烟气冷凝器的底部设置有用于供冷凝水排出的排出口。

上述技术方案中，所述空气预热器的高温富氧空气出口与换热器的富氧空气进口之间的管路上设置有第一流量控制阀。