專利名稱：用于將氧化劑供入到燃燒裝置中的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將含氧氣體供入到燃燒裝置的燃燒室內(nèi)的方法，其中，從燃燒裝置排出的煙氣流(循環(huán)氣)的一個分量受到壓力提高并且接著被引回到該燃燒室內(nèi)。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該方法的裝置。
背景技術(shù)：
在含碳的能量載體如煤炭或者石油燃燒時產(chǎn)生的煙氣除了水和二氧化碳之外還包含一系列損害環(huán)境的物質(zhì)，例如氮氧化物(NOx)和二氧化硫(SO2)。所以在工業(yè)化的發(fā)電設(shè)備中主要將煙氣凈化設(shè)備設(shè)置在燃燒裝置之后，以便減少煙氣中的有害物質(zhì)。煙氣凈化如去硫、去塵和去氮屬于次級措施，該次級措施使得整個能量轉(zhuǎn)換過程對環(huán)境更友好。但是首先已經(jīng)可以采取措施，以便在燃燒過程時已經(jīng)使有害物質(zhì)的形成最小化。
為了保持總是較低的有害物質(zhì)臨界值并且為了減小用于次級措施的耗費，用于避免有害物質(zhì)形成的初級措施總是變得更重要。所述初級措施在避免灰塵形成時主要在于燃燒操縱并且在降低含硫的有害物質(zhì)時在于燃料的選擇。
為了降低NOx排放，也采取了大的努力。人們知道七種不同的氮氧化物，其中一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)是最穩(wěn)定的，并且因此基本上由煙氣構(gòu)成NOx-載荷(Belastung)。一氧化氮在燃燒氣體在燃燒室內(nèi)的足夠長的停留時間的情況下在溫度高于1000℃和足夠高的氧氣濃度時主要僅由被輸入的燃燒空氣的氮氣產(chǎn)生。因為燃燒空氣的78％由氮氣構(gòu)成，所以由空氣的氮氣形成的氮氧化物構(gòu)成有害物質(zhì)載荷的大部分。根據(jù)燃料和燃燒方式的不同而定，煙氣中的NOx含量在500與2000mg/mN3之間。
在公開文件DE 10356701中描述了一種用于在蒸汽發(fā)生器中燃燒化石燃料的方法。在此，燃燒空氣被氧化劑取代，該氧化劑基本上由二氧化碳(CO2)及氧氣組成，該二氧化碳是從燃燒時產(chǎn)生的煙氣中分離出的，并且該燃燒是在空氣排除的情況下進行的。由于在氧化劑中很大程度上缺少的氮氣，所以煙氣僅包括由燃料內(nèi)的氮形成的NOx量并且?guī)缀鮾H由水和CO2構(gòu)成。
但是由氧化劑代替燃燒空氣的重大的原因是如下可能性，在化石燃料燃燒之后CO2由于水的冷凝能夠容易地分離并且使它分離，該氧化劑基本上由二氧化碳(CO2)和氧氣組成。該觀點越來越有意義，因為在世界性的氣候改變的范圍內(nèi)，由于加工非再生的能源而產(chǎn)生CO2排放必需減少。京都議定書規(guī)定了各成員國的允許的CO2排放并且指出在今后幾年中要實現(xiàn)的排放降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種方法以及一種本文開頭所述類型的裝置，它們允許將含氧氣體以較少的能量耗費和調(diào)節(jié)耗費供入到燃燒設(shè)備的燃燒室內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，該目的在方法方面通過如下方式解決，即，一種具有足夠高的壓力的含氧氣體與所述壓力提高之后的循環(huán)氣相混合。
在此，當含氧氣體的壓力至少這樣程度地高于壓力提高之后的循環(huán)氣，使得僅由于兩個氣壓的差值而使對于燃燒過程所需的含氧氣體的最大量流入到循環(huán)氣中并且與該循環(huán)氣——并且與可能在其他部位上輸送給該循環(huán)氣的氣體流——均勻地混合時，該含氧氣體的壓力被視為“足夠高”。
