[发明专利]一种循环流化床富氧催化燃烧节能方法与装置

说明书

本发明属于热能工程技术领域，具体为一种适用循环流化床富氧催化燃烧节能方法与装置。本发明将富氧燃烧与催化燃烧相结合；采用常温空分技术，直接自空气中制取纯度为23～60%的富氧空气；将催化剂溶解进入水溶液，以制取的富氧空气作为气源，将催化剂溶液喷射并雾化后送入管道，与播煤风随燃料流一起进入循环流化床，行富氧催化燃烧。本发明装置包括：氧提取装置，催化剂溶解、搅拌、加压装置，富氧喷射雾化装置，循环流化床；本发明本质是向“氧”要能量，而不是向“碳、甲烷、油”等燃料要能量；并大幅降低氧源的流量、纯度要求，大幅降低氧气设备的投资及其运行维护保养费用，尤其是降低制氧设备的能源消耗，具有重大经济效益。

技术领域

本发明属于热能工程技术领域，具体涉及一种适用循环流化床富氧催化燃烧节能方法与装置。

背景技术

富氧，已广泛应用于各种燃油、燃气、燃煤窑炉(玻璃、水泥、陶瓷)、各种锅炉、加热炉、焚烧炉、热媒炉、热风炉、冶炼炉、航空发动机、船舶发动机等助燃节能与环保；但迄今为止，在大部分富氧燃烧节能改造实践中，大都采取建设一套独立的氧气系统为炉窑系统提供氧源(典型的，有采用膜分离方法、吸附分离方法、深冷空分方法等直接自空气中制取氧气的方法)，并将该制取的氧源直接或经混合空气形成富氧空气送入炉窑进行富氧燃烧，主要因：

(1)提高燃料燃烬率；

(2)提高升温速率，改善炉内火焰的热传递效率，提高热量利用率；

(3)减少燃料热损失，减少过剩空气系数，提高了热效率；

(4)降低燃料燃点温度，获得更宽泛的燃料选择范围；

而取得节能效益，但这种方法的投资巨大、氧气设备的建造周期长，设备管理、维护成本高，高纯度富氧还有一定的安全隐患，尤其制氧本身的运行能耗较高，在一定程度上制约着该技术路线的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能耗省、成本低、安全性好的适用于循环流化床的富氧催化燃烧节能方法与装置。

本发明提供的循环流化床富氧催化燃烧节能方法，将富氧燃烧与催化燃烧相结合；采用常温空分技术，直接自空气中制取适中纯度(23～60％)的富氧空气；将催化剂溶解进入水溶液，用于激发单线态氧；以空气或者制取的富氧空气作为气源，将催化剂溶液喷射并雾化后送入管道，与播煤风随燃料流一起进入循环流化床，进行富氧催化燃烧。本发明可广泛适用循环流化床的节能改造：

本发明方法，优选以常温空分方法，直接自空气中制取23～60％的富氧空气，其压力保持60～300KPa(表压)；更优选的，采用常温空分方法，利用原工厂压缩空气经过膜分离器分离23～60％的富氧空气，并将废气(主要是氮气，差压仅0.6bar，并不影响原使用用途)送回原压缩空气管网，其富氧压力可保持30～200KPa(表压)。

本发明方法，所述催化剂优选采用水溶性金属卟啉类催化剂，激发单线态氧。

本发明方法，所述催化剂优选采用水溶性铈基稀土催化剂，激发单线态氧。

本发明方法，不排除直接使用空气作为气源，但优选采用富氧作为气源，将前述水溶性金属卟啉类催化剂或水溶性铈基稀土催化剂配成的溶液喷射进入循环流化床的播煤风随燃料流直接进入循环流化床进行富氧催化燃烧。

基于上述方法的循环流化床富氧催化燃烧节能装置，见图2所示；包括：氧提取装置1，催化剂溶解、搅拌、加压装置2，富氧喷射雾化装置3，循环流化床锅炉4；其中：