具有辐射源(108)、经构造以允许第一流体(114)流经其的第一热交换器(112)和经构造以向第一交换器提供来自辐射源的受控辐射热的热屏(110)的传热系统。该辐射源是火焰。该热屏是经构造以允许第二流体(116)流经其的第二热交换器或由设计成向第一交换器提供来自辐射源的受控辐射热暴露的材料制成的非接触热屏。还公开了氧/煤燃烧系统。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及燃烧系统。特别地，本公开涉及合并对流段和辐射段的燃烧系统。
技术介绍
水管有效地接受大的热通量(heat flux)而不破坏由金属制成的管。过热蒸汽管在有效锅炉运行中是重要的，但由于降低的每单位体积的热容，不能接受与水管一样高的热通量。已知系统不保护过热管免受辐射段中盛行的高热通量的破坏。暴露在高热通量下的未保护的蒸汽管受到破坏和/或故障。因此，已知空气/燃料锅炉包括与过热蒸汽分开的对流段，其中热通量较低，但总烟道气焓仍相对较高。在氧/燃料燃烧条件下，当离开锅炉的气体温度保持不变时，在辐射段中发生的热释放百分比大于空气/燃料燃烧。为克服这一点，已知系统包括烟道气再循环(FGR)以通过吸收辐射段中的一部分热来降低火焰温度，由此降低炉气体离开时的温度并随后使其在对流段中被吸收。使用FGR传热提高烟道气处理系统的复杂性、对流段和锅炉的尺寸并因此提高该系统的总资本和运行成本。来自在氧气中的煤燃烧(被称作“氧/煤燃烧”)的热释放和火焰温度不同于在空气中的煤燃烧(被称作“空气/煤燃烧”)。在空气煤燃烧中，火焰温度低于且烟道气体积高于氧/煤燃烧。与空气/煤燃烧相比，氧/煤燃烧中较高的火焰温度和较低的烟道气体积造成可用于对流段的热抽取的降低和可用于辐射段的热抽取的提高。氧/煤燃烧的另一挑战是炉排出气体温度。主要基于对流段管(convective pass tube)结垢考虑,合意的炉排出气体温度为1200-1400°C (大约2200-2550 °F)。因此，必须除去炉段中足够的热以将炉排出气体温度降至可接受的限度。在利用对流热交换段的氧/煤燃烧布置中，部分由于对离开锅炉辐射段的气体温度的限制，可用于过热蒸汽的热较少，造成可供传递给进料水、蒸汽发生和过热的热的失衡。在致力于在离开辐射段之前降低炉气体的温度时，已利用大量的合成空气(21-35% O2在CO2中)形式的烟道气再·循环(FRG)以使氧气中的煤燃烧近似于空气/煤燃烧。在炉热释放、炉排出气体温度和火焰温度方面，烟道气再循环增加了整个工艺的总资本和运行成本。因此，仍然需要提供减少或消除烟道气再循环的热交换设计，以实现到过热和再热蒸汽中的恰当热分布，实现较低总成本，能够在氧/煤锅炉的辐射段中过热至少一部分的蒸汽和/或充分保护过热管免受辐射段中占主导的的高热通量的破坏。
技术实现思路
本公开提供了锅炉设计，其不需要烟道气再循环来使实现到过热和再热蒸汽中的恰当热分布、实现较低总成本、能够在氧/固体燃料锅炉的辐射段中过热至少一部分蒸汽和/或充分保护过热管免受辐射段中占主导的高热通量的破坏。本公开的一个实施方案包括具有以下的的传热系统辐射源；第一热交换器，其经构造以允许第一流体流经它；和热屏(thermal shield),其经构造以向该第一交换器提供来自辐射源的受控辐射热。该辐射源是火焰且该热屏是第二热交换器，该第二热交换器经构造以允许第二流体流经它。本公开的另一实施方案包括氧/燃料燃烧系统。该系统包括经安排和布置以提供火焰辐射源的炉。第一交换器置于该炉中并经安排和布置以交换来自辐射源和用于蒸汽轮机的蒸汽的辐射热。该系统进一步包括经构造以向第一交换器提供来自辐射源的受控辐射热暴露的热屏。该热屏是第二热交换器，其经构造以允许第二流体流经它。本公开的另一实施方案包括氧/燃料燃烧系统。该系统包括经安排和布置以提供火焰辐射源的炉，该炉具有经安排和布置以提供火焰辐射源并使燃烧流体循环的室。第一热交换器经构造以允许第一流体流经它。该系统进一步包括由经设计(arranged)以成向第一交换器提供来自辐射源的受控辐射热暴露的材料制成的非接触热屏。该辐射源是火焰且第一热交换器和热屏置于该室内并与燃烧流体接触。本公开的一个优点是不需要烟道气再循环来实现到过热和再热蒸汽的恰当热分布。再循环的减少或消除能够降低对流段和锅炉的尺寸或消除对流段和锅炉，因此降低该系统的总资本和运行成本。本公开的另一优点是较低的总成本。本公开的另一优点是在氧/固体燃料锅炉的辐射段中过热至少一部分的蒸汽的能力。本公开的再一优点是提供提高的过热管保护以免受到辐射段中占主导的高热通量的破坏。本公开的再一优点是减少的烟道气再循环而不提高气体离开辐射段时的温度，由此降低对流段(convective pass)结垢倾向以及维持给定的汽轮机循环的热和质量平衡。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公开的其它特征和优点。附图简述 图I显示燃烧系统的一个示例性实施方案的透视图。图2显不传热系统的一个不例性实施方案的截面图。图3显示作为Dy/D’= I. 5时的Dx/D管的函数的水管和蒸汽管的平均管壁温度。