具有经布置和安排以接收固体燃料和氧气并燃烧该固体燃料和氧气以形成烟道气的炉(104)的燃烧系统(102)。该系统包括经布置和安排以接收来自烟道气的热的热交换器(106)设备，其中该热交换器设备具有预定热交换容量。注水设备设备(108)被经布置和安排以向烟道气提供水以可控调节烟道气质量流速和温度，从而提供预定热交换容量。
【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，本公开涉及其中受控注水到烟道气中的燃氧固体燃料燃烧系统。
技术介绍
对于氧/煤或氧/燃料锅炉，烟道气再循环(“FGR”)常用于缓和火焰温度和为锅炉的辐射和对流段两者中的适当传热提供足够的质量流量。但是，再循环烟道气(“RFG”)会将杂质引入烟道气。此外，FGR不足以匹配空气燃烧的或空气/煤锅炉的原始传热分布。在已知的氧/煤燃烧系统中，利用FGR控制火焰传热特性以及提高经过锅炉对流段的质量流量。RFG基本由CO2构成。CO2的相对辐射率低于水。但是，FGR通过再循环和/或积累烟道气中的杂质而降低烟道气中的CO2纯度。这些杂质通常是队(来自空气侵入或包含在煤或O2供应中)、Ar (来自空气侵入或O2供应中)、SO2 (来自煤燃烧)、S03 (来自煤燃烧)和NOx (来自煤燃烧)，但不仅限于这些物质(例如一些粉尘也可能再循环)。在已知系统中，空气侵入对CO2捕获发电厂比对空气燃烧的(即空气/燃料或空气/煤燃烧)发电厂更有害，因为外来空气降低CO2的纯度。通常，由于烟道气含有杂质，烟道气再循环加剧空气侵入的影响。将水注入锅炉系统的已知方法不是连续的并且无法实现足够大的流速。例如，吹灰器目前用于注入N2、水(液体水或蒸汽)或空气以除去烟灰、炉渣和/或灰分沉积物，但由于对装置效率的影响，这些系统短期而非连续用于除去特定沉积物。因此，仍然需要提供减少烟道气中的杂质、更好匹配空气燃烧锅炉的原始传热分布、能够控制相对福射(relative radiant)和对流传热和/或提高经过对流段的总质量流量的氧/燃料系统和/或方法。专利技术概述 本公开提供具有经布置和安排以接收固体燃料和氧气并燃烧该固体燃料和氧气以形成烟道气的炉的燃烧系统。该系统包括经布置和安排以接收来自烟道气的热的热交换器设备，其中该热交换器设备具有预定热交换容量。注水设备被经布置和安排以向烟道气提供水以可控调节烟道气质量流速和温度，从而提供预定热交换容量。根据一个实施方案，本公开包括运行燃烧系统的方法。该方法包括提供燃烧系统，该燃烧系统包括经构造以接收固体燃料和氧气的炉与经布置和安排以接收来自烟道气的 热的热交换器设备，该热交换器设备具有预定热交换容量。将水注入烟道气以提供具有提供预定热交换容量的质量流量和温度的烟道气。根据另一实施方案，本公开包括包含燃烧系统的锅炉系统，该燃烧系统具有经布置和安排以接收固体燃料和氧气并燃烧该固体燃料和氧气以形成烟道气的炉；经布置和安排以接收来自烟道气的热的热交换器设备，该热交换器设备具有预定热交换容量；和注水设备，该注水设备经布置和安排以向烟道气提供水以提供具有提供预定热交换容量的质量流量和温度的烟道气。该锅炉系统进一步包括经构造以从烟道气中除去二氧化碳的二氧化碳回收设备。本公开的一个优点是减少或消除用于氧/燃料燃烧锅炉的常规FGR。通过减少或消除RFG的量，可以减少或消除该系统内的有害杂质，如SO2和S03，允许常规结构材料用于该系统表面区域。本公开的另一优点是提供烟道气中较高的CO2纯度，这改进CO2提纯和压缩系统的效率。本公开的再一优点在于可以在比常规RFG高的压力Γ1-5 psig)下供应水，这进一步降低传输介质量(transport medium sizing)。本公开的再一优点在于蒸汽或预热锅炉进料水或水多次注入锅炉和/或对流段可以I)合意地实现相对辐射和对流传热的控制和/或2)合意地提高经过对流段的总质量流量。本公开的又一优点是更好匹配常规空气燃烧锅炉的原始传热分布。例如，可以控制该锅炉内的质量流速以匹配原始的空气燃烧锅炉流速或实现锅炉内的更佳质量流量分布。