專利名稱：具有廢氣再循環(huán)的用于氧氣燃燒鍋爐的旋風爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及燃燒爐領(lǐng)域，并具體涉及產(chǎn)生減少的NOx排放的新型的 實用旋風爐。
背景技術(shù)：
從20世紀50年代早期開始，旋風爐已經(jīng)用作燃燒煤的有效方法。它們還 可用于較小的鍋爐，因為高達90%的灰被敲打出爐底，而可采用較小的對流 通道而不會在傳熱表面形成爐渣。但是，隨著現(xiàn)今環(huán)境下對NOx排放限制得 越來越嚴格，旋風爐由于它們大量產(chǎn)生NOx而不再是燃燒煤的理想方法。
可在Babock & Wilcox ( —個McDermott公司)發(fā)表的STEAM-ITS GENERATION AND USE (蒸汽-它的產(chǎn)生和使用)第40期第14章中得到關(guān) 于旋風爐的構(gòu)造和操作的更多信息。.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種旋風爐方法和裝置，它可減小NOx排放且同時保 留旋風爐的許多優(yōu)點。
正在研究中的一種通過使二氧化碳富集而便于碳分離(sequester)的新技 術(shù)用注入再循環(huán)的廢氣的氧氣替代空氣來燃燒鍋爐。富含C02的氣流是有利 的，因為它更便于分離。氧氣燃燒的鍋爐的另外優(yōu)點是還產(chǎn)生很低的NOx排 放，因為在再循環(huán)廢氣中不再含有空氣燃燒通常會引入的氮氣。但是，伴隨再 循環(huán)廢氣中高濃度二氧化碳的還有高濃度的水分。因為這兩個濃度，用粉煤燃 燒方法實現(xiàn)煤的完全燃燒變得很成問題。
本發(fā)明在新型鍋爐中使用旋風燃燒器，它通過再循環(huán)廢氣來利用氧氣燃燒， 以實現(xiàn)富集二氧化碳的目的。這種組合利用旋風爐的燃燒效率來克服再循環(huán)廢 氣中內(nèi)在的高水分含量問題并消除了空氣燃燒的旋風爐產(chǎn)生的高NOx水平。
另外的優(yōu)點是1)產(chǎn)生的飛灰少，允許更高的對流通道速度，從而可采用更 近間隔的對流通道設(shè)計和較小的鍋爐；以及2)可消除粉碎器，因為僅需要碎 煤，可減小輔助用電，有助于補償產(chǎn)生氧氣所需電能消耗。
因而，本發(fā)明的目的是提供一種旋風爐，它包括旋風燃燒器，具有旋風 桶，該旋風桶具有再進入喉部；主爐，連接到再進入喉部以將燃燒產(chǎn)物從再進 入喉部傳送(pass)到主爐并沿著主爐傳送，該燃燒產(chǎn)物包括富含二氧化碳的 廢氣；碎固體燃料供應裝置，連接到旋風桶用于向旋風燃燒器供應燃料；氧氣 供應裝置，連接到旋風桶用于向旋風燃燒器供應基本上不含氮氣的氧氣；以及 用于使至少一些廢氣從主爐再循環(huán)到旋風桶的裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種操作旋風爐的方法，該旋風爐具有旋風燃燒 器，旋風燃燒器具有旋風桶和再進入喉部，該旋風爐還具有連接到再進入喉部 的主爐，該方法包括向旋風桶供應碎固體燃料；向旋風桶供應基本上不含氮 氣的氧氣；在旋風燃燒器中點燃氧氣和碎燃料以形成燃燒產(chǎn)物，該燃燒產(chǎn)物被 傳送到主爐并沿著主爐傳送，該燃燒產(chǎn)物包括富含二氧化碳的廢氣；以及使至 少一些廢氣從主爐再循環(huán)到旋風桶。
表現(xiàn)本發(fā)明特性的各新穎的特征在所附的并形成本公開文本的一部分的權(quán) 利要求書中具體指出。為了更好地理解本發(fā)明、其操作優(yōu)點和通過其使用可實 現(xiàn)的具體目標，請參考示出了本發(fā)明的較佳實施例附圖和描述內(nèi)容。


在附圖中
圖1是附圖中僅有的圖，且為根據(jù)本發(fā)明的旋風爐的示意性側(cè)視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)參照附圖，圖1示出了總體用標號io表示的旋風爐，旋風爐10具有總 體用12表示的旋風燃燒器，旋風燃燒器12具有大致圓筒形旋風桶14，旋風 桶14具有出口或再進入喉部16，用于排放已在旋風爐中產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物，如 本公開文本稍后將解釋的那樣。喉部16連接于主爐18的下端，方向向上的箭 頭表示包括富含二氧化碳的廢氣的燃燒產(chǎn)物。
來自這些熱燃燒產(chǎn)物的熱量較佳地由鍋爐環(huán)境中的包含水和/或蒸汽的管 道帶走，且在那里熱量用于其它目的。
