带有预燃室的燃烧系统技术方案

预燃室(300)，其具有室(301)，该室具有第一端和第二端，和在第一端的经构造以输送被氧气包围的基本平行的固体燃料流(115)的入口(305)。第一端进一步包括再循环阶梯(303)，第二端与炉(104)流体连通。安排该入口与该再循环阶梯以形成至少一部分的固体燃料和氧气的再循环区(307)。也公开了燃烧系统和运行燃烧系统的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有预燃室的燃烧系统对相关申请的交叉引用本申请与下列申请相关：申请No.12/238,612，名称为“OXY/FUELCOMBUSTIONSYSTEMWITHLITTLEORNOEXCESSOXYGEN”，代理人卷号No.07228USA，在2008年9月26日与本申请同时提交，转让给本公开的受让人并全文经此引用并入本文；申请No.12/238,632，名称为“COMBUSTIONSYSTEMWITHSTEAMORWATERINJECTION”，代理人卷号No.07238USA，在2008年9月26日与本申请同时提交，转让给本公开的受让人并全文经此引用并入本文；申请No.12/238,657，名称为“OXY/FUELCOMBUSTIONSYSTEMWITHMINIMIZEDFLUEGASRECIRCULATION”，代理人卷号No.07257USA，在2008年9月26日与本申请同时提交，转让给本公开的受让人并全文经此引用并入本文；申请No.12/238,671，名称为“CONVECTIVESECTIONCOMBUSTION”，代理人卷号No.07254USA，在2008年9月26日与本申请同时提交，转让给本公开的受让人并全文经此引用并入本文；申请No.12/238,695，名称为“OXY/FUELCOMBUSTIONSYSTEMHAVNIGCOMBINEDCONVECTIVESECTIONANDRADIANTSECTION”，代理人卷号No.07247USA，在2008年9月26日与本申请同时提交，转让给本公开的受让人并全文经此引用并入本文；申请No.12/238,731，名称为“PROCESSTEMPERATURECONTROLINOXY/FUELCOMBUSTIONSYSTEM”，代理人卷号No.07239USA，在2008年9月26日与本申请同时提交，转让给本公开的受让人并全文经此引用并入本文；申请No.61/100,372，名称为“COMBUSTIONSYSTEMWITHPRECOMBUSTOR”，代理人卷号No.07262ZUSA，在2008年9月26日与本申请同时提交，转让给本公开的受让人并全文经此引用并入本文。
本公开涉及燃烧系统。特别地，本公开涉及具有提高的燃烧停留时间的氧/燃料燃烧系统。
技术介绍
能量需求是美国及全世界当前的问题。由于这些能量需求，需要新的能源和更有效开发能量的来源。提供新能源的系统和与煤相关的更有效开发能量的方法可能满足这些能量需求。由于较慢的总燃烧动力学，煤燃烧和其它固体燃料燃烧的过量氧需求通常比气体和液体燃料高得多。例如，气体燃烧用的化学计量比（即实际/理论最低O2需求量的比率）通常为1.05（5%过量）或更低，而煤燃烧的化学计量比更通常为大约1.2（20%过量）。在以较高的化学计量比运行时，空气-煤燃烧导致较高风扇功率要求（通常为蒸汽轮机的总发电量的不到百分之一）和烟囱显焓损失。因此，氧/煤燃烧的效率低得多（通常为总发电量的大约百分之几的量级）。用于动力锅炉的煤燃烧通常使用空气作为氧化剂进行。随着CO2封存变得更普遍且法律和规章要求燃煤发电厂进行封存，由于氧/煤燃烧系统的烟道气流中提高的CO2浓度，使用具有高O2浓度（即氧体积浓度>35%）的合成空气和基本纯O2作为氧化剂变得更加合意。但是，在高O2浓度合成空气和基本纯O2中的煤燃烧法（统称为氧/煤燃烧）不同于在空气中的煤燃烧（被称作空气/煤燃烧）。氧/煤燃烧不同于空气/煤燃烧，因为氧/煤燃烧通常具有更高的火焰温度和不同的火焰动量。对改型(retrofit)装置而言，这些差异尤其重要，因为氧/煤火焰必须适用于现有燃烧室。另外，随着用于氧/煤燃烧的氧化剂中的氧气浓度提高，火焰温度和炉中成渣组分的浓度也提高。因此，仍然需要提供用于氧/煤燃烧的部件和系统以提供氧气与煤之间增加的接触时间，从而提供合意的燃烧性质。
技术实现思路