图4显示作为DY/D管=I. 5时的Dx/D管的函数的水和蒸汽的热通量计算值。图5显示改变管行距(Dy)的影响。图6显示根据一个实施方案的热交换器系统的横截面图。 图7显示根据一个实施方案的热交换器系统的横截面图。图8显示根据一个实施方案的热交换器系统的横截面图。图9显不根据一个实施方案的热交换器系统的横截面图。附图说明图10显示根据一个实施方案的热交换器系统的横截面图。图11显示根据一个实施方案的热交换器系统的横截面图。图12显示根据另一实施方案的热交换器系统的横截面图。图13显示根据另一实施方案的热交换器系统的横截面图。图14显示根据另一实施方案的热交换器系统的横截面图。图15显示根据一个实施方案的示例性热交换器系统布置的温度图。只要可能，在所有附图中使用相同标号代表相同部件。专利技术详述 下面参照附图更充分描述本公开，其中显示了本公开的优选实施方案。但是，本公开可以具体体现为许多不同的形式且不应被解释为仅限于本文中阐明的实施方案；相反，提供这些实施方案以使本公开详尽完整并向本领域技术人员充分传达本公开的范围。本文所用的术语“固体燃料”及其语法变体是指适合燃烧用途的任何固体燃料。例如，本公开可用于许多类型的含碳固体燃料，包括但不限于无烟煤、烟煤、次烟煤和褐煤；焦油；浙青；石油焦；造纸厂污泥固体物和下水道污泥固体物；木材；泥炭；草；和所有这些燃料的组合和混合物。本文所用的术语“氧气”及其语法变体是指O2浓度大于大气或环境条件的氧化剂。本文所用的术语“氧/煤燃烧”及其语法变体是指在氧气中的煤燃烧，术语“空气/煤燃烧”及其语法变体是指在空气中的煤燃烧，术语“氧/燃料燃烧”及其语法变体是指在氧气中的燃料燃烧，和术语“空气/燃料燃烧”及其语法变体是指在空气中的燃料燃烧。本文所用的术语“燃烧流体”及其语法变体是指由燃烧产物形成和/或与燃烧产物混合的流体，其可用于对流传热。该术语不限于燃烧产物并可包括与至少一部分燃烧系统混合或以其它方式行经至少一部分燃烧系统的流体。尽管不限于此，但一个这样的实例是烟道气。本文所用的术语“再循环的烟道气”及其语法变体是指再循环到该系统任何部分的离开该系统的燃烧流体。本文所用的术语“烟道气再循环”及其语法变体是指允许燃烧流体再循环的构造。参照图1，本公开的一个实施方案包括具有炉104、对流段106、辐射源108、热屏110和第一热交换器112的燃烧系统102。如图I中所示，炉104被描绘为用于燃料燃烧和在烟道气进入对流段106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 12/238,6951.传热系统，该系统包含 福射源; 第一热交换器，其经构造以允许第一流体流经它；和热屏，其经构造以向该第一交换器提供来自该辐射源的受控辐射热；且其中该辐射源是火焰且该热屏是第二热交换器，该第二热交换器经构造以允许第二流体流经它。2.权利要求I的系统，其中该第一热交换器包含能够运送该第一流体的多个管。3.权利要求I的系统，其中该热屏包含能够运送该第二流体的多个管。4.权利要求I的系统，其中该热屏的构造包括该热屏的所述多个管的每个之间的预定间距。5.权利要求I的系统，其中该系统包括在该第一热交换器的所述多个管的每个之间的预定间距。6.权利要求I的系统，其中该系统的构造包括在该第一热交换器的管与该热屏的管之间的预定间距。7.权利要求I的系统，其中该热屏的构造包括在该第一热交换器的所述多个管的每个之间和该第一热交换器的管与该热屏的管之间的预定间距。8.权利要求I的系统，进一步包含在该热屏的管之间、在该第一热交换器的管之间、或在该热屏的管与该第一热交换器的管之间的网状连接。9.权利要求I的系统，其中该第一流体与该第二流体在选自热容、密度、粘度、热导率、压力、相、相分数、速度、质量流量及其组合的性质方面不同。10.权利要求I的系统，其中该福射源、该第一热交换器和该热屏基本位于燃烧系统的炉内。11.1 I.权利要求I的系统，其中该火焰是氧/煤火焰。12.权利要求I的系统，其中该火焰是固体燃料火焰。13.权利要求I的系统,其中该火焰是氧浓度为至少21体积％的氧/燃料火焰。14.权利要求I的系统，其中该第一流体是蒸汽。15.权利要求I的系统，其中该第一流体是液态水和蒸汽混合物。16.权利要求I的系统,其中该第二流体是液态水。17.氧/燃料燃烧系统，该系统包含 炉，其经安排和布置以提供火焰辐射源； 第一交换器，其置于该炉中，经安排和布置以交换来自该辐射源和用于蒸汽轮机的蒸汽的辐射热；和 热屏，其经构造以向该第一交换器提供来自该辐射源的受控辐射热暴露； 其中该热屏是第二热交换器，其经构造以允许第二流体流经它。18.权利要求17的系统，其中该第一热交换器选自过热器、再热器、省热器...
【专利技术属性】
技术研发人员：RJ亨德肖特，何筱毅，JW克卢斯特曼，MJ希贝，AG斯拉夫科夫，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：
国别省市：
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