為了在每個運行狀態(tài)中將具有足夠高的壓力的含氧氣體的正確的量輸送到燃燒裝置，本發(fā)明的方法的構(gòu)型規(guī)定，該含氧氣體通過一個可以以有意義的方式調(diào)節(jié)的節(jié)流機構(gòu)引導(dǎo)，其中，通過該節(jié)流機構(gòu)產(chǎn)生一個壓力損失，該壓力損失這樣大，使得含氧氣體以正確的量流入到循環(huán)氣體并且與該循環(huán)氣——并且與可能在其他部位上輸送到循環(huán)氣的氣體流——均勻地混合。
根據(jù)本發(fā)明，其壓力等于或低于所述“足夠高的壓力”的含氧氣體與壓力提高之前的循環(huán)氣相混合。必要時，含氧氣體的壓力被提高或者降低，以便實現(xiàn)，該含氧氣體以對于燃燒過程所需的量流入到循環(huán)氣中并且與該循環(huán)氣混合。
根據(jù)本發(fā)明，空氣和/或氧氣和/或富氮的氧氣作為含氧氣體導(dǎo)入到循環(huán)氣中，與該循環(huán)氣優(yōu)選均勻地混合，它接著被導(dǎo)入到燃燒室內(nèi)。
按本發(fā)明方法的進一步構(gòu)成，建議，氧氣或者富氮的氧氣被從一個空氣分離裝置輸出，該空氣分離裝置適宜地在燃燒裝置的緊附近運行。
優(yōu)選本發(fā)明的方法被使用來用于燃燒裝置的運行，在該燃燒裝置中，在一部分煙氣作為循環(huán)氣回輸之前，所述煙氣被凈化掉灰燼和水。特別有利的是，該燃燒裝置涉及熱電廠的蒸汽發(fā)生器。
在裝置方面，提到的目的按本發(fā)明通過如下方式解決，即，一種具有足夠高的壓力的含氧氣體與所述壓力提高之后的循環(huán)氣相混合。
有利的是，該混合裝置至少具有用于含氧氣體和循環(huán)氣的接頭并且具有至少一個出口，從該出口可取出一個很大程度上均勻的、由含氧氣體、循環(huán)氣和可能在其他部位上輸送到循環(huán)氣流的氣流組成的氣體混合物。
特別有利的是，在混合物上的接頭這樣彼此定位，使得能保證分別在那兒輸入的介質(zhì)彼此間至少近似均勻的混合。通過接頭的適合的定位可影響流入的氣體的流動特性，因此可以控制混合。例如混合腔已經(jīng)證實是尤其有利的，該混合腔具有一些接頭，這些接頭使氣體切向地流入。
本發(fā)明的裝置的一個適宜的構(gòu)型設(shè)定，在燃燒裝置的緊附近設(shè)有一個空氣分離裝置，從該空氣分離裝置可以獲得具有足夠高的壓力的含氧氣體，該含氧氣體涉及氧氣或者富氮的氣體。有利的是，該空氣分離裝置涉及一種低溫的空氣分離器或者一種變壓吸收設(shè)備(PSA)。
為了在任何時候都能使含氧氣體以對于燃燒過程所需的量混合到循環(huán)氣中，在該含氧氣體的流動路徑中設(shè)有一個適合的節(jié)流裝置，該節(jié)流裝置可用合乎目的的方法這樣調(diào)節(jié)，使得該含氧氣體在其流經(jīng)節(jié)流裝置時在任何時候都經(jīng)歷一個適合大小的壓力損失。
本發(fā)明裝置的一個有利的構(gòu)型設(shè)定，該燃燒裝置涉及一種熱電廠的蒸汽發(fā)生器。


下面根據(jù)在圖中示意性示出的實施例詳細解釋本發(fā)明，其中具有空氣和氧氣的循環(huán)氣與一種氧化劑混合并且被回輸?shù)饺紵^程中。
具體實施例方式
在燃燒裝置V的燃燒室F內(nèi)，由于經(jīng)由管路1輸入的燃料的燃燒產(chǎn)生一個煙氣，該煙氣的可傳感的熱量的大部分被使用在未描述的隨后過程中。冷卻后的煙氣通過管路2從該燃燒裝置出來并且導(dǎo)入到煙氣凈化裝置R內(nèi)，該煙氣在去除掉灰燼和水后通過管路3從該凈化裝置排出。一部分無灰燼和無水的煙氣接著通過管路4流至一個煙氣處理裝置和二氧化碳分離裝置(未示出)，而剩余的其余部分通過管路5作為循環(huán)氣回輸?shù)皆撊紵b置的前面。由于在燃燒裝置、煙氣凈化裝置和管路中的壓力損失，在壓縮機G前的循環(huán)氣具有一個小于空氣壓力的壓力。一個空氣流通過管路6在壓縮機G前導(dǎo)入到循環(huán)氣流5中，該空氣流的大小可通過可調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機構(gòu)a控制。這樣產(chǎn)生的、由空氣和循環(huán)氣組成的氣流通過管路7導(dǎo)入到壓縮機G內(nèi)，在那兒該氣流的壓力被提高到一個明顯大于空氣壓力的值并且通過管路8繼續(xù)引導(dǎo)。