本公开的一个方面包括预燃室（precombustor），其具有室，该室具有第一端和第二端，和在该第一端的经构造以输送被氧气包围的基本平行的固体燃料流的入口。该第一端进一步包括再循环阶梯（recirculationstep）且该第二端与炉流体连通。安排该入口与该再循环阶梯以形成至少一部分的固体燃料和氧气的再循环区。本公开的另一方面包括具有炉和至少一个预燃室的燃烧系统。该预燃室包括具有第一端和第二端的室，和在该第一端的经构造以输送被氧气包围的基本平行的固体燃料流的入口。该第一端进一步包括再循环阶梯且该第二端与该炉流体连通。安排该入口与该再循环阶梯以形成至少一部分固体燃料和氧气的再循环区。本公开的再一方面包括提供炉和提供至少一个预燃室。该预燃室包括具有第一端和第二端的室，和在该第一端的经构造以输送被氧气包围的基本平行的固体燃料流的入口。该第一端进一步包括再循环阶梯且第二端与该炉流体连通。该方法包括向该入口输送固体燃料和氧气以形成至少一部分的固体燃料和氧气的再循环区。本公开的实施方案的又一优点是在进入该炉之前和刚进入该炉后增加的停留时间和更完全的燃烧。本公开的实施方案的又一优点在于再循环区充当缓冲以便为该预燃室的壁提供热保护。本公开的实施方案的另一优点在于该再循环区充当缓冲以便在腐蚀性的炉环境与燃烧器喷嘴之间提供保护。本公开的实施方案的另一优点是提高的火焰稳定性。本文中公开了该方法和系统的其它方面。本领域技术人员根据下列详述和附图将会认识和理解如上论述的特征以及本专利技术的其它特征和优点。附图说明图1A显示已知燃烧系统的图示。图1B是图1A的系统以1B-1B方向截取的截面图。图2A显示另一已知燃烧系统的图示。图2B是图2A的系统以2B-2B方向截取的截面图。图3A显示根据本公开的一个实施方案的燃烧系统的图示。图3B是图3A的系统以3B-3B方向截取的截面图。图4A显示根据本公开的另一实施方案的燃烧系统的图示。图4B是图4A的系统以4B-4B方向截取的截面图。图5显示连接到根据本公开的一个实施方案的预燃室的氧/煤燃烧器的流送管的示意图。图6显示有和没有预燃室的燃烧系统的燃料流的速度分布。图7显示有和没有预燃室的燃烧系统的燃料流的氧浓度。图8显示有和没有预燃室的燃烧系统的备选燃料流的氧浓度。图9显示有和没有预燃室的燃烧系统的燃料流的温度分布。图10显示有和没有预燃室的燃烧系统的备选燃料流的一氧化碳浓度。图11包括代表在各种阶梯高度（stepheight）下的最大预燃室长度的图解数据。图12A显示根据本公开的一个实施方案的预燃室的图示。图12B是图12A的系统以12B-12B方向截取的截面图。图13A显示根据本公开的另一实施方案的预燃室的图示。图13B是图13A的系统以13B-13B方向截取的截面图。图14A显示根据本公开的另一实施方案的预燃室的图示。图14B是图14A的系统以14B-14B方向截取的截面图。图15A显示根据本公开的另一实施方案的预燃室的图示。图15B是图15A的系统以15B-15B方向截取的截面图。图16A显示根据本公开的另一实施方案的预燃室的图示。图16B是图16A的系统以16B-16B方向截取的截面图。图17显示根据一个实施方案的预燃室的示例性横截面几何形状。图18显示根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2008.09.26 US 12/238,6441.预燃室，包含：由第一端、外壁和第二端限定的室；和经构造以通过该室的第一端输送被氧气包围的基本平行的固体燃料流的入口，其中该室的第一端在紧邻该入口的下游包括再循环阶梯，且该室的第二端与炉流体连通；其中该入口与该再循环阶梯经安排以在该室内形成从该入口出来的至少一部分固体燃料和氧气的再循环区，该再循环阶梯具有由所述外壁限定的、从该入口边缘到该室边缘的阶梯高度h；其中进一步构造该入口以提供再循环烟道气；和其中进一步构造该入口以在该再循环阶梯的下游提供再循环烟道气，为预燃室提供防火焰保护。2.权利要求1的预燃室，其中该入口包括经构造以提供固体燃料的入口。3.权利要求1的预燃室，其中构造该预燃室以使：其中Dp是该室直径且d是该入口直径。4.权利要求1的预燃室，其中该室具有长度L并且其大于或等于该再循环阶梯高度h的5倍。5.权利要求1的预燃室，其中构造该预燃室以使：其中L是预燃室长度，d是该入口直径。6.权利要求1的预燃室，其中构造该预燃室以使：其中d是该入口直径。7.权利要求1的预燃室，其中该预燃室包括圆形横截面几何形状。8.权利要求1的预燃室，其中该预燃室包括非圆形横截面几何形状。9.权利要求1的预燃室，其中该入口经构造以输送至少部分地被所述固体燃料包围的第二氧气流。10.燃烧系统，包含：炉；和至少一个预燃室，所述至少一个预燃室具有由第一端、外壁和第二端限定的室，和经构造以通过该室的第一端输送被氧气包围的基本平行的固体燃料流的入口，该第一端进一步包括在紧邻该入口的下游的再循环阶梯，该第二端与该炉流体连通；其中该入口与该再循环阶梯经安排以在该室内形成从该入口出来的至少一部分固体燃料和氧气的再循环区，该再循环阶梯具有由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：AG斯拉夫科夫，何筱毅，MD达戈斯蒂尼，RJ亨德肖特，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：
国别省市：