[发明专利]一种热半焦直接燃烧系统及方法

说明书

本发明涉及一种热半焦直接燃烧系统及方法，利用气体输送系统将热半焦输送至预热式燃烧器，制氧系统将纯氧或者富氧空气供入预热式燃烧器作为底部流化风，通过调节制氧系统所供气体中的氧含量保证预热式燃烧器将热半焦预热至800～1100℃，预热产生的高温燃料通过高温燃料喷嘴进入锅炉中进行燃烧。可用于热半焦直接输运和高效、低NO_X燃烧。

技术领域

本发明涉及燃烧技术领域，特别是一种热半焦直接燃烧系统及方法。

背景技术

煤热解产品半焦作为高品位洁净燃料燃烧发电，是实现煤炭清洁高效梯级利用的重要组成部分。随着我国煤化工行业的快速发展，目前有大量这类燃料亟待实现燃烧利用。煤热解产生的大量的粉状半焦，粉状半焦温度约为500～600℃。这类半焦目前一般通过喷水降温后再进行烘干利用，这一过程消耗了大量的水并产生了废水，降温的同时造成了热量的损失，而湿半焦的烘干造成能源的消耗和扬尘的污染。另外，半焦的挥发分含量很低，实现清洁高效燃烧难度很大，通常存在着火稳燃困难、燃尽率低、NO_X排放高等问题。目前没有可以直接燃烧利用热半焦的技术见诸报道，因此，开发一种能够直接燃烧热半焦的技术是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种热半焦直接燃烧系统及方法，可用于粉状热半焦直接输运和高效、低NO_X燃烧，实现热半焦的直接利用，避免热量的损失。

本发明的技术方案如下：

根据本发明的一个方面的实施例，提出了一种热半焦直接燃烧系统，包括气体输送系统、制氧系统、预热式燃烧器、高温燃料喷嘴和锅炉。

本发明提供的热半焦直接燃烧方法是，利用气体输送系统将热半焦输送至预热式燃烧器，制氧系统将纯氧或者富氧空气供入预热式燃烧器作为底部流化风，通过调节制氧系统所供气体中的氧含量保证预热式燃烧器将热半焦预热至800～1100℃，预热产生的高温燃料通过高温燃料喷嘴进入锅炉中进行燃烧。

气体输送系统中利用N₂或者烟气等惰性气体代替空气进行热半焦的输送，防止热半焦在输送过程中发生燃烧或者爆炸。为保证热半焦的输送的更加顺利，惰性气体携带热半焦在送粉管道内的速度选择为15～40m/s。热半焦被惰性气体携带进入预热式燃烧器的底部。

流化风通过流化风管及布风装置进入预热式燃烧器，预热式燃烧器中装有粒径为0.1～1mm的石英砂或氧化铝小球作为床料，床料的厚度约为300～500mm。流化风中氧含量及流化风量需要根据预热式燃烧器的温度进行调整，保证预热式燃烧器的温度稳定在800～1100℃。由于半焦为热半焦，温度达到500～600℃，因此在预热燃烧器中为了将半焦加热到800～1100℃所需氧气量与常规冷半焦和冷煤粉相比会有所减少。流化风量之中的氧气量占热半焦完全燃烧理论氧气量的5～15％，热半焦与炽热的床料掺混后在缺氧的环境下发生燃烧和气化反应，释放部分热量维持床料的温度，同时生成高温的焦炭和煤气，统称为高温燃料。预热式燃烧器直径根据流化风和送粉风的风量进行设计，保证预热式燃烧器中流化速度为1.5～5m/s。在预热式燃烧器中生成的高温燃料将由烟气携带从高温燃料喷嘴喷出，进入煤粉锅炉，进行燃烧。热半焦的预热温度可以通过调整给料量、流化风和送粉风量在800～1100℃的范围内灵活调节。

本发明提供的热半焦直燃方法是一种自预热直燃方法，预热热半焦的热量全部由热半焦自身提供。热半焦进入预热式燃烧器中与炽热的床料接触，由于含氧气体占煤粉燃烧理论氧气量的5～15％，热半焦将发生部分的燃烧和气化反应，放出热量，维持床料的温度。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明中热半焦直接进行燃烧，解决了热半焦的利用问题，减少了半焦冷却产生的污水和损失的热量，提高了能源利用率；