[发明专利]一种煤粉锅炉富氧助燃的方法

说明书

技术领域

一种煤粉锅炉富氧助燃的方法，涉及一种燃煤锅炉的富氧燃烧方法。

背景技术

目前，膜法富氧助燃技术已在数台燃油、燃煤和燃气窑炉、锅炉、加热炉、造气炉和焚烧炉等炉窑上应用。在国内外众多的研究和应用方面的报道中，燃煤锅炉得到成功开发应用的仅局限于一些中小锅炉，且大多是链条炉。由于目前大型锅炉大多为煤粉锅炉，寻找煤粉锅炉的富氧燃烧方法，对降低锅炉能耗有重大意义。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效利用富氧空气流助燃、提高燃烧效率的燃煤锅炉的富氧燃烧方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种燃煤锅炉的富氧燃烧方法，其特征在于燃煤锅炉的富氧燃烧过程首先将将空气过滤净化后，采用富氧发生器将空气富氧化制得富氧气体，再将制得富氧气体干燥后预热后，进入炉膛进行富氧燃烧。

本发明的一种燃煤锅炉的富氧燃烧方法，其特征在于其空气富氧化制得富氧气体的氧浓度为27％-30％。

本发明的一种燃煤锅炉的富氧燃烧方法，其特征在于其空气富氧化制得富氧气体干燥后的含水量为3％-5％。

本发明的一种燃煤锅炉的富氧燃烧方法，其特征在于其空气富氧化制得富氧气体干燥后预热的温度为260℃。

本发明的一种燃煤锅炉的富氧燃烧方法，其特征在于其富氧气体干燥后预热是经锅炉高温热交换器预热后，再经预热至温度为260℃。

本发明的一种燃煤锅炉的富氧燃烧方法，其特征在于其空气富氧化制得富氧气体干燥、预热后进入炉膛后富氧气体的流速为38～45m/s，富氧流量为1600～2000Nm³/h，富氧喷射角度为44°，富氧喷射位置为炉膛四角、高度：13.5m。

本发明的一种燃煤锅炉的富氧燃烧方法，其特征在于采用干式真空泵作用泵送气体的方式。

本发明的方法，利用大型仿真软件CFX对锅炉运行状态进行三维仿真，了解炉膛火焰状态，确定了炉内煤粉分布状态，最佳的富氧条件。

目前膜法富氧的流程主要有正压法和负压法两种，正压操作压力大于等于0.4MPa，负压操作真空度大于等于560mmHg两种方式含氧量均可达28％-30％，考虑经济性，选取负压法。目前所能检索到的资料显示，负压法的工艺设计均为：空气过滤→高压风机膜→膜组件→真空泵→分离器→除湿器→加热器，这种工艺最致命的缺点是除湿器解决不了气体含水，除湿器是除去气体中的滴状水，而除去不掉气体中的饱和水。富氧空气中的水来源有两处，一是富氧膜极易透过水蒸气，其透过系数是氮气的一百多倍，所以富氧空气中含水都过饱和；二是水环式真空泵排气带水，由于真空泵压缩比高，排气温度高，增加了气体饱和水含量。这两部分的水除湿器无法除去，而这部分水经测试高达5％～7％，进入锅炉后照下式分解发生吸热反应：H₂O(g)+C(g)＝CO(g)+H(g)，ΔH^Θ₂₉₈/kj＝131.3(1mol水蒸汽)。

本发明的方法，其工艺过程改为：空气过滤→高压风机→膜组件→干式真空泵→干燥器→预热器。此工艺有以下优点：1)富氧空气为干燥气体；2)无软水消耗；3)去掉汽水分离器、除湿器、排水泵、水环式真空泵进水稳压槽、水位控制装置等，简化装置；4)减少占地面积。

本发明的方法，为充分利用锅炉的余热，其富气气体的预热过程，设计预热器安装在锅炉高温热交换器之后，预热后的富氧空气温度为260℃。

测量富氧投入之前和投入之后燃烧器区域炉膛断面上气流分布的情况，通过对比，了解富氧投入后对气流动力场的影响，以及整个炉内气流的运动情况。为热态运行调整，性能检测及锅炉正常运行提供必要的条件和依据。

在锅炉炉膛静力场、动力场测试的基础上，进行锅炉炉膛内的三维温度场、速度场及煤粉分布状况的仿真计算，考察富氧助燃技术的应用对炉膛工况的影响。

富氧空气加入锅炉后进行锅炉系统热平衡测试，根据测试结果进行计算，了解富空氧气流对火焰的影响，进行一、二次风调整和控制，以及富氧空气流量的调整和加入方向的调整。

调试分两种状况调试：

负荷状况：在锅炉负荷100％、80％、60％三种状态下进行调试；

系统状况：在风量、煤粉量不变的状况下调试；

在风量不变的、给粉量变化状况下调试；

在给粉量不变、风量变化状况下调试。

在以上调试中，进行锅炉系统冷态动力场、热平衡测试及调试，确定富氧空气流的最佳流量和加入方向。