提供了一种燃烧设备，包括用于使碳质燃料与富氧和工作流体相混合以形成燃料混合物的混合装置。燃烧室至少部分地由蒸发构件定义出。蒸发构件至少部分地由耐压构件包围。燃烧室具有相对的入口和出口部。燃烧室的入口部被配置成接收燃料混合物，以便在燃烧温度下燃烧所述燃料混合物。燃烧室进一步被配置成将所产生的燃烧产物引导向出口部。蒸发构件朝向燃烧室引导蒸发物质穿过蒸发构件，以对燃烧产物和蒸发构件之间的相互作用进行缓冲。还提供了相关的系统、设备和方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在高温高压下将碳质燃料和氧气一起燃烧，以产生燃烧产物的设备和方法，该燃烧产物或者用过量的氧气被氧化，或者其包含还原的组份并具有零氧含量。 一种特定的应用是，通过使用工作流体使通过高效燃烧燃料生成的能量转化，用于生成诸如电的能量。尤其是，这样的设备和方法可使用二氧化碳或蒸汽作为工作流体。另一方面， 这些设备和方法可用于生成包含氢气和/或一氧化碳的气体。
技术介绍
据估计，化石燃料还能继续提供全世界大部分的电力需求一百年，同时无碳能源被开发出来并被采用。但是，已知的通过对化石燃料和/或适宜的生物体(biomass)进行燃烧产生能源的方法受到能源成本的上升以及产生的二氧化碳(CO2)和其它排放物的增加的困扰。全球变暖日益被视为潜在的灾害，这是由于发达国家和发展中国家碳排放的增加导致的。太阳能和风能看来不能在近期替代化石燃料，而核能具有与扩散和核废料处理相关的危险性。从化石燃料或适宜的生物燃料产生能量的常规布置现在日益为在高压下捕获CO2 以便运送到隔离场的需求所累。但是，满足这种需求较困难，因为即使对于捕获(X)2的最佳设计，现有技术也仅提供了很低的热效率。而且，实现捕获(X)2的投资成本很高，并且可因此导致与将CO2排放到大气中的系统相比高很多的电力成本。据此，在本领域中对于能减少(X)2排放和/或改进捕捉难度以及所产生的(X)2的隔离的高效能量产生的设备和方法具有日益增长的需求。对碳质燃料的氧燃料燃烧包括从空气中分离出足够纯的氧(或以其他方式提供用于燃烧处理的这样足够纯的氧)，并且使用这种氧作为燃烧介质，以产生燃烧产物，该燃烧产物基本上不含氮，而包括二氧化碳和水蒸气。当前的技术中，空气和氧燃料燃烧器在有限的温度和压力下工作，以防止过高的温度损害燃烧器的壁和/或其它系统部件，例如涡轮机叶片。限制工作温度和/或压力，在某些情况下，不合乎要求地延长了燃烧处理和/ 或需要相对大的燃烧体积。此外，燃烧处理、燃烧设计和/或下游排出的气体的处理规定还可能不期望地取决于为该处理所利用的燃料类型。而且，由于在当前的工艺中应用于常规锅炉系统的燃烧气体的体积较大，并且这些气体被排到大气中，当前从排气烟囱气体去除污染物质的方法和所推荐的氧燃料燃烧系统高度取决于反应炉(Plant)的具体设计和在该反应炉内燃烧的燃料的确切类型。每种燃料都具有对比化合物(contrasting chemical composition)和大量污染物。因此，当前工艺不期望地需要每个反应炉的排出气体涤气 (scrubber)系统或者氧燃料燃烧变形，均为客户特别设计以适应具有特定化合物的特定类型的燃料。例如，用于煤的当前技术通常应用了装备有垂直的管壁或成螺旋形配置的管壁的单个非常大的燃烧器，其中在高压下生成蒸汽，并将蒸汽在分离的过热器部分中过度加热。 大尺寸的燃烧器可遭受明显的热损失，并且通常会受到损坏，还会由于煤灰、熔渣和诸如取决于所使用的特定的煤的燃烧气体中的S0X、HCL、NOx等腐蚀性成分，使燃烧炉、发热和对流换热表面和其它部件积灰、结渣。这样的示例性的缺陷可能需要周期性地关闭整个反应炉，以维修或者更换受损的或者被腐蚀的部件和/或其它组件，并且可因此导致反应炉的可利用率较低，并且很难补偿反应炉在停机期间所损失的产出，这是不期望的。
技术实现思路
