运行氧-燃料锅炉系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种运行锅炉系统(1)的方法，锅炉系统(1)包含其中燃烧氧流和燃料流以生成烟气流的氧燃料锅炉(4)、为锅炉产生氧流的氧气源(26)和用以清洁和压缩锅炉中生成的烟气流的至少一部分以产生包含二氧化碳的加压流体流的气体处理单元(45)，所述方法包括：在蒸发模式下运行锅炉系统(1)至少一段时间，其中来自氧气源(26)的以液体形式的氧流在被引入锅炉(4)中之前通过自气体处理单元(45)的二氧化碳的第一流向液体氧流传递热能而被蒸发。本发明专利技术还涉及一种用于氧-燃料工艺的锅炉系统以及一种包含此类系统的发电厂。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种运行锅炉系统(1)的方法，锅炉系统(1)包含其中燃烧氧流和燃料流以生成烟气流的氧燃料锅炉(4)、为锅炉产生氧流的氧气源(26)和用以清洁和压缩锅炉中生成的烟气流的至少一部分以产生包含二氧化碳的加压流体流的气体处理单元(45)，所述方法包括：在蒸发模式下运行锅炉系统(1)至少一段时间，其中来自氧气源(26)的以液体形式的氧流在被引入锅炉(4)中之前通过自气体处理单元(45)的二氧化碳的第一流向液体氧流传递热能而被蒸发。本专利技术还涉及一种用于氧-燃料工艺的锅炉系统以及一种包含此类系统的发电厂。【专利说明】
本专利技术涉及一种氧-燃料锅炉系统和一种运行所述系统的方法。本专利技术还涉及一种包含此类系统的氧燃料燃烧发电厂。
技术介绍
在燃烧工厂如发电厂中燃料如煤、石油、泥煤、废弃物等的燃烧中，将生成热的过程气体，此类过程气体含二氧化碳CO2及其他组分。随着环境要求的提高，人们已开发出各种用以从过程气体去除二氧化碳的工艺。一种这样的工艺为所谓的氧-燃料工艺。在氧-燃料工艺中，燃料(如上面提到的燃料中之一)在贫氮气体的存在下燃烧。由氧气源提供的氧气被供给到锅炉，在其中，氧气氧化燃料。在氧-燃料燃烧工艺中，产生富二氧化碳的烟气，该烟气可用各种CO2捕集技术处理以减少二氧化碳向大气中的排放。CO2捕集常包括烟气的冷却或压缩和冷却来以液体或固体形式从不可冷凝的烟气组分如N2和O2分尚CO2。在二氧化碳的净化和分离后，获得富二氧化碳的流并需要搬运，例如通过在罐槽(固定罐槽或是卡车或轮船上的罐槽)中贮存和运输、经由管线运输和/或泵送到地下以长期(最终)贮存和矿化。氧-燃料工艺中使用的不同部件可能不总是在其满负荷下使用。锅炉下游的部件考虑到自锅炉的输出而设计。同样，锅炉上游的部件考虑到锅炉中需要的输入而设计。氧-燃料工艺中使用的一些装置因此尺寸过大，因为氧-燃料工艺不总是始终在满负荷下运行。总是需要改善氧-燃料工艺的灵活性。期望找到新的途径来降低总体能耗、缩减部件的尺寸/容量以及更好地利用氧-燃料工艺中存在的部件。
技术实现思路
通过使用来自部分过程的热能并将其送至需要其的其他部分，总体能耗可降低。同样，通过根据工艺的负荷而使用不同的换热系统，提高此类工艺运行中的灵活性。通过在低负荷期间积聚氧(对于燃料绕少的一种重要的进入组分)，工艺可能不需要如同如果要产生系统高负荷期间所需的全部氧所需那么高的容量的氧气供给。因此，这提供了减少氧气供给容量的机会。另外，使用工艺中可利用的热能，所需的能量输入可减少和/或调节至一天中能源价格较低的时间段以节约成本。依赖于负荷的传热系统的组合使得总体能耗降低、工艺的运行成本降低并且一些所需装置的规模减小。本专利技术的一个目的是提供一种运行锅炉系统的方法，所述锅炉系统包括其中燃烧氧和燃料流以生成烟气流的氧燃料锅炉、为锅炉产生氧流的氧气源和用以清洁和压缩锅炉中生成的烟气流的至少一部分以产生包含二氧化碳的加压流体流的气体处理单元，所述方法包括:在蒸发模式下运行锅炉系统至少一段时间，其中来自氧气源的以液体形式的氧流在被引入锅炉中之前通过自气体处理单元的二氧化碳的第一流向液体氧流传递热能而被蒸发。根据一个实施方案，所述方法还包括在冷凝模式下运行锅炉系统至少一段时间，其中来自氧气源的气态氧流在被送至液体氧贮存单元之前通过自气态氧流向气体处理单元的二氧化碳的第二流传递热能而被冷凝。根据一个实施方案，所述方法还包括在冷凝模式下自气态氧向来自气体处理单元(45)的以加压二氧化碳流(34)形式的二氧化碳的第二流传递热能，其中在热能传递之前使得所述加压二氧化碳膨胀。