在空氣分離器L中產(chǎn)生具有一個壓力的氧氣，該壓力高于在管路8中由空氣和循環(huán)氣組成的氣流的壓力。一個氧氣流通過管路9從空氣分離器L導(dǎo)出并且在壓縮機G后導(dǎo)入到由空氣和循環(huán)氣組成的氣流中，該氧氣流的大小可通過可調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機構(gòu)b控制。這樣產(chǎn)生的氣流通過管路9輸送給燃燒裝置V，其中，將產(chǎn)生很大程度上均勻的氣體混合物10，該氣體混合物作為氧化劑導(dǎo)入到燃燒室F中。
權(quán)利要求
1.一種用于將含氧氣體供入到燃燒裝置的燃燒室內(nèi)的方法，其中，從燃燒裝置排出的煙氣流(循環(huán)氣)的一個分量受到一個壓力提高并且接著被回輸?shù)皆撊紵覂?nèi)，其特征在于一種具有足夠高的壓力的含氧氣體與所述壓力提高之后的循環(huán)氣相混合。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于這些含氧氣體是空氣和/或氧氣和/或富氮的氧氣。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于氧氣或者富氮的氧氣由一個空氣分離裝置獲得。
4.按權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于該循環(huán)氣是凈化后的煙氣。
5.按權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于含氧氣體被輸送到熱電廠的蒸汽發(fā)生器的燃燒室內(nèi)。
6.一種用于將含氧氣體供入到燃燒裝置的燃燒室內(nèi)的裝置，其中，從該燃燒裝置排出的煙氣流(循環(huán)氣)的一個分量受到壓力提高并且接著被回輸?shù)皆撊紵覂?nèi)，其特征在于一種具有足夠高的壓力的含氧氣體可以通過一個混合裝置被輸送到所述壓力提高之后的循環(huán)氣中。
7.按權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于在緊鄰燃燒裝置的附近設(shè)有一個空氣分離裝置，從該空氣分離裝置可以獲得一種具有足夠高的壓力的含氧氣體，該含氧氣體是氧氣或富氮的氧氣。
8.按權(quán)利要求6或7中任一項所述的裝置，其特征在于該空氣分離裝置是一種低溫的空氣分離器或者一種變壓吸附設(shè)備(PSA)。
9.按權(quán)利要求6至8中任一項所述的裝置，其特征在于該燃燒裝置是熱電廠的蒸汽發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將含氧氣體(6、9)供入到燃燒裝置(V)的燃燒室(F)中的方法，其中，從燃燒裝置排出的煙氣流(循環(huán)氣)(5)的一個分量受到壓力提高并且接著被回輸?shù)皆撊紵?F)中；本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該方法的裝置。一種具有足夠高的壓力的含氧氣體與所述壓力提高之后的循環(huán)氣(8)相混合。
文檔編號F23B80/02GK101082417SQ20071010654
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者B·格哈德, O·克勞斯 申請人:林德股份公司