[发明专利]一种循环流化床/鼓泡流化床耦合加压富氧燃烧装置

说明书

本发明公开了一种循环流化床/鼓泡流化床耦合加压富氧燃烧装置，包括循环流化床/鼓泡流化床耦合炉膛、风室、布风板、旋风分离器、返料器、外置式换热器、埋管受热面和屏式受热面，其中炉膛采用分级给风和分级给煤，密相区布置埋管受热面，稀相区出口连接至所述旋风分离器；旋风分离器分离炉膛出口烟气中的固体物料，进入返料器及外置式换热器。本发明的装置适用于加压、高入口氧气浓度下固体燃料的燃烧，兼具鼓泡流化床和循环流化床的优点。通过在炉膛下部的鼓泡流化区布置高容积利用率的埋管受热面，能有效解决受热面布置受限的问题，并通过分级给煤、分级给风和分级返料有效控制炉温及炉内温度分布。

技术领域

本发明涉及一种循环流化床/鼓泡流化床耦合加压富氧燃烧装置，本发明涉及循环流化床燃烧技术领域，特别涉及增压循环流化床富氧燃烧技术领域。

背景技术

化石燃料的燃烧必然会产生以CO₂为代表的温室气体，大量排放的温室气体已对全球气候造成了严重影响。火电站是消费化石能源的重要行业，而我国燃煤电站装机容量在我国电站行业中的占比超过70%。因此，我国迫切需要寻找一种适用于燃煤电站的CO₂捕集技术。在现有的燃煤电站CO₂捕集技术中，富氧燃烧（又称O₂/CO₂燃烧）技术以其成熟、可靠、经济性好等优点受到广泛关注，燃煤富氧燃烧技术分流化床富氧燃烧技术和煤粉炉富氧燃烧技术两类。富氧燃烧是利用空气分离所获得的O₂和部分循环烟气来代替空气与燃料组织燃烧，通过大幅提高排烟中CO₂的浓度来实现CO₂捕集的技术。同时，由于富氧燃烧技术用循环烟气取代空气中的氮气，因此燃料燃烧过程中产生的NOx全部来自于燃料氮，几乎不会产生热力型和快速型NOx，可从源头上降低NOx的排放。

近年来，随着富氧燃烧技术研究的不断深入，已取得了许多阶段性的进展，炉膛入口平均氧浓度由第一代的25%-28%发展至超过50%，但在工程应用等方面还存在诸多问题和挑战。氧浓度的升高减少了再循环烟气量，使循环风机的能耗下降，但也导致循环烟气带出炉膛的热量减少，炉膛体积和截面积减小，受热面布置的难度增加。另外，第一代富氧燃烧技术均采用常压燃烧方式，炉膛运行压力与空气分离装置和CO₂纯化压缩装置之间的压力变化也会消耗大量能量。采用增压富氧燃烧技术，使炉膛的运行压力适当提高，不但能够部分减少因上述压力变化而造成的能量损失，而且增压提高了水蒸气的冷凝温度，并因此能够更高效利用水蒸气冷凝释放的潜热，从而提高电站效率。因此发展增压富氧燃烧技术成为主流趋势。但采用增压富氧燃烧技术使得炉膛体积进一步减少，受热面布置和炉膛温度控制的问题更加突出，严重制约了增压富氧燃烧技术，特别是增压循环流化床富氧燃烧技术的推广和商业化应用。

为解决增压循环流化床富氧燃烧技术受热面布置和炉膛温度控制困难的突出问题，本发明提出了一种创新性的循环流化床/鼓泡流化床耦合加压富氧燃烧装置，该装置采用了燃料分级给料技术、循环灰分级返料技术和炉膛分级配风技术，并将循环流化床和鼓泡流化床有机耦合，能有效地控制炉膛燃烧份额分布和炉内温度分布，此类技术还未见报道。

发明内容

针对现存技术的局限，本发明提出一种增压循环流化床/鼓泡流化床耦合加压富氧燃烧装置。该装置结合鼓泡流化床的优点，在其下部增设埋管受热面，有效解决增压循环流化床富氧燃烧受热面布置困难的问题。同时采用分级配风、分级给煤和循环灰分级返料的技术以此控制炉膛燃烧份额分布及炉膛温度分布。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：