根据一个实施方案，所述方法还包括:确定锅炉系统是在第一负荷下还是在第二负荷下运行，其中第二负荷为比第一负荷低的负荷；当锅炉系统在第一负荷下运行时，控制锅炉系统以在蒸发模式下运行；而当锅炉系统在第二负荷下运行时，控制锅炉系统以停止在蒸发模式下运行。根据一个实施方案，所述方法还包括:确定锅炉系统是在第三负荷下还是在第四负荷下运行，其中第四负荷为比第三负荷低的负荷；当锅炉系统在第四负荷下运行时，控制锅炉系统以在冷凝模式下运行；而当锅炉系统在第三负荷下运行时，控制锅炉系统以停止在冷凝模式下运行，其中当锅炉系统在第四负荷下运行时，液体氧的存量将累积。根据一个实施方案，第四负荷为比第一负荷低的负荷。根据一个实施方案，所述方法还包括控制锅炉系统以避免，至少对于一段时间，同时在蒸发模式和冷凝模式下运行，其中当在第四负荷下运行时液体氧的存量将在冷凝模式下累积，而当在第一负荷下运行时，所述液体氧的存量将在蒸发模式下蒸发以用于锅炉中，其中第四负荷为比第一负荷低的负荷。根据一个实施方案，所述方法包括中间传热流体，其在蒸发模式下采用以自二氧化碳流向液体氧流传热。根据一个实施方案，所述方法还包括在蒸发模式下自二氧化碳流向液体氧直接传热。本专利技术的另一目的是提供一种锅炉系统，所述锅炉系统包括其中燃烧氧流和燃料以生成烟气流的氧燃料锅炉、为锅炉产生氧流的氧气源、用以清洁锅炉中生成的烟气的至少一部分的气体清洁系统、用以冷凝经清洁的烟气的烟气冷凝器、用以进一步清洁和压缩烟气以产生包含二氧化碳的加压流体流的气体处理单元，所述锅炉系统还包括:在蒸发模式下运行至少一段时间的第一换热系统，其中来自氧气源的以液体形式的氧流在被引入锅炉中之前通过自气体处理单元的二氧化碳的第一流向液体氧流传递热能而被蒸发。根据一个实施方案，所述锅炉系统还包括在冷凝模式下运行至少一段时间的第二换热系统，其中来自氧气源的气态氧流在被送至液体氧贮存单元之前通过自气态氧流向气体处理单元的二氧化碳的第二流传递热能而被冷凝。根据一个实施方案，所述锅炉系统还包括基于锅炉系统上测得的负荷来控制锅炉系统在蒸发模式或冷凝模式下运行的控制装置。根据一个实施方案，所述锅炉系统还包括用以贮存来自氧贮存单元的以液体形式的氧的氧贮存单元。根据一个实施方案，所述第二换热系统包括其中通过来自氧气源的气态氧流的冷凝所传递的热能使得压缩的液体二氧化碳流蒸发的换热器。本专利技术的另一目的是提供一种包含所述锅炉系统的氧-燃料燃烧发电厂。【专利附图】【附图说明】现在看附图，这些附图为示例性的实施方案，并且其中相同的要素用相同的数字表不:图1为氧-燃料工艺中锅炉系统I的示意图，公开了传热系统46的一个实施方案。图2为氧-燃料工艺中锅炉系统I的示意图，公开了传热系统46的另一个实施方案。图3为氧-燃料工艺中锅炉系统I的示意图，公开了传热系统46的再一个实施方案。具体实施方案本专利技术的方法确定锅炉系统在怎样的负荷下运行。通过为蒸发模式和冷凝模式分别何时启动提供负荷极限值，所述方法将在运行过程中基于工艺中测得的负荷值而在蒸发模式和冷凝模式之间切换。在锅炉系统高负荷期间，蒸发模式将启动。当负荷为锅炉最大容量的至少75%即75-100%、优选95-100%时，认为锅炉系统的负荷高。在锅炉系统低负荷期间，冷凝模式将启动。当负荷低于锅炉最大容量的75%如为0-74%、优选25-60%时，认为锅炉系统的负荷低。锅炉系统的负荷可用需氧量或通往锅炉的流率来测量和控制。此外，运行可能受清空本系统的O2缓冲容器的需求的影响，该容器含待进给到锅炉的氧。然而，运行不一定仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运行锅炉系统(1)的方法，所述锅炉系统(1)包括其中燃烧氧流(33,?50)和燃料流(3)以生成烟气流(5)的氧燃料锅炉(4)、为所述锅炉产生所述氧流的氧气源(26)和用以清洁和压缩所述锅炉中生成的烟气流(5)的至少一部分以产生包含二氧化碳的加压流体流(25)的气体处理单元(45)，所述方法包括：在蒸发模式下运行所述锅炉系统(1)至少一段时间，其中来自所述氧气源(26)的以液体形式的氧流在被引入所述锅炉(4)中之前通过自所述气体处理单元(45)的二氧化碳的第一流向所述液体氧流传递热能而被蒸发。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：O斯塔尔曼恩，FK恩南巴奇，C布里茨，J纳杰斯，MJ维特泽尔，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：