[发明专利]一种流化床载氧体辅助富氧燃烧系统及方法

说明书

本发明公开了一种流化床载氧体辅助富氧燃烧系统及方法，包括氧气罐、流化床炉膛、旋风分离器、引风机、循环风机和储气罐；氧气罐与风室相连通，燃烧床上铺设载氧体床料和燃料；炉膛空腔顶部的烟气出口与旋风分离器相连通；旋风分离器底部通过下降管和返料阀与燃烧床相连通；旋风分离器顶部设置分离气体出口，该分离气体出口分别与引风机和循环风机的进风口相连通；引风机的出风口与储气罐相连通；循环风机的出风口分别通过气管与返料阀和风室的进气口相连通。本发明采用载氧体作为床料，通过载氧体携带和释放氧的方式调控煤燃烧，提高炉膛热量分布均匀性，保障设备稳定运行，克服了现有流化床富氧燃烧下氧气分布不均等难以处理的难题。

技术领域

本发明涉及煤燃烧技术领域，特别是一种流化床载氧体辅助富氧燃烧系统及方法。

背景技术

能源是推动我国经济高质量发展的动力源，我国能源结构以煤为主的格局在短时间内不会发生根据性改变，其中，燃煤电站仍将是我国电力的主体来源。提高燃煤效率，实施燃煤碳捕集、封存和利用，对实现我国碳减排目标，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系具有极其重要的意义。流化床富氧燃烧主要是利用空气分离获得的纯氧替代空气与循环烟气混合后进入流化床炉膛与燃料（煤、生物质等）组织燃烧，生成的烟气经冷凝后CO₂体积分数可达90%以上，实现燃煤碳捕集。流化床富氧燃烧具有相对成本低、风险低等优势，是当前最具实施条件的燃煤碳捕集方式。

近年来，国内外学者研究并开发了应运于现存燃煤电站改造的常压流化床富氧燃烧技术，和针对新建燃煤电站的增压流化床富氧燃烧技术。常压和增压流化床富氧燃烧研究显示：富氧气氛下二氧化碳代替氮气后，氧气的扩散速率和气体比容热的改变及气化反应的增强导致了燃料燃烧速率降低、气体和固体不完全燃烧损失增加，富氧气氛下氧气的体积浓度需提高至24-30%才可保障燃料燃烧效率；同时提高氧气浓度还可减小炉膛体积，减少烟气循环量，显著降低建设及运行成本。富氧气氛下提高氧气浓度已经成提升流化床富氧燃烧电站经济性的首选方式。但是，富氧燃烧条件下氧气浓度提高后，受燃料颗粒扩散速率的制约，燃料颗粒和氧气在时间与空间上得不到充分的混合，极易引起流化床燃烧室局部氧气浓度过高、超温，从而引发灰熔融、结焦、积灰、不完全燃烧增加等众多影响流化床锅炉安全、高效运行的现象发生。

这一不足也从极大限制了流化床富氧燃烧商业化进程，不利于国家二氧化碳减排目标的实现。

因此，流化床富氧燃烧条件下，如何在保证燃料燃烧效率的同时，保障流化床锅炉安全、高效、稳定的运行是当前流化床富氧燃烧技术发展所面临的重大挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种流化床载氧体辅助富氧燃烧系统及方法，该流化床载氧体辅助富氧燃烧系统及方法采用载氧体作为床料，通过载氧体携带和释放氧的方式调控煤燃烧，提高炉膛热量分布均匀性，保障设备稳定运行，克服了现有流化床富氧燃烧下氧气分布不均等难以处理的难题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种流化床载氧体辅助富氧燃烧系统，包括氧气罐、流化床炉膛、旋风分离器、引风机、循环风机和储气罐。

流化床炉膛包括从下至上依次布设的风室、燃烧床和炉膛空腔。

氧气罐通过气管与风室相连通，燃烧床上铺设有载氧体床料和燃料；炉膛空腔顶部设置烟气出口，该烟气出口通过管道与旋风分离器的进料口相连通。

旋风分离器底部与下降管相连通，下降管底部与返料阀相连接，返料阀通过管道与燃烧床相连通。

旋风分离器顶部设置分离气体出口，该分离气体出口分别通过气管与引风机和循环风机的进风口相连通；引风机的出风口通过气管与储气罐相连通。

循环风机的出风口分别通过气管与返料阀和风室的进气口相连通。