[发明专利]一种布朗气催化助燃的燃煤电站掺烧半焦的系统和方法

说明书

本发明公开了一种布朗气催化助燃的燃煤电站掺烧半焦的系统和方法。本发明对低阶煤热解半焦和烟煤进行混燃，通过夹心风的方式将布朗气布置在一次风喷口处，对半焦进行催化助燃，可以有效地解决半焦难燃且燃尽性能差的问题。将深冷空分制氮机产生的富氧空气利用烟气预热后作为富氧燃尽风，控制主燃区过量空气系数在0.8以下，增强主燃区的还原性，在有效控制NO_x排放的同时可以保证燃料充分燃烧，提高锅炉的燃烧效率。利用液氮对烟气和汽轮机排汽进行冷凝，并利用空气预热器前的烟气对深冷空分制氮机的设备进行加热，收集烟气中的水分和减少电厂循环冷却水利用的同时也可制得高纯度的氮气，提高了锅炉和深冷空分制氮机的效率。

技术领域

本发明属于电站煤粉炉发电技术领域，特别涉及一种布朗气催化助燃的燃煤电站掺烧半焦的系统和方法。

背景技术

根据2018年《世界能源统计年鉴》，在当今我国能源消费中，煤炭消费占比创历史新低，但是仍高达60.4％，说明很长一段时间我国能源消耗依旧以煤炭为主。目前，我国低阶煤储量为5000亿吨，约占已探明煤炭储量的42％。随着我国低阶煤分级转化产业的不断发展，每年会产生数千万吨的半焦。半焦作为碳基固体燃料，具有灰分含量高和挥发分含量低等特点，导致其着火燃尽性能差且燃尽时NO_x排放高，所以目前采用烟煤与半焦混燃的方式，以此来改善半焦的燃烧特性。与此同时，国家对于污染物排放的标准日益严苛，所以大多数火力发电厂采用空气和燃料分级燃烧技术以及各种脱硝技术用来降低NO_x排放。在半焦与烟煤的混燃过程中，如何实现半焦的大规模清洁利用，是目前亟待解决的问题。

布朗气是指通过布朗发生器以碱性水溶液为原料电解生成2：1比例的氢氧混合可燃气体。这种混合气体具有一定的催化特性，并且水资源的来源十分丰富，所以是一种可以大量获取的可以提高反应活性的物质。

深冷空分制氮技术作为一种应用最广泛的工业制氮技术，可以生产出浓度高达99.999％的氮气。但是，在制氮过程中，会产生部分氧气浓度为35％左右的富氧空气，在生产过程中通常会排空，这部分资源是可以利用的。

通过布朗气对半焦进行催化燃烧，改善半焦的燃烧性能；利用深冷空分制氮排空的富氧空气作为富氧燃尽风，控制主燃区过量空气系数，这样提高燃尽效率的同时可以降低NO_x排放；并且制氮过程中的液氮吸热生产氮气过程可以冷凝烟气和汽轮机排汽，降低烟气中的水分含量，消除白色烟羽视觉污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种布朗气催化助燃的燃煤电站掺烧半焦的系统和方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种布朗气催化助燃的燃煤电站掺烧半焦的系统，包括布朗气发生器、磨煤机、一次风喷口、二次风喷口、燃尽风喷口、空气预热器、风机、加压输送设备深冷空分制氮机、凝汽器、烟气冷凝器、烟气再热器、烟囱和锅炉本体，以及自下而上布置在锅炉本体内的锅炉主燃区和燃尽区；其中，

一次风喷口和二次风喷口分别布置在锅炉主燃区，燃尽风喷口布置在锅炉燃尽区，空气预热器布置在锅炉本体的尾部烟道内；

工作时，利用布朗气发生器产生布朗气，将布朗气布置在一次风喷口处，与半焦一次风和烟煤一次风一起经过磨煤机和一次风喷口通入锅炉主燃区；空气经过风机通入空气预热器进行加热，产生的一次风和二次风分别通入一次风喷口和二次风喷口；深冷空分制氮机制得的富氧空气经过加压输送设备通入空气预热器进行加热，然后再经过燃尽风喷口通入锅炉燃尽区；深冷空分制氮机制得的液氮，一部分通入凝汽器中，冷凝大量汽轮机排汽，产生的冷凝水进入锅炉继续利用，另一部分通入烟气冷凝器中，对锅炉烟气进行冷凝，冷凝后的烟气依次经过烟气再热器和烟囱排放。

本发明进一步的改进在于，通过夹心风的方式将布朗气布置在一次风喷口处，加强对半焦的催化燃烧的同时并利用一次风对布朗气进行预热。