通过本申请的各方面解决了以上的和其它的需求，依据一个特定的方面，本申请提供了包括被配置成将碳质燃料与富氧和工作流体进行混合以形成燃料混合物的混合装置的燃烧设备。燃烧室至少部分地由蒸发构件定义出，其中蒸发构件至少部分地由耐压构件包围。蒸发构件具有入口部和相对的出口部，其中燃烧室的入口部被配置成接收燃料混合物，用于使燃料混合物在燃烧室中以燃烧温度燃烧，以形成燃烧产物。该燃烧室进一步被配置成将燃烧产物引导向出口部。该蒸发构件被配置成朝向燃烧室引导蒸发物质从其中穿过，用于缓冲燃烧产物和蒸发构件之间的相互作用。此外，蒸发物质可被弓I导进入燃烧室以获得燃烧产物的期望的出口温度。另一方面，本申请提供了一种燃烧方法，初始包括使用混合装置使碳质燃料与富氧和工作流体混合，以形成燃料混合物。该燃料混合物被接收在由蒸发构件定义出的燃烧室的入口部中，其中蒸发构件至少部分地由耐压构件包围。燃料混合物在燃烧室内以燃烧温度燃烧形成燃烧产物，并且燃烧产物然后被引向燃烧室的出口部。蒸发物质被朝向燃烧室引导通过蒸发构件，使得蒸发物质对燃烧产物和蒸发构件之间的相互作用进行缓冲。蒸发物质可被引入燃烧室以获得燃烧产物的期望出口温度。在又另一方面，本申请提供了能量生成系统。这样的系统包括燃烧设备，其包括混合装置，该混合装置被配置成将碳质燃料与富氧和工作流体进行混合，以形成燃料混合物。 燃烧室至少部分地由蒸发构件定义出，其中蒸发构件至少部分地被耐压构件包围。该燃烧室具有入口部和相对的出口部。燃烧室的入口部被配置成接收燃料混合物，使该燃料混合物在燃烧室中以燃烧温度燃烧而形成燃烧产物。该燃烧室进一步被配置成将燃烧产物引向出口部。蒸发构件被配置成朝向燃烧室引导蒸发物质从蒸发构件中经过，以便对燃烧产物和蒸发构件之间的相互作用进行缓冲。此外，蒸发物质可被引入燃烧室，以获得燃烧产物的期望出口温度。变换设备被配置成接收燃烧产物，其中该变换设备响应于燃烧产物，而将与其相关联的热能转换成动能。在再另一方面，本申请提供了分离设备，其适用于使用燃烧设备实现，燃烧设备被配置成燃烧固体碳质燃料以形成燃烧产物，使得在固体碳质燃料中的任何非易燃成分在燃烧产物中液化。这样的分离设备包括多个串行布置的离心分离装置，其包括入口离心分离装置和出口离心分离装置，入口离心分离装置被配置成接收燃烧产物和与其相关的液化非易燃成分，而出口离心分离装置被配置成排出其中的液化非易燃成分已基本被去除的燃烧产物。每个离心分离装置具有多个以并行的方式可操作地布置的离心分离元件，其中每个离心分离元件被配置成从燃烧产物中去除被液化的非易燃成分的至少一部分，并将被液化的非易燃成分的至少一部分引导到积垢器(sump)。耐压外壳被配置成容纳离心分离装置和禾只柜器。另一方面，碳质燃料的氧燃料燃烧(和/或碳氢质燃料)还可涉及将足够纯的氧从空气中分离出来(或以其他方式提供这样充分纯的氧气)，以及在燃烧处理中应用该氧气以产生燃烧产物，该燃烧产物基本不含氮，而包括二氧化碳和水蒸气。富含二氧化碳的燃烧产物(随后冷却并且水分冷凝)则可能可在后续的商业应用中利用，诸如用于提高油的还原或者提高天然气产量或者在合适的地质收集场中处理(后续压缩和提纯)。氧燃料动力生成系统的在高压下的操作还可允许从燃料中产生的二氧化碳处于高压下，导致通过减少或者消除对二氧化碳增压的需要而节省动力。而且，高压操作可允许被提纯的燃烧产物被直接用于动力循环，当与诸如CO2或者流束的适当的加热工作流体混合时。动力系统的在高压下的操作还可导致在动力循环中流体流通率体积的减少，导致装备更小且投资成本更低。具有温度控制装置的高压氧燃料燃烧器是另一个重要方面。诸如燃烧产生的气体或二氧化碳或液体水或流束(诸如来自循环流束)的适宜流体的通过蒸发冷却和燃烧室/ 空间的保护壁的循环，还可起到控制燃烧温度的作用。通过燃烧室壁的蒸发流体的流通还可起到消除由于热本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M帕尔默，R阿拉姆，G小布朗，
申请(专利权)人：帕尔默实验室有限责任公司，八河流资产有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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