[发明专利]一种高氧浓度富氧煤粉分级燃烧方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤电站煤粉清洁燃烧，特别是一种高氧浓度富氧煤粉分级燃烧方法，属锅炉技术领域。 

背景技术

燃煤电站是CO₂的集中排放源，从烟气中分离与捕集CO₂是实施CO₂捕获与封存(CCS)技术的关键。目前大部分锅炉以空气作为燃料氧化剂，常规空气燃烧产生的烟气中CO₂浓度为10％～14％，其余则主要是N₂。从N₂中分离与捕集CO₂耗能巨大。而富氧燃烧技术产生烟气中的N₂含量很少，便于压缩冷却得到液态CO₂，并同时除去或回收其它污染物，如SO₂等有害气体。富氧燃烧过程中，一般利用空气制造纯氧气，然后将纯氧气与一定量的CO₂掺混供煤粉燃烧使用，因此富氧燃烧也称为O₂/CO₂气氛燃烧，此时煤粉燃烧产生的烟气经简单处理其CO₂浓度可达到90％以上。而与O₂掺混的CO₂则取自煤粉燃烧产生烟气的一部分，也就是说烟气中一部分是利用循环风机回输利用，其余部分则压缩存储起来。由于煤燃烧产生的烟气中含有水蒸汽(一般在15％以上)，因此O₂/CO₂气氛燃烧过程中，助燃气体主要含有O₂、CO₂、H₂O。现有的富氧燃烧技术中助燃气体中O₂一般占30％左右，在这一条件下，由于助燃气体中O₂比例小，需要的循环烟气量大，烟气循环风机电耗也比较大，锅炉运行费用较高。由于现有的富氧燃烧技术烟气中CO₂比例远高于空气燃烧条件下烟气中CO₂比例，因此理论燃烧温度略低于空气燃烧条件。提高助燃气体中O₂的比例，可降低循环烟气量，从而有效减少烟气循环风机电耗。但在当前燃烧方式下，由于煤粉需由助燃气体输送至锅炉进行燃烧，若循环烟气量过少，将导致煤粉输送气体中氧浓度过高，易造成导致煤粉输送管内发生煤粉自燃甚至爆燃。 

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种可有效减少烟气循环风机电耗、理论燃烧温度较高的高氧浓度富氧煤粉分级燃烧方法及装置。 

本发明所称问题是由以下技术方案解决的： 

一种高氧浓度富氧煤粉分级燃烧方法，其特别之处是：它以多级串联炉膛的锅炉作为燃烧装置，所述多级串联炉膛为三级，分别称为第一炉膛、第二炉膛和第三炉膛；燃烧过程将煤粉总量及O₂总量的15％～20％、28％～33％、47％～57％分别投入到第一、第二、第三炉膛，所有再循环烟气抽回至第一炉膛，其中，再循环烟气占烟气总量的15％～23％，投入第一炉膛O₂中按照O₂总量的7％～9.6％与再循环烟气掺混输送煤粉，其余燃烧所需氧气直接送入第一炉膛；第一炉膛燃烧所产生烟气的46％～50％由风机引出，冷却至120℃～150℃，再与O₂总量的6％～7％混合后输送第二炉膛燃烧用煤粉，投入第二炉膛的其余燃烧所需氧气直接送入第二炉膛，第一炉膛燃烧产生的其余烟气则直接流入第二炉膛；第二炉膛燃烧产生烟气中的46％～50％由风机引出，冷却至120℃～150℃，再与O₂总量的8％～10％混合后输送第三炉膛燃烧用煤粉，投入第三炉膛的其余燃烧所需氧气直接送入第三炉膛，第二炉膛燃烧产生的其余烟气则直接流入第三炉膛。