具有蒸汽或水注射的燃燒系統技術方案

具有經布置和安排以接收固體燃料和氧氣并燃燒該固體燃料和氧氣以形成煙道氣的爐(104)的燃燒系統(102)。該系統包括經布置和安排以接收來自煙道氣的熱的熱交換器(106)設備，其中該熱交換器設備具有預定熱交換容量。注水設備設備(108)被經布置和安排以向煙道氣提供水以可控調節煙道氣質量流速和溫度，從而提供預定熱交換容量。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開涉及燃燒系統。特別地，本公開涉及其中受控注水到煙道氣中的燃氧固體燃料燃燒系統。
技術介紹
對于氧/煤或氧/燃料鍋爐，煙道氣再循環(“FGR”)常用于緩和火焰溫度和為鍋爐的輻射和對流段兩者中的適當傳熱提供足夠的質量流量。但是，再循環煙道氣(“RFG”)會將雜質引入煙道氣。此外，FGR不足以匹配空氣燃燒的或空氣/煤鍋爐的原始傳熱分布。在已知的氧/煤燃燒系統中，利用FGR控制火焰傳熱特性以及提高經過鍋爐對流段的質量流量。RFG基本由CO2構成。CO2的相對輻射率低于水。但是，FGR通過再循環和/或積累煙道氣中的雜質而降低煙道氣中的CO2純度。這些雜質通常是隊(來自空氣侵入或包含在煤或O2供應中)、Ar (來自空氣侵入或O2供應中)、SO2 (來自煤燃燒)、S03 (來自煤燃燒)和NOx (來自煤燃燒)，但不僅限于這些物質(例如一些粉塵也可能再循環)。在已知系統中，空氣侵入對CO2捕獲發電廠比對空氣燃燒的(即空氣/燃料或空氣/煤燃燒)發電廠更有害，因為外來空氣降低CO2的純度。通常，由于煙道氣含有雜質，煙道氣再循環加劇空氣侵入的影響。將水注入鍋爐系統的已知方法不是連續的并且無法實現足夠大的流速。例如，吹灰器目前用于注入N2、水(液體水或蒸汽)或空氣以除去煙灰、爐渣和/或灰分沉積物，但由于對裝置效率的影響，這些系統短期而非連續用于除去特定沉積物。因此，仍然需要提供減少煙道氣中的雜質、更好匹配空氣燃燒鍋爐的原始傳熱分布、能夠控制相對福射(relative radiant)和對流傳熱和/或提高經過對流段的總質量流量的氧/燃料系統和/或方法。專利技術概述 本公開提供具有經布置和安排以接收固體燃料和氧氣并燃燒該固體燃料和氧氣以形成煙道氣的爐的燃燒系統。該系統包括經布置和安排以接收來自煙道氣的熱的熱交換器設備，其中該熱交換器設備具有預定熱交換容量。注水設備被經布置和安排以向煙道氣提供水以可控調節煙道氣質量流速和溫度，從而提供預定熱交換容量。根據一個實施方案，本公開包括運行燃燒系統的方法。該方法包括提供燃燒系統，該燃燒系統包括經構造以接收固體燃料和氧氣的爐與經布置和安排以接收來自煙道氣的 熱的熱交換器設備，該熱交換器設備具有預定熱交換容量。將水注入煙道氣以提供具有提供預定熱交換容量的質量流量和溫度的煙道氣。根據另一實施方案，本公開包括包含燃燒系統的鍋爐系統，該燃燒系統具有經布置和安排以接收固體燃料和氧氣并燃燒該固體燃料和氧氣以形成煙道氣的爐；經布置和安排以接收來自煙道氣的熱的熱交換器設備，該熱交換器設備具有預定熱交換容量；和注水設備，該注水設備經布置和安排以向煙道氣提供水以提供具有提供預定熱交換容量的質量流量和溫度的煙道氣。該鍋爐系統進一步包括經構造以從煙道氣中除去二氧化碳的二氧化碳回收設備。本公開的一個優點是減少或消除用于氧/燃料燃燒鍋爐的常規FGR。通過減少或消除RFG的量，可以減少或消除該系統內的有害雜質，如SO2和S03，允許常規結構材料用于該系統表面區域。本公開的另一優點是提供煙道氣中較高的CO2純度，這改進CO2提純和壓縮系統的效率。本公開的再一優點在于可以在比常規RFG高的壓力Γ1-5 psig)下供應水，這進一步降低傳輸介質量(transport medium sizing)。本公開的再一優點在于蒸汽或預熱鍋爐進料水或水多次注入鍋爐和/或對流段可以I)合意地實現相對輻射和對流傳熱的控制和/或2)合意地提高經過對流段的總質量流量。本公開的又一優點是更好匹配常規空氣燃燒鍋爐的原始傳熱分布。例如，可以控制該鍋爐內的質量流速以匹配原始的空氣燃燒鍋爐流速或實現鍋爐內的更佳質量流量分布。本公開的另一優點是合意地實現相對輻射和對流傳熱的額外控制。本文中公開了該方法和系統的其它方面。本領域技術人員根據下列詳述和附圖將會認識和理解如上論述的特征以及本公開的其它特征和優點。附圖說明圖I顯示具有注水的燃燒系統的一個示例性實施方案的示意圖。圖2顯示根據本公開的一個實施方案的燃燒系統的一部分的放大示意圖。圖3顯示帶有選擇性催化還原單元的燃燒系統的一個示例性實施方案的示意圖。