[发明专利]一种通过化学链空分实现半焦低NOx

摘要

本发明公开了一种通过化学链空分实现半焦低NOx掺烧的电站系统与方法，主要包括增氧高温还原性燃烧、化学链空气分离和半焦预热系统，可实现半焦类低挥发分燃料在电站锅炉中与煤大比例、低NOx和高效混燃，显著提高电厂的经济和环保效益。选用优化的金属载氧体，利用化学链空气分离原理制得的纯氧，通过主燃区二次风或墙式风喷口送入炉膛，保证主燃区过量氧气系数低于0.8，创造还原性的高温增氧区。利用化学链空分装置得到高温贫氧空气来预热半焦燃料，提高入炉温度，解决其燃烧困难的问题；燃尽风采用高氧浓度空气或纯氧以提高燃料的燃烧效率。还原反应器产生的氧气由汽轮机抽汽携带并通过电厂低压加热器冷凝分离，大大降低了空分系统的能耗。

主权项

1.一种通过化学链空分实现半焦低NO_x掺烧的电站系统，其特征在于，包括锅炉本体(1)，省煤器(2)，空气预热器(3)，化学链氧化反应器(4)，氧化态氧载体(5)，化学链还原反应器(6)，还原态氧载体(7)，汽轮机高压缸(8)，汽轮机中低压缸(9)，发电机(10)，凝汽器(11)，低压加热器(12)，氧气分离器(13)，除氧器(14)、高压加热器(15)，半焦给粉系统(16)，旋风预热分离器(17)，烟煤给粉系统(18)，烟煤燃烧器(19)，主燃区二次风或墙式喷口(20)，预热半焦燃烧器(21)，预热产物燃烧器(22)，燃尽风喷口(23)，以及自下而上布置在炉膛内的主燃区、预热产物燃烧及NO_x还原区和燃尽区；其中，省煤器(2)和空气预热器(3)安装在锅炉本体(1)的尾部烟道内；工作时，经空气预热器加热之后的部分热空气通入化学链氧化反应器(4)将还原态氧载体(7)氧化为氧化态氧载体(5)，并产生高温贫氧空气；氧化态氧载体(5)送入化学链还原反应器(6)在蒸汽环境下释放高浓度氧气，转化为还原态氧载体(7)循环利用，送入化学链还原反应器(6)的过热蒸汽通过汽轮机中低压缸(9)抽汽产生；化学链还原反应器(6)产出的含有高浓度氧气的过热蒸汽送入低压加热器(12)通过与冷凝水换热后蒸汽被冷凝，通过氧气分离器(13)分离出高浓度氧气和冷凝水，冷凝水送入低压加热器(12)之前管路进入汽水循环系统；分离得到的纯氧通入空气预热器(3)中加热后通过主燃区二次风或墙式喷口(20)和燃尽风喷口(23)喷入炉膛；经空气预热器(3)加热的另一部分空气作为一次风和二次风，其中部分一次风通过烟煤给粉系统(18)携带烟煤煤粉经由烟煤燃烧器(19)送入炉膛燃烧，部分一次风携带旋风预热分离器(17)分离得到的预热半焦粉末通过预热半焦燃烧器(21)送入炉膛主燃区，二次风通过主燃区二次风或墙式喷口(20)喷入炉膛；化学链氧化反应器(4)得到的部分高温贫氧空气携带由半焦给粉系统(16)制得的半焦粉末进入旋风预热分离器(17)中反应的得到预热半焦和预热产气，其中预热产气携带部分超细半焦粉末通过预热产物燃烧器(22)送入炉膛NO_x还原区进行燃烧利用；锅炉产生蒸汽依次通过汽轮机高压缸(8)，汽轮机中低压缸(9)做功，带动发电机(10)发电，做工后的蒸汽依次通过凝汽器(11)、低压加热器(12)、除氧器(14)、高压加热器(15)和省煤器(2)之后送入炉膛加热产生高温蒸汽，循环做功利用。