本公开的另一优点是合意地实现相对辐射和对流传热的额外控制。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。附图说明图I显示具有注水的燃烧系统的一个示例性实施方案的示意图。图2显示根据本公开的一个实施方案的燃烧系统的一部分的放大示意图。图3显示带有选择性催化还原单元的燃烧系统的一个示例性实施方案的示意图。图4显示在CO2提纯系统内带有烟道气冷凝器的燃烧系统的示例性实施方案的示意图。图5显示根据本公开的一个实施方案的燃烧系统的一部分的放大示意图。图6图解烟道气再循环对离开各区域的烟道气温度的影响。图7图解注水对离开各区域的烟道气温度的影响。图8图解烟道气再循环对来自各区域的烟道气质量流量的影响。 图9图解在速率降低的烟道气再循环下注水的作用。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目的的任何固体燃料。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。图I显示本公开的燃烧系统102的一个示例性实施方案。具体而言，图I描绘作为燃氧煤电厂或氧/煤燃烧系统的燃烧系统102。参照图I,燃烧系统102包括炉104和对流段106。炉104接收粉煤并用氧气燃烧粉煤以生成热和伴生烟道气。尽管已就粉煤描述本公开，但可以利用其它固体燃料。来自炉104的烟道气为对流段106提供额外的热。对流段106包括从炉104中形成的烟道气中除热的多个热交换器(也参见图2)。利用该热制造和过热用在发生器或其它蒸汽负荷源中的蒸汽。在对流段106中，发生一级过热和再热，其后跟着用于最终预热锅炉进料水的省热器。在烟道气内最好存在充足质量流量以提供经由辐射和对流两者的适当传热。此外，烟道气内的温度分布优选匹配设计的传热表面积以实现表面积的充分利用和蒸汽发生线路内的适当加热。与已知的空气/煤系统相比，燃氧的煤系统或氧/煤系统提供炉104内的更高温度和更低的烟道气质量流速。受控量的再循环烟道气(“RFG”)和水或单独的水可用于提高质量流速和提供对流段106内的所需传热。在图I所示的实施方案中，炉104能够从水源108接收液体或气体形式的水。可通过任何合适的方法，如注射器、传送器、开本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2008.09.26 US 12/238,6321.燃烧系统，该系统包含 炉，其经布置和安排以接收固体燃料和氧气并燃烧该固体燃料和该氧气以形成烟道气； 热交换器设备，其经布置和安排以接收来自该烟道气的热，该热交换器设备具有预定热交换容量；和 注水设备，其经布置和安排以向该烟道气提供水以可控调节该烟道气质量流速和温度，以提供预定热交换容量。2.权利要求I的系统，其中该系统基本不含再循环烟道气。3.权利要求I的系统，其中该预定热交换容量等于或大于来自由固体燃料与空气燃烧形成的第二烟道气的热交换容量。4.权利要求I的系统，其中该热交换器设备包括一个或多个过热器、再热器和省热器。5.权利要求I的系统，其中该热交换器设备包括锅炉的对流段。6.权利要求I的系统，其中该固体燃料是煤。7.权利要求I的系统，其中该注水设备包括位于炉、过热器、再热器和省热器中的至少两个中的注水器。8.运行燃烧系统的方法,包括 提供燃烧系统，该燃烧系统包括经构造以接收固体燃料和氧气的炉与经布置和安排以接收来自烟道气的热的热交换器设备，该热交换器设备具有预定热交换容量； 可控制地将水注入烟道气以提供具有提供预定热交换容量的质量流量和温度的烟道气。9.权利要求8的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：KB福加什，XJ李，
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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