圖4顯示在CO2提純系統內帶有煙道氣冷凝器的燃燒系統的示例性實施方案的示意圖。圖5顯示根據本公開的一個實施方案的燃燒系統的一部分的放大示意圖。圖6圖解煙道氣再循環對離開各區域的煙道氣溫度的影響。圖7圖解注水對離開各區域的煙道氣溫度的影響。圖8圖解煙道氣再循環對來自各區域的煙道氣質量流量的影響。 圖9圖解在速率降低的煙道氣再循環下注水的作用。只要可能，在所有附圖中使用相同標號代表相同部件。專利技術詳述 下面參照附圖更充分描述本公開，其中顯示了本公開的優選實施方案。但是，本公開可以具體體現為許多不同的形式且不應被解釋為僅限于本文中闡明的實施方案；相反，提供這些實施方案以使本公開詳盡完整并向本領域技術人員充分傳達本公開的范圍。本文所用的術語“固體燃料”及其語法變體是指適合燃燒目的的任何固體燃料。例如，本公開可用于許多類型的含碳固體燃料，包括但不限于無煙煤、煙煤、次煙煤和褐煤；焦油；浙青；石油焦；造紙廠污泥固體物和下水道污泥固體物；木材；泥炭；草；和所有這些燃料的組合和混合物。本文所用的術語“氧氣”及其語法變體是指O2濃度大于大氣或環境條件的氧化劑。本文所用的術語“氧/煤燃燒”及其語法變體是指在氧氣中的煤燃燒，術語“空氣/煤燃燒”及其語法變體是指在空氣中的煤燃燒，術語“氧/燃料燃燒”及其語法變體是指在氧氣中的燃料燃燒，和術語“空氣/燃料燃燒”及其語法變體是指在空氣中的燃料燃燒。本文所用的術語“燃燒流體”及其語法變體是指由燃燒產物形成和/或與燃燒產物混合的流體，其可用于對流傳熱。該術語不限于燃燒產物并可包括與至少一部分燃燒系統混合或以其它方式行經至少一部分燃燒系統的流體。盡管不限于此，但一個這樣的實例是煙道氣。本文所用的術語“再循環煙道氣”及其語法變體是指再循環到該系統任何部分的離開該系統的燃燒流體。本文所用的術語“煙道氣再循環”及其語法變體是指允許燃燒流體再循環的構造。圖I顯示本公開的燃燒系統102的一個示例性實施方案。具體而言，圖I描繪作為燃氧煤電廠或氧/煤燃燒系統的燃燒系統102。參照圖I,燃燒系統102包括爐104和對流段106。爐104接收粉煤并用氧氣燃燒粉煤以生成熱和伴生煙道氣。盡管已就粉煤描述本公開，但可以利用其它固體燃料。來自爐104的煙道氣為對流段106提供額外的熱。對流段106包括從爐104中形成的煙道氣中除熱的多個熱交換器(也參見圖2)。利用該熱制造和過熱用在發生器或其它蒸汽負荷源中的蒸汽。在對流段106中，發生一級過熱和再熱，其后跟著用于最終預熱鍋爐進料水的省熱器。在煙道氣內最好存在充足質量流量以提供經由輻射和對流兩者的適當傳熱。此外，煙道氣內的溫度分布優選匹配設計的傳熱表面積以實現表面積的充分利用和蒸汽發生線路內的適當加熱。與已知的空氣/煤系統相比，燃氧的煤系統或氧/煤系統提供爐104內的更高溫度和更低的煙道氣質量流速。受控量的再循環煙道氣(“RFG”)和水或單獨的水可用于提高質量流速和提供對流段106內的所需傳熱。在圖I所示的實施方案中，爐104能夠從水源108接收液體或氣體形式的水。可通過任何合適的方法，如注射器、傳送器、開本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2008.09.26 US 12/238,6321.燃燒系統，該系統包含 爐，其經布置和安排以接收固體燃料和氧氣并燃燒該固體燃料和該氧氣以形成煙道氣； 熱交換器設備，其經布置和安排以接收來自該煙道氣的熱，該熱交換器設備具有預定熱交換容量；和 注水設備，其經布置和安排以向該煙道氣提供水以可控調節該煙道氣質量流速和溫度，以提供預定熱交換容量。2.權利要求I的系統，其中該系統基本不含再循環煙道氣。3.權利要求I的系統，其中該預定熱交換容量等于或大于來自由固體燃料與空氣燃燒形成的第二煙道氣的熱交換容量。4.權利要求I的系統，其中該熱交換器設備包括一個或多個過熱器、再熱器和省熱器。5.權利要求I的系統，其中該熱交換器設備包括鍋爐的對流段。6.權利要求I的系統，其中該固體燃料是煤。7.權利要求I的系統，其中該注水設備包括位于爐、過熱器、再熱器和省熱器中的至少兩個中的注水器。8.運行燃燒系統的方法,包括 提供燃燒系統，該燃燒系統包括經構造以接收固體燃料和氧氣的爐與經布置和安排以接收來自煙道氣的熱的熱交換器設備，該熱交換器設備具有預定熱交換容量； 可控制地將水注入煙道氣以提供具有提供預定熱交換容量的質量流量和溫度的煙道氣。9.權利要求8的方法，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：KB福加什，XJ李，
申請(專利權)人：氣體產品與化學公司，
類型：
國別省市：