采用增氧法进行排放控制的产生蒸汽燃烧系统和方法技术方案

产生蒸汽燃烧系统包括能提供至少作为氧化剂物流一部分的富氧气体。燃烧室接收燃料和使其在氧化剂物流中燃烧并产生蒸汽。燃烧室产生烟气，该烟气的质量流量要低于以空气为氧化剂物流条件下操作时燃烧室所产生的烟气质量流量。烟气污染物控制系统接收来自燃烧室的烟气并使烟气中颗粒物、ＳＯ↓［ｘ］、ＮＯ↓［ｘ］和汞至少其一的量降低。烟气体积的减少将使得污染物控制设备的尺寸大大减小，因为污染物控制单元的尺寸主要是取决于要处理的烟气体积或质量流量。并且，氧化剂中包括富氧气体的系统将使烟气中的污染物浓度提高。污染物浓度高将加强其在不同污染物控制系统的吸附，提高所有物种的脱除效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种组合使用增氧点火工艺和烟气处理系统对产生蒸汽燃烧系统进行排放控制的系统和方法
技术介绍
工业燃烧系统是二氧化硫(SO2)、氧化氮(NOx)和汞(Hg)排放以及二氧化碳(CO2)的主要来源。无论是京都协议还是美国政府最新动议，这些工业燃烧厂现在必须要遵守越来越为严格的针对污染物的法规。矿物燃料在动力锅炉、工业锅炉、熔炉、窑炉等中燃烧会导致大量污染物的形成。煤燃烧例如还会导致SOx、NOx、Hg和颗粒物的产生。所有这些物质都已被证实对人类健康有害。减少电力工业所用产生蒸汽锅炉中颗粒物、Hg、NOx、SO2排放的典型方法是使用包括静电滤尘器(ESP)、织物袋滤捕尘室、催化系统或者湿和干涤气器在内的烟气处理设备。这些装置很大且购买和操作费用很高，大大增加了工厂的投资成本和操作成本。它们一般在厂区内需要大量的空间且使电力工业发电的成本增加50％。在玻璃制造熔炉内，采用富氧燃烧的两个理由是提高工艺过程的效益和减少NOx的产生。例如富氧燃烧比空气燃烧能够节省约20-25％的燃料而使玻璃制造的效益得以提高。但是玻璃熔炉内采用富氧燃烧工艺并不能影响要处理的烟气体积，因为在对烟气处理除去有害排放物之前要将出炉的高温烟气在空气中稀释来降低其温度。因此，当玻璃制造熔炉由空气燃烧改成富氧燃烧时，根据要处理的烟气体积计算的烟气处理费用仍基本不变。最后，氧气发生的费用也必须考虑在内。因此，由于玻璃熔炉内富氧燃烧所带来的NOx排放和能效方面的改进并不总是意味着这些熔炉的相关费用节省。与此相对照，在产生蒸汽锅炉内，例如那些发电厂用锅炉，因所用燃料的缘故锅炉产生的污染物量通常很高且污染控制费用要占发电成本的很大一部分，对动力产生燃烧系统来说降低烟气处理成本的一条途径是将各类减少污染物的技术结合成单一操作过程，称为多污染物控制过程。在Alix等人(美国专利6132692、6117403和5871703)的专利中，和McLarnon等人(McLarnon、C.R.Jones，M.D.)在Electric Power 2000中发表的“用于FirstEnergy公司R.E.Burger发电站多污染物控制过程的电催化氧化方法”(俄亥俄州辛辛那提市，2000年4月5日)中，提出了在单一系统中利用基于等离子体的介质阻挡放电反应器将NOx、SO2、Hg和颗粒物分别氧化成HNO3、H2SO4和HgO来减少NOx、SO2、Hg和颗粒物排放的方法。在此反应器内，在较低温度(150-300°F)下被电介质隔离的两个电极间脉冲放电产生自由基活性种如OH、O和H，这些自由基能迅速将SOx、NOx和Hg转变到更高氧化态。酸、HgO和颗粒物能在湿静电滤尘器中基本除去。但是，由于要处理的气体量很大，反应器的的能耗可能相当高，可高达电厂能耗的约5％。此过程的描述仅仅针对空气点火的燃烧应用，没有富氧系统的参考内容。希望能提供一种在通过利用富氧燃烧过程的发电和/或蒸汽锅炉中改进排放控制的方法。
技术实现思路
本专利技术涉及一种采用富氧气流和污染物控制系统达到低成本改进排放目的的燃烧系统。按本专利技术的一个实施方案中，产生蒸汽燃烧系统包括一个能提供氧化剂物流的氧化剂输送系统、一个能为氧化剂输送系统提供含21％-100％氧气的富氧气体的富氧气体产生系统、一个能提供具有一定燃料质量流量的燃料物流的燃料输送系统、一个布置成能接收燃料物流和使其在氧化剂物流中燃烧并发生蒸汽的燃烧室。燃烧室产生烟气，该烟气的质量流量要低于在燃料质量流量相同且以空气为氧化剂物流条件下操作时燃烧室所产生的烟气质量流量，烟气污染物控制系统接收来自燃烧室的烟气并使烟气中颗粒物、SOx、NOx和汞至少其一的量降低。