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CN105910128B - 一种锅炉全氧燃烧工艺 - Google Patents

一种锅炉全氧燃烧工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锅炉全氧燃烧工艺，其特征在于：将氧气作为一次风送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风送入锅炉，所述锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，所述二次风中，氧气与二氧化碳的体积比为（21～23）：（77～79）。本发明实现了锅炉的全氧燃烧，避免锅炉燃烧使用大气产生含有氮氧化物的烟气，解决了锅炉燃烧中脱硝的问题，与脱硫装置结合后，可完成烟气净化，适用于燃煤烟气、炉窑烟气等领域。

Description

一种锅炉全氧燃烧工艺
技术领域
本发明是一种锅炉全氧燃烧工艺，具体涉及一种能实现锅炉燃烧低氮排放的烟气净化工艺，属于燃煤烟气及工业炉窑烟气净化处理领域。
背景技术
我国的能源资源禀赋决定了我国以煤为主的能源供应与消费格局。燃煤烟气构成了我国最重要的空气污染来源。对工业及生活燃煤烟气进行净化治理，是我国治理空气污染，提高大气环境质量的关键环节。
随着对烟气治理要求的不断提升，现有烟气脱硝技术存在的不足日渐显现：
1）脱硝过程依赖于催化剂、还原剂或氧化剂，运行成本高，操作复杂。氧化脱硝技术路线氧化剂成本高，催化还原脱硝技术路线在中小锅炉上更是缺乏有效的应用实现工况条件，使得中小锅炉脱硝一直没有技术经济可行的解决方案；
2）在排放标准不断提高的形势下，现有技术运行已达到其工艺应用的极限。为实现极高标准的达标排放，现有的催化还原脱硝工艺无不以过量的氨还原剂喷入为代价，造成整个烟气治理系统物料失衡，在空预器处形成结块堵塞，根本无法长期稳定运行，导致整个锅炉系统经常需要停机清理，成为使用单位的一大痛点。
我们知道，脱硝就是除去烟气中氮氧化物的过程，为防止锅炉燃烧后产生过多的氮氧化物为后续脱硝工艺形成压力，现有专利文献CN103170225A（一种实现工业窖炉富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合系统，2013.03.01）公开了一种利用富氧助燃技术来节约工业窖炉燃料用量和降低排放废气中NOX、SOX含量，又与烟气脱硫脱硝相结合的系统，但在该工艺的脱硝系统中，仍然沿用现有还原剂喷入脱硝，对系统稳定运行带来隐患。
除此之外，在降低锅炉燃烧产生的氮氧化物方面，国内还相继出现了多种相关专利，例如：
专利文献CN104864392A（一种全氧煤粉MILD燃烧方法及其使用的装置，2015.08.26）公开的空气经过空分装置分离出氧气，氧气与煤粉的大速度差射流在锅炉炉膛内形成MILD燃烧，燃烧后烟气经过除尘、脱硫、冷凝后，部分烟气进入CCS处理，其余烟气经过气—气换热器加热、进入磨煤机干燥和携带煤粉作为一次风，由空分设备来的纯氧经过气—气换热器加热后作为二次风和燃尽风，该方法实现了碳减排，降低了锅炉NOX排放，具有节能、节资的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锅炉全氧燃烧工艺，对锅炉使用全氧助燃剂，即，一次风使用氧气，二次风使用氧气并配以适量的二氧化碳，避免锅炉燃烧使用大气产生含有氮氧化物的烟气，本工艺实现了锅炉的全氧燃烧，解决了锅炉燃烧中脱硝的问题，与脱硫装置结合后，即可完成烟气净化，适用于燃煤烟气、炉窑烟气等领域。
本发明通过下述技术方案实现：一种锅炉全氧燃烧工艺，将氧气作为一次风送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风送入锅炉，所述锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，所述二次风中，氧气与二氧化碳的体积比为（21～23）：（77～79）。
本发明在二次风的氧气中，辅以适量体积比的二氧化碳，有利于控制锅炉炉温。
所述一次风所用氧气和二次风所用氧气均由PSA制氧装置制得，PSA制氧装置从大气中制得氧气，氧气纯度控制在93%～95%，为锅炉的全氧燃烧提供保障。
所述PSA制氧装置的放空气与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳通过烟囱放空。
所述二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取。用VSPA装置之前二氧化碳时，用引风机将脱硫装置产生的净化烟气送入VSPA装置即可，操作简单易控制。
所述VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳通过烟囱放空。
所述脱硫装置中使用碳酸氢钠粉脱除烟气中的SOX后得到净化烟气，所述净化烟气中SOX的含量控制在≤35mg/Nm3，NOX的含量控制在≤50mg/Nm3。
所述锅炉用煤粉通过二次风送入锅炉。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明在锅炉内使用全氧燃烧，将氧气作为全氧助燃剂分别作为一次风和二次风送入锅炉，一方面有利于燃煤粉的充分燃烧，另一方面能避免锅炉使用大气燃烧而产生氮氧化物，降低对锅炉烟气的脱硝压力。
（2）本发明将锅炉全氧燃烧和烟气脱硫装置相结合，组成一套完整的锅炉燃烧净化工艺，由该工艺得到的净化烟气中SOX的含量可控制在≤35mg/Nm3，NOX的含量可控制在≤50mg/Nm3。
（3）本发明在二次风中加入适量的二氧化碳混入氧气，当二次风中氧气与二氧化碳的体积比控制在（21～23）：（77～79）时，还能有效调节锅炉燃烧过程中因全氧助燃剂而形成的高温，可将温度控制在1600℃以下，便于锅炉的正常使用。
（4）本发明将PSA制氧工艺与锅炉全氧燃烧相结合，利用PSA制氧装置制得的氧气作为全氧助燃剂送入锅炉，参与锅炉的全氧燃烧，PSA制氧装置从大气中制得氧气，送入锅炉的氧气纯度控制在93%～95%，为锅炉的全氧燃烧提供保障，工艺成本低。
