[发明专利]一种基于空气中氧量浓淡分离的锅炉分级燃烧系统及分级燃烧方法

说明书

本发明涉及一种基于空气中氧量浓淡分离的锅炉分级燃烧系统及分级燃烧方法,系统包括锅炉、磨煤机以及氧气分离装置，所述锅炉的入口与磨煤机的物料出口连通，所述氧气分离装置包括浓氧量出口和淡氧量出口，浓氧量出口与锅炉连通，淡氧量出口与磨煤机的入口连通；本发明不仅能够有效防止磨煤机在运行过程中的自燃/爆炸问题，而且能够提高磨煤机出口风粉混合物的温度，有利于锅炉的稳燃，提高了设备运行的安全性和经济性；另外，煤粉燃烧过程中氧量的分级参与，有利于控制NO_X的形成。

技术领域

本发明属于燃煤发电技术领域，具体涉及一种基于空气中氧量浓淡分离的锅炉分级燃烧系统及分级燃烧方法。

背景技术

目前，电站锅炉普遍采用从大气环境中抽取空气，通过空预器加热后进入锅炉炉膛助燃或进入磨煤机中磨制煤粉后携带煤粉进入炉膛燃烧。采用低NOx燃烧器以及沿炉膛高度方向的空气分级的方法来抑制炉内NOx的生成。

磨煤机出口温度是一个反应磨煤机干燥出力、防止煤粉爆燃或爆炸的重要参数。从磨煤机出力和煤粉燃烧角度考虑，希望磨煤机出口温度尽可能维持在上限运行。磨煤机出口温度高，有利于改善锅炉炉膛燃烧条件，减少不完全燃烧损失；而且磨煤机出口温度控制值高，则磨煤机入口温度相应可维持在较高值，有利于改善磨煤机运行条件，而使磨煤机出力提高，进而提高制粉系统运行经济性；但在空气燃烧条件下，磨煤机出口温度过高受到煤粉自燃爆炸危险的限制，尤其是燃烧挥发分较高的褐煤和烟煤时，提高磨煤机运行温度会增加磨煤过程中释放可燃性气体的可能性，易引起制粉系统爆燃，磨煤机允许的工作温度较低，机组运行安全性和经济性下降。

随着国民经济的飞跃发展和技术进步，工业上对氧的需求与日俱增，应用领域不断扩大，冶金、化工、环保、机械、医药、玻璃等行业都需要大量的氧气。这一需求促进了工业气体在加工业技术质量和效率上的进步。在过去的20年中，已经开发了各种各样的制氧技术，生产氧气最有效的方法是分离空气。分离空气制氧技术的基本原理是将空气中的氧气和氮气分离，形成两股不同氧气浓度的气流。目前工业上常用的空分制氧技术主要有深冷法、变压吸附法和膜分离法，高分子膜分离制氧技术成为21世纪最具发展前景的六大新兴技术产业之一，另外电磁制氧技术逐渐成熟，逐渐进入工业性应用阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于空气中氧量浓淡分离的锅炉分级燃烧系统及分级燃烧方法，其不仅可以实现锅炉空气分级燃烧的灵活布置，而且也大大提高了磨煤机安全经济运行性能。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于空气中氧量浓淡分离的锅炉分级燃烧系统，其包括锅炉、磨煤机以及氧气分离装置，所述锅炉的入口与磨煤机的物料出口连通，所述氧气分离装置包括浓氧量出口和淡氧量出口，浓氧量出口与锅炉连通，淡氧量出口与磨煤机的入口连通。

进一步的，所述浓氧量出口的氧气浓度高于空气中的氧量浓度，淡氧量出口的氧量浓度低于空气中的氧量浓度。

进一步的，淡氧量出口的氧气浓度低于引起所述磨煤机中煤粉和/或可燃气体爆燃时气体中氧气浓度的临界值。

进一步的，所述氧气分离装置的入口通过一次风机与大气连通。

进一步的，还包括气体预热器，所述气体预热器包括入口与锅炉的出口连通的气体预热器烟气侧通道以及位于气体预热器烟气侧通道内的加热管路，进入到锅炉内的空气经加热管路进行加热。

进一步的，所述加热管路包括淡氧量一次风预热管路以及浓氧量一次风预热管路，浓氧量出口排出的气体经浓氧量一次风预热管路加热后进入到锅炉内，淡氧量出口排出的气体经淡氧量一次风预热管路加热后进入到锅炉内。

进一步的，所述浓氧量出口排出的气体进入锅炉内的位置，可根据锅炉燃烧器的不同进行调整。

进一步的，所述加热管路还包括二次风预热管路，其入口与二次风机连通，出口与锅炉的入口连通。