[发明专利]一种循环流化床增压富氧煤燃烧装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种循环流化床增压富氧煤燃烧装置及其应用，属于洁净煤燃烧技术和流化床燃烧技术领域。

背景技术

我国一次能源以煤炭为主的基本格局在短期内难以改变，推动煤炭清洁高效开发利用是我国能源转型发展的立足点和首要任务，现有洁净煤技术均着重于对常规硫氮污染物进行减排，而对于燃煤过程的碳产物缺乏有效控制方法。在应对气候变化，大力降低二氧化碳排放量的国际背景下，将燃煤过程二氧化碳减排与现有洁净煤技术相结合，实现高效、低污染、低碳的煤燃烧技术是必然的发展方向。

富氧燃烧捕集CO₂是燃煤电厂CO₂捕集技术的主要发展方向之一。富氧燃烧捕集CO₂技术主要包含三个单元：空分制氧单元、燃烧系统单元、CO₂纯化压缩单元。该技术通过空气压缩分离脱除N₂,使用高浓度氧气替换常规空气参与煤燃烧过程，进而产生含高浓度CO₂的烟气，通过净化处理后，在CO₂压缩单元中中采用深冷等方式将CO₂进一步纯化压缩，最终实现零碳排放。然而，这三个基本单元中，空分制氧过程和CO₂压缩过程均在高压下运行，升压需消耗大量厂用电，而燃烧系统单元通常为常压运行，整个系统压力经历升高——降低——升高，造成严重的能量损失。所以，提高燃烧单元压力是解决该问题的有效途径。

近年来，围绕加压富氧燃烧技术开展了许多研究，但涉及核心反应装置的报道却很少：专利CN 106062151 A报道了一种加压富氧燃烧方法，其内容基本围绕减少粉尘进行描述，并未涉及具体反应装置。专利CN 103076361 A报道了一种煤粉加压富氧燃烧沉降炉实验装置，但内容仅局限于通过沉降炉进行煤粉燃烧特性和污染物生成特性研究。专利CN 101761915 A 报道了一种高压富氧燃烧流化床联合循环发电系统,描述了整个系统从空分制氧、锅炉燃烧与换热、高压燃气轮机做功，直到烟气捕集CO₂的整个过程，但未涉及核心反应器流化床燃烧装置的结构和燃烧方法。专利CN 101539037提供了一种增压流化床联合循环发电捕捉二氧化碳的方法，同样的，其未对反应器部分进行描述。专利CN 101372635 A报道了一种高密度增压流化床煤气化装置及方法，该装置适用于煤气化，并未涉及增压富氧煤燃烧过程。国内外已发表的文献，均是针对增压鼓泡流化床进行研究，并且缺少对包括进料排渣等辅助部分在内的整个装置及运行过程的详细描述。

因此，开发出符合我国国情、具有独立知识产权的增压富氧煤燃烧装置和方法，既保证燃煤过程的高效性，又可同时满足低污染、低碳排放，对实现我国煤炭资源真正高效清洁利用，以及环境保护，减低温室效应都具有重要意义。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种循环流化床增压富氧煤燃烧装置及其应用，旨在解决煤增压燃烧时的压力控制、富氧气氛配置、带压连续进料/排渣等实际问题，实现煤颗粒在流化床内增压富氧条件下的高效清洁燃烧。

技术方案：本发明提供了一种循环流化床增压富氧煤燃烧装置，该装置主要包括压力进料系统Ⅰ、流化床燃烧反应系统Ⅱ、压力排渣系统Ⅲ和压力壳Ⅳ四个部分，其中，前三个系统均置于压力壳Ⅳ之内；

所述压力进料系统Ⅰ自上而下依次分别为加料入口D、补压气体入口C、压力料斗、进料阀、进料转子及进料电机、进料管；其中，加料入口D设置在压力料斗正上方，补压气体入口C设在压力料斗上端，压力料斗的出口通过进料阀与由进料转子和进料电机组成的进料控制装置入口相连，进料控制装置出口端的进料管则与竖直方向成40度角连接至流化床燃烧反应系统Ⅱ；