[发明专利]一种燃煤流化床微富氧燃烧CO2减排方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃煤发电技术，特别是燃煤流化床微富氧燃烧CO₂减排方法及系统，属锅炉燃烧技术领域。

背景技术

近些年，全球温室效应日益严重，已经影响到很多国家的经济生活，甚至威胁到一些海平面较低国家的生存问题。造成温室效应的主要原因是CO₂，其中，燃煤所产生的CO₂约占全球每年排放CO₂总量的50%以上。因此，针对燃煤产生的CO₂减排对减缓温室效应具有举足轻重的地位。目前工业化燃煤锅炉采用空气助燃方式，即以空气作为煤的助燃介质。其燃烧后生成的烟气中CO₂含量在13%～15%，其余绝大部分为随空气进入炉膛的N₂。要想将烟气中的CO₂回收，必须先将低浓度的CO₂从烟气中分离出来。由于煤在该燃烧方式下燃烧生成烟气中CO₂的浓度很低，因此采用现有的化学分离或物理分离方法，技术经济水平都不可行。如，采用化学分离技术存在分离设备复杂、投资运行成本高、经济性差等问题；而在该CO₂浓度下采用物理分离技术存在化学反应速率低、分离设备庞大等问题，且火电厂燃煤锅炉巨大的排烟量导致采用物理吸附法分离烟气中的CO₂几乎不可能实现。

在目前出现的燃煤CO₂减排技术中，富氧燃烧技术（O₂/CO₂）为最具有应用前景的技术之一。该技术是利用纯氧气代替空气作为煤燃烧的助燃剂，同时采用烟气再循环的方法，来控制炉内燃烧的温度，从而得到高浓度（90%以上，干基）CO₂气体。此燃烧方式下不必先分离烟气中的CO₂，可将烟气压缩直接回收液态CO₂。但该燃烧方式最大的的缺陷是经济性差，全厂效率比空气燃烧模式下降约8～10%。 这主要是由于在富氧燃烧方式下需要大量的纯氧供燃料燃烧，而目前能工业化应用的ASU空分制氧能耗很高。另外，纯氧燃烧需要大量的烟气参与再循环以维持炉内温度，从而需要大功率的再循环风机。由于目前电厂的全厂效率也仅在40%左右，这使各电厂很难承受采用富氧燃烧方式后导致的8～10%程度的经济性下降。

发明内容

本发明用于克服现有技术的不足、提供一种技术上简单、经济上可行的燃煤流化床微富氧燃烧CO₂减排方法及系统。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种燃煤流化床微富氧燃烧CO₂减排方法，其特别之处是，它采用以空气、氧气及再循环烟气的混合气作为助燃剂的微富氧燃烧方式，其中混合气中氧含量为25%、循环烟气含量为30%-40%，余量为空气：在所述微富氧燃烧方式下，生成烟气中CO₂气体浓度在30%～40%，烟气中的CO₂采用物理吸附技术进行脱除。

一种燃煤流化床微富氧燃烧CO₂减排系统，其特别之处是：它包括空分制氧装置、送风装置、循环流化床装置、除尘装置和CO₂回收装置，其中，空分制氧装置分离空气制取纯氧气，氧气与空气及部分经净化的循环烟气混合后经送风装置送入循环流化床炉膛内供燃料燃烧，燃料燃烧生成的烟气经除尘后大部分进入CO₂回收装置，一小部分做为循环烟气再循环回流化床炉膛内。

上述燃煤流化床微富氧燃烧CO₂减排系统，所述循环流化床装置包括循环流化床炉膛、旋风分离器、返料控制器、外置换热器、尾部对流受热器、气-气换热器及灰渣冷却器，其中循环流化床炉膛上部、旋风分离器、尾部对流换热器、气-气换热器依次连通；旋风分离器底部出口、返料控制器、外置换热器以及循环流化床炉膛下部依次相连；循环流化床炉膛底部出口连通灰渣冷却器；返料控制器与循环流化床炉膛相连。

上述燃煤流化床微富氧燃烧CO₂减排系统，所述送风装置包括引风机、流量调节阀、循环风机、流化风机，其中，气-气换热器送出的烟气由除尘装置净化后，依次流经引风机、流量调节阀后分为三路，其中，第一路循环烟气经循环风机进入气-气换热器换热并与氧气及换热后的空气混合后送入流化床炉膛；第二路经流化风机送入外置换热器；第三路送入CO₂回收装置。