按本专利技术的另一实施方案中，产生蒸汽燃烧的方法包括提供含21％-100％氧气的富氧气流，形成含富氧气流的氧化剂物流，燃料在产生蒸汽燃烧室内于氧化剂物流中燃烧并产生烟气(该烟气质量流量要低于在燃料质量流量相同且以空气为氧化剂物流条件下操作时燃烧室所产生的烟气质量流量)，和用烟气污染物控制系统将烟气中颗粒物、SOx、NOx和汞至少其一的量降低。按本专利技术的另一实施方案中，改造或改建市售的空气点火产生蒸汽燃烧系统来减少排放控制总成本的方法包括空气点火产生蒸汽燃烧系统增加一个富氧气体产生系统来输送含21％-100％氧气的富氧物流，将富氧物流输送至氧化剂输送系统来产生燃烧系统的燃烧室所用氧化剂物流，因含富氧气流的氧化剂的增强得以使排出燃烧室的烟气质量流量降低，和对燃烧系统的烟气污染控制系统加以改进来利用烟气质量流量的降低。附图简介现在将参照附图所例示的优选实施方案来更详细地描述本专利技术，附图中相同的元件具有相同的标号，且其中附图说明图1是按本专利技术的产生蒸汽燃烧系统实施方案的示意图。图2是带有稀释气输送系统的图1的氧化剂输送系统实施方案的示意图。图3是带有利用循环烟气的稀释气输送系统的产生蒸汽燃烧系统的另一实施方案的示意图。图4是图1的富氧物流发生系统的另一实施方案的示意图。图5是图1的烟气处理系统的一个实施方案的示意图。图6是图1的烟气处理系统的另一实施方案的示意图。专利技术详述本专利技术涉及一种采用增氧手段的蒸汽燃烧系统和排放控制方法。按照本专利技术，用经循环烟气、空气、N2、CO2或蒸汽稀释或未经稀释的富氧气体所得到的氧化剂替代至少一部分燃烧空气的方法降低了从燃烧室或发生燃烧装置离开的烟气的体积和质量流量，因此而产生一个能更有效和更经济地进行烟气污染物控制的有利条件。增加富氧气流的明显好处是烟气体积的减少将使得污染物控制设备的尺寸更小，因为所有这些单元的尺寸主要是取决于要处理的烟气体积或质量流量。为满足日益严格的排放控制标准，粉煤燃烧锅炉和其它产生蒸汽燃烧系统现在都需要装配有各种烟气处理系统。对电厂来说，这些设备意味着成本显著增加，包括基建投资和操作费用。在一个典型的燃煤发电厂中，排放控制设备可包括脱除颗粒物用的袋滤室和/或ESP(静电滤尘器)、SOx控制用的湿烟气脱硫器(FGD)、有效NOx控制用的SCR(选择性催化还原)系统和除汞系统。增加富氧气流的主要好处是排出烟气的质量流量明显降低，因而烟气的体积要比在燃料质量流量相同、氧气/燃料比相同(或是说氧气质量流量相同)且以空气为氧化剂物流条件下操作时燃烧室所产生的烟气体积有明显降低。由于上述排放控制系统的尺寸和成本取决于烟气质量流量或体积，则增加富氧气流的方法可大大节约成本。富氧气体的使用本身还具有CO2获取能力，当氧气含量高且氮气含量很低时，会产生富CO2烟气，其很易调节、压缩并最终被送到收留点。与传统的空气点火操作相比，CO2的获取可作为一个额外收获。下述实施方案提供了以诱人的成本使SOx、NOx、汞和颗粒物排放降低到符合要求水平的可能性。此外，当需要留存碳时，可以将富CO2烟气送到收留点，处理量相对较少。图1例示说明产生蒸汽燃烧系统的一个实施方案，包括为增氧操作所设计的燃烧室10和烟气后处理污染物控制系统20。术语“增氧”和“富氧燃烧”是指采用至少一部分为富氧气流的氧化剂物流的燃烧过程，术语“富氧气体”是指含21％-100％氧气的气流。在图1的实施方案中，将来自燃料输送系统30的燃料气流32和来自氧化剂输送系统44的氧化剂物流46供应给燃烧室10。氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生蒸汽的燃烧系统，包括一个能提供氧化剂物流的氧化剂输送系统；一个能为氧化剂输送系统提供含２１％－１００％氧气的富氧气体的富氧气体产生系统；一个能提供具有一定燃料质量流量的燃料物流的燃料输送系统；一个布置 成能接收燃物流和使其在氧化剂物流中燃烧并产生蒸汽的燃烧室，燃烧室产生烟气，该烟气的质量流量要低于在燃料质量流量相同且以空气为氧化剂物流条件下操作时燃烧室所产生的烟气质量流量；和一个能接收来自燃烧室的烟气并使烟气中颗粒物、ＳＯ↓［ｘ］ 、ＮＯ↓［ｘ］和汞至少其一的量降低的烟气污染物控制系统。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：O玛林，S马卡达姆，E潘弗米斯，F查特尔佩里吉，
申请(专利权)人：液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公，
类型：发明
国别省市：FR[法国]