碎煤而不是粉煤存儲在煤料倉20中，且使用已知設(shè)備沿燃料供應管線22 將煤供應到徑向燃燒器24頂部的碎煤入口 。通過供應裝置26將主級和三級廢 氣供應到燃燒器24，同時沿切線方向?qū)⒅骷墢U氣通過主級廢氣供應裝置28供 應到旋風桶14。
根據(jù)本發(fā)明，主級、次級和三級廢氣供應的一個或多個，不是向旋風爐供 應空氣，而是供應基本上無氮的氧氣，不過不需要純氧。
然后該富含氧氣的廢氣與碎煤混合，并被主油或氣體燃燒器以已知方式點 燃以在桶14內(nèi)產(chǎn)生漩渦線表示的燃燒產(chǎn)物的漩渦物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的顯著特征，至少一些富含二氧化碳的廢氣沿著再循環(huán)管線30 循環(huán)或再循環(huán)返回到旋風爐。獨立地或作為主級、次級或三級廢氣流或混合在 這些氣流中的氧氣中任何一種的一部分來供應再循環(huán)廢氣。
據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過使用富含氧氣的廢氣代替空氣并通過使富含二氧化碳的廢氣 再循環(huán)，來減少氮氣或消除氮氣的存在，可保持旋風爐的效率同時NOx排放 顯著減少。
在廢氣返回到旋風爐之前可設(shè)置由箱體32表示的各種氣體凈化機構(gòu)，它只
不過過濾出較大的微?；蚩梢允歉_的滌氣和過濾過程。
盡管碎煤對本發(fā)明來說是較佳燃料，但也可使用其它碎固體燃料。
本發(fā)明優(yōu)于常規(guī)粉煤燃燒的優(yōu)點包括
1. 即使在再循環(huán)廢氣中二氧化碳和水分的濃度高時也獲得高的煤燃燒效 率。
2. 廢氣中飛塵排放低，允許使用較小的微粒去移設(shè)備。
3. 廢氣中飛塵排放低，允許采用較高的對流通道速度并因此可采用較小的 鍋爐。
4. 因為旋風爐使用碎煤，不需要昂貴的粉碎器，節(jié)省了資金成本并消除了 顯著的輔助用電。
盡管詳細示出和描述了本發(fā)明的具體實施例以說明本發(fā)明的原理的應用， 但應當理解，本發(fā)明還可在不偏離這種原理的情況下以其它方式體現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種旋風爐，包括旋風燃燒器，具有旋風桶，所述旋風桶具有再進入喉部；主爐，連接到所述再進入喉部以將燃燒產(chǎn)物從所述再進入喉部傳送到所述主爐并沿所述主爐傳送，所述燃燒產(chǎn)物包括富含二氧化碳的廢氣；碎固體燃料供應裝置，連接到所述旋風桶用于向所述旋風燃燒器供應燃料；氧氣供應裝置，連接到所述旋風桶用于向所述旋風燃燒器供應基本上不含氮氣的氧氣；以及用于使至少一些所述廢氣從所述主爐再循環(huán)到所述旋風桶的裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的旋風爐，其特征在于，包括用于向所述旋風爐供應 主級、次級和三級廢氣的裝置，所述主級、次級和三級廢氣供應裝置中的至少 一個形成所述氧氣供應裝置。
3. 如權(quán)利要求1所述的旋風爐，其特征在于，所述碎固體燃料供應裝置包 括用于向所述旋風爐供應碎煤的裝置。
4. 一種操作旋風爐的方法，所述旋風爐具有旋風燃燒器，所述旋風燃燒器 具有旋風桶和再進入喉部，所述旋風爐還具有連接到所述再進入喉部的主爐， 所述方法包括向所述旋風桶供應碎固體燃料； 向所述旋風桶供應基本上不含氮氣的氧氣；在所述旋風燃燒器中點燃所述氧氣和碎燃料以形成燃燒產(chǎn)物，所述燃燒產(chǎn) 物被傳送到所述主爐并沿所述主爐傳送，所述燃燒產(chǎn)物包括富含二氧化碳的廢 氣；以及 _使至少一些所述廢氣從所述主爐再循環(huán)到所述旋風桶。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，包括向所述旋風爐供應主級、 次級和三級廢氣，所述主級、次級和三級廢氣中的至少一種富含氧氣。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，包括供應碎煤作為所述碎固體 燃料。
全文摘要
一種旋風爐和使用旋風燃燒器的方法，所述旋風爐具有旋風桶，旋風桶具有連接到主爐的再進入喉部，用于傳送包括富含二氧化碳的廢氣的燃燒產(chǎn)物。將碎煤和氧氣供應到旋風燃燒器，且來自主爐的至少一些廢氣再循環(huán)到旋風桶。
文檔編號F23D1/00GK101189474SQ200680014739
公開日2008年5月28日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日
發(fā)明者D·J·德沃爾特, D·K·麥克唐納德 申請人:巴布考克及威爾考克斯公司