（5）本发明可实现净化烟气的循环再利用，降低排空量，净化烟气可用引风机送至VSPA装置制取二氧化碳，作为二次风的一部分；也可作为送风风源将煤粉引入锅炉。
（6）本发明使用二次风作为送风风源将煤粉引入锅炉，其优点有：避免使用空气作为风源，降低大气引入锅炉产生氮氧化物；二次风中氧气与二氧化碳的体积比控制在（21～23）：（77～79），可使煤粉燃烧更加充分。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本实施例涉及一种锅炉全氧燃烧工艺，将氧气作为一次风送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在21：79。
实施例2：
本实施例涉及一种锅炉全氧燃烧工艺，将氧气作为一次风送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在23：77。
本实施例中，一次风所用氧气和二次风所用氧气均由PSA制氧装置制得，PSA制氧装置的放空气与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳通过烟囱放空。
实施例3：
本实施例涉及一种锅炉全氧燃烧工艺，将氧气作为一次风送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在21：77。
本实施例中，二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取，VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳通过烟囱放空。
实施例4：
本实施例涉及一种锅炉全氧燃烧工艺，将氧气作为一次风送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在23：79。
本实施例中，二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取，VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳通过烟囱放空。
实施例5：
本实施例涉及一种锅炉全氧燃烧工艺，将氧气作为一次风送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在22：78。
本实施例中，脱硫装置中使用碳酸氢钠粉脱除烟气中的SOX后得到净化烟气，该净化烟气中SOX的含量控制在35mg/Nm3，NOX的含量控制在50mg/Nm3。
实施例6：
本实施例涉及一种锅炉全氧燃烧工艺，将氧气作为一次风送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在21：78。
本实施例中，锅炉用煤粉通过上述二次风送入锅炉。
实施例7：
一种锅炉全氧燃烧工艺，如图1所示，将氧气作为一次风通过一次风机送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风通过二次风机送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在22：77。
本实施例中，一次风所用氧气和二次风所用氧气均由PSA制氧装置制得，二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取，PSA制氧装置的放空气、VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳均通过烟囱放空。另，脱硫装置中使用碳酸氢钠粉脱除烟气中的SOX后得到净化烟气，该净化烟气中SOX的含量可控制在32mg/Nm3，NOX的含量控制在48mg/Nm3。锅炉用煤粉通过上述二次风送入锅炉。
实施例8：
一种锅炉全氧燃烧工艺，如图1所示，将氧气作为一次风通过一次风机送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风通过二次风机送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在23：78。
本实施例中，一次风所用氧气和二次风所用氧气均由PSA制氧装置制得，二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取，PSA制氧装置的放空气、VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳均通过烟囱放空。另，脱硫装置中使用碳酸氢钠粉脱除烟气中的SOX后得到净化烟气，该净化烟气中SOX的含量可控制在34mg/Nm3，NOX的含量控制在45mg/Nm3。锅炉用煤粉通过上述二次风送入锅炉。
实施例9：
一种锅炉全氧燃烧工艺，如图1所示，将氧气作为一次风通过一次风机送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风通过二次风机送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在23：77。
本实施例中，一次风所用氧气和二次风所用氧气均由PSA制氧装置制得，二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取，PSA制氧装置的放空气、VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳均通过烟囱放空。另，脱硫装置中使用碳酸氢钠粉脱除烟气中的SOX后得到净化烟气，该净化烟气中SOX的含量可控制在30mg/Nm3，NOX的含量控制在45mg/Nm3。锅炉用煤粉通过上述二次风送入锅炉。
实施例10：
一种锅炉全氧燃烧工艺，如图1所示，将氧气作为一次风通过一次风机送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风通过二次风机送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在22：78。
本实施例中，一次风所用氧气和二次风所用氧气均由PSA制氧装置制得，二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取，PSA制氧装置的放空气、VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳均通过烟囱放空。另，脱硫装置中使用碳酸氢钠粉脱除烟气中的SOX后得到净化烟气，该净化烟气中SOX的含量可控制在35mg/Nm3，NOX的含量控制在39mg/Nm3。锅炉用煤粉通过上述二次风送入锅炉。
实施例11：
一种锅炉全氧燃烧工艺，如图1所示，将氧气作为一次风通过一次风机送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风通过二次风机送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在21：79。
本实施例中，一次风所用氧气和二次风所用氧气均由PSA制氧装置制得，二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取，PSA制氧装置的放空气、VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳均通过烟囱放空。另，脱硫装置中使用碳酸氢钠粉脱除烟气中的SOX后得到净化烟气，该净化烟气中SOX的含量可控制在33mg/Nm3，NOX的含量控制在40mg/Nm3。锅炉用煤粉通过上述二次风送入锅炉。
实施例12：
一种锅炉全氧燃烧工艺，如图1所示，将氧气作为一次风通过一次风机送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风通过二次风机送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在22.5：77。
本实施例中，一次风所用氧气和二次风所用氧气均由PSA制氧装置制得，二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取，PSA制氧装置的放空气、VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳均通过烟囱放空。另，脱硫装置中使用碳酸氢钠粉脱除烟气中的SOX后得到净化烟气，该净化烟气中SOX的含量可控制在32mg/Nm3，NOX的含量控制在46mg/Nm3。锅炉用煤粉通过上述二次风送入锅炉。
实施例13：
一种锅炉全氧燃烧工艺，如图1所示，将氧气作为一次风通过一次风机送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风通过二次风机送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在22：77。
本实施例中，一次风所用氧气和二次风所用氧气均由PSA制氧装置制得，二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取，PSA制氧装置的放空气、VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳均通过烟囱放空。另，脱硫装置中使用碳酸氢钠粉脱除烟气中的SOX后得到净化烟气，该净化烟气中SOX的含量可控制在31mg/Nm3，NOX的含量控制在48mg/Nm3。锅炉用煤粉通过上述二次风送入锅炉。
实施例14：
一种锅炉全氧燃烧工艺，如图1所示，将氧气作为一次风通过一次风机送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风通过二次风机送入锅炉，锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，二次风中，氧气与二氧化碳的体积比控制在23：78。
本实施例中，一次风所用氧气和二次风所用氧气均由PSA制氧装置制得，二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取，PSA制氧装置的放空气、VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳均通过烟囱放空。另，脱硫装置中使用碳酸氢钠粉脱除烟气中的SOX后得到净化烟气，该净化烟气中SOX的含量可控制在35mg/Nm3，NOX的含量控制在42mg/Nm3。锅炉用煤粉通过上述二次风送入锅炉。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种锅炉全氧燃烧工艺，其特征在于：将氧气作为一次风送入锅炉，将氧气和二氧化碳作为二次风送入锅炉，所述锅炉燃烧后的烟气经脱硫装置后得到净化烟气，所述二次风中，氧气与二氧化碳的体积比为（21～23）：（77～79）,
所述一次风所用氧气和二次风所用氧气均由PSA制氧装置制得，
所述脱硫装置中使用碳酸氢钠粉脱除烟气中的SOX后得到净化烟气，所述净化烟气中SOX的含量控制在≤35mg/Nm3，NOX的含量控制在≤50mg/Nm3。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉全氧燃烧工艺，其特征在于：所述PSA制氧装置的放空气与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳通过烟囱放空。
3.根据权利要求1所述的一种锅炉全氧燃烧工艺，其特征在于：所述二次风所用二氧化碳由净化烟气通过VSPA装置制取。
4.根据权利要求3所述的一种锅炉全氧燃烧工艺，其特征在于：所述VSPA装置制取二氧化碳的多余气体与锅炉燃烧产生的多余二氧化碳通过烟囱放空。
5.根据权利要求1所述的一种锅炉全氧燃烧工艺，其特征在于：所述锅炉用煤粉通过二次风送入锅炉。
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