專利名稱：對(duì)流段燃燒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及燃燒系統(tǒng)。特別地，本公開涉及構(gòu)造成在該燃燒系統(tǒng)的對(duì)流段中燃燒固體燃料的燃燒系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在已知系統(tǒng)中，氣體和/或油已用于在爐下游再燃燃燒流體以控制NOx排放。氣體和/ 或油的供給不可靠(尤其是在冬季)，成本極大變化；它們?cè)谌紵p燃料(dual fuels)時(shí)具有問題；且它們由于氫含量而降低系統(tǒng)效率，由此增加燃燒流體的水蒸汽。燃燒流體的這種再燃已用于降低由燃燒空氣中的氮的反應(yīng)(熱NOx)和化學(xué)鍵合在煤中的氮的氧化(燃料 NOx)產(chǎn)生的NOx排放。在NOjJ^放的減少中，已知系統(tǒng)提供細(xì)碎的微粉化煤粒以供再燃。已知系統(tǒng)包括爐 (或輻射段)和對(duì)流段。這些系統(tǒng)著眼于減少該系統(tǒng)產(chǎn)生的NOx排放并因此尚未充分用于系統(tǒng)對(duì)流段中的有效傳熱(至少部分)。氧/燃料系統(tǒng)產(chǎn)生高燃燒溫度，要求分配熱釋放以確保高的過熱溫度和高效率。 已知系統(tǒng)使用再循環(huán)煙道氣(RFG)將熱從爐傳送到對(duì)流段。使用RRi分配熱提高煙道氣處理系統(tǒng)的復(fù)雜性、對(duì)流段的尺寸和/或鍋爐的尺寸。因此其提高該系統(tǒng)的總資本和運(yùn)行成本。由于氧/燃料系統(tǒng)具有比空氣/燃料系統(tǒng)低的質(zhì)量流量(由于除去N2)和因此較高熱釋放和溫度，最好除去更大百分比的氧/燃料系統(tǒng)的爐中生成的可供至對(duì)流段的熱，由此在控制爐中的溫度和熱釋放的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)流段中的受控溫度
因此，仍然需要提供用于再燃除油和/或氣體以外的燃料以控制該系統(tǒng)內(nèi)的熱釋放和溫度，和/或在盡可能少使用TOR的同時(shí)承受對(duì)流段中提高的熱的方法、系統(tǒng)和裝置。發(fā)明概述
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，氧/燃料燃燒系統(tǒng)包括經(jīng)安排和布置以接收和燃燒第一燃料以形成燃燒流體的爐，該第一燃料由第一固體燃料源提供；具有入口裝置的對(duì)流段，該對(duì)流段經(jīng)安排以從爐接收燃燒流體和經(jīng)布置以接收第二流體，該第二流體由第二燃料轉(zhuǎn)化，該第二燃料是固體燃料；和經(jīng)安排和布置以將來自該燃燒流體的熱傳送到熱交換介質(zhì)的在該對(duì)流段中的一個(gè)或多個(gè)熱交換器。根據(jù)另一實(shí)施方案，氧/燃料燃燒方法包括提供爐和對(duì)流段，該爐與該對(duì)流段流體連通，由第一固體燃料源提供第一燃料，在爐中接收該第一燃料，在爐中燃燒該第一燃料，由此產(chǎn)生燃燒流體，在該對(duì)流段中接收該燃燒流體，將第二燃料轉(zhuǎn)化成第二流體，該第二燃料是固體燃料，在對(duì)流段中接收該第二流體，和將來自該燃燒流體的熱傳送到熱交換介質(zhì)。本公開能夠利用在燃燒系統(tǒng)的該對(duì)流段中的能量，由此能將熱傳送到熱交換流體并提高該流體的熱函。本公開的另一優(yōu)點(diǎn)在于不僅在爐段中，還在燃燒系統(tǒng)的對(duì)流段中燃燒燃料。本公開的再一優(yōu)點(diǎn)是在燃燒系統(tǒng)中使用合成空氣(與A混合的CO2)和/或基本純 O2燃燒燃料，同時(shí)將RFG的使用減至最少。本公開的又一優(yōu)點(diǎn)是能使用單燃料源在爐中作為一次燃料和在對(duì)流段中作為二次燃料。本公開的又一優(yōu)點(diǎn)是對(duì)流段中提高的傳熱表面溫度控制。本公開的又一優(yōu)點(diǎn)是對(duì)流段中提高的傳熱流體溫度控制(例如過熱蒸汽溫度)。本文中公開了該方法和系統(tǒng)的其它方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)下列詳述和附圖將會(huì)認(rèn)識(shí)和理解如上論述的特征以及本公開的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖簡(jiǎn)述


圖1顯示本公開的燃燒系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施方案的示意圖。圖2顯示本公開的燃燒系統(tǒng)的另一示例性實(shí)施方案的示意圖。圖3顯示本公開的燃燒系統(tǒng)的又一示例性實(shí)施方案的示意圖。圖4顯示本公開的燃燒系統(tǒng)的又一示例性實(shí)施方案的示意圖。圖5顯示本公開的燃燒系統(tǒng)的另一示例性實(shí)施方案的示意圖。只要可能，在所有附圖中使用相同標(biāo)號(hào)代表相同部件。發(fā)明詳述
下面參照附圖更充分描述本公開，其中顯示了本公開的優(yōu)選實(shí)施方案。但是，本公開可以具體體現(xiàn)為許多不同的形式且不應(yīng)被解釋為僅限于本文中闡明的實(shí)施方案；相反，提供這些實(shí)施方案以使本公開詳盡完整并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本公開的范圍。本公開涉及通過在爐104和對(duì)流段106中都燃燒燃料來提高熱生成和平衡在燃燒系統(tǒng)102內(nèi)的熱生成的分布。該燃燒特別適用于燃燒以產(chǎn)生燃燒流體118的固體燃料。
本文所用的術(shù)語“固體燃料”及其語法變體是指適合燃燒用途的任何固體燃料。例如，本公開可用于許多類型的含碳固體燃料，包括但不限于無煙煤、煙煤、次煙煤和褐煤； 焦油；浙青；石油焦；造紙廠污泥固體物和下水道污泥固體物；木材；泥炭；草；和所有這些燃料的組合和混合物。本文所用的術(shù)語“氧氣”及其語法變體是指A濃度大于大氣或環(huán)境條件的氧化劑。本文所用的術(shù)語“氧/煤燃燒”及其語法變體是指在氧氣中的煤燃燒，術(shù)語 “