[发明专利]一种微富氧燃烧W火焰锅炉及CO2减排系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种微富氧燃烧W火焰锅炉及CO₂减排系统，尤其是涉及微富氧燃烧和以无烟煤或低挥发份煤为主要燃料的W火焰锅炉及CO₂减排系统，属于锅炉设计技术领域。

背景技术

以煤为主要能源的电力生产中CO₂的排放占所有人类活动中CO₂排放总量的25％左右，是CO₂最大的单点排放源。常规煤粉锅炉空气助燃燃烧的排烟中CO₂的浓度只有13％～15％，这给CO₂的分离与捕捉带来很大的技术和经济难题。富氧燃烧技术，也称作O₂/CO₂燃烧技术，为组织煤粉在O₂和CO₂的混合气中燃烧，可以大幅度的提高排烟中CO₂的浓度(脱水后CO₂的浓度能达到95％以上)，大大简化了CO₂的回收成本和难度。N₂的含量很少，便于压缩冷却得到液态CO₂，同时去除、回收其它污染物，如SO₂等有害气体。因此，越来越多的国家都相继展开了富氧燃烧技术的技术经济性研究。目前，国内外在富氧燃烧领域技术已经开展了大量卓有成效的工作，积累了相当数量的科学试验数据。

在我国的煤炭资源储蓄中，无烟煤的储量占到总储量的13％。依据我国目前的燃烧政策和能源利用情况，电站锅炉主要然用煤种为无烟煤、贫煤、劣质煤等低反应、劣质煤种，燃烧无烟煤的电站约占总数的24.2％。

W火焰锅炉综合了强化无烟煤燃烧的各种措施，非常适合于燃烧无烟煤，在西方是燃烧劣质煤尤其是低挥发份劣质煤的典型锅炉燃烧技术。美国的CE公司、FW公司、英国的Babcock公司、法国的Stein公司、德国的MAN公司等公司对于劣质煤，特别是低挥发份的无烟煤，大都倾向于采用W火焰燃烧技术，认为V_daf低于10％的煤必须采用W型火焰锅炉。W火焰燃烧技术也是我国目前燃用低挥发份煤应用最为广泛的技术之一。

目前，虽然对富氧燃烧技术已经进行了大量的科学研究和试验，但绝大多数相关研究均是针对烟煤等常规煤种，而对于采用富氧技术燃烧无烟煤或低挥发分煤种的研究则很不充分。作为燃烧无烟煤或低挥发分煤种主力机组的W火焰锅炉仍然未能考虑CO₂的收集、减排问题。

发明内容

本发明所要解决的是W火焰锅炉减排，以及CO₂收集的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种微富氧燃烧W火焰锅炉及CO₂减排系统，其特征在于，无烟煤或低挥发分煤在助燃剂的气氛中经磨煤机从炉拱一次风管道进入W火焰锅炉炉膛内充分燃烧，所形成的烟气通过主烟道经过换热区及气-气换热器降温后，依次经过除尘器、除水装置分别除去烟气中的灰分和水分，随后烟气分为两股，第一股烟气依次进入脱硫装置、CO₂回收装置，第二股烟气从炉膛出口烟窗或大屏底部通入炉膛作为再循环烟气；烟气在气-气换热器中同时加热空气和从锅炉外部空气中分离出来的纯氧气，经加热后的空气分为三股，氧气分为两股，第一股氧气与第一股空气混合后经磨煤机进入炉拱一次风管道，第二股氧气与第二股空气混合后进入炉拱二次风管道，第三股空气通入前后墙二次风管道。

优选地，所述的助燃剂为空气、氧气的混合气体，氧气与空气的体积比为1∶6～1∶10。

优选地，所述的换热区包括从炉膛出口烟窗依次连接的过热器、再热器及省煤器。

优选地，通入所述炉拱一次风管道的气体中氧气的体积百分比为50％～80％。

优选地，通入所述前后墙二次风管道的气体均为空气。

优选地，所述第二股烟气的体积量为同等量无烟煤或低挥发分煤在纯空气中燃烧时所产生烟气体积量的0％～15％。

优选地，所述的炉膛生成烟气中的CO₂的体积比为25％～35％。

优选地，所述第一股烟气中的CO₂通过CO₂回收装置脱除回收，CO₂回收装置中的回收方法为物理或化学吸附技术，第一股烟气中的剩余气体排入大气。

优选地，所述炉膛上的炉拱一次风管道和炉拱二次风管道在炉拱上沿炉膛宽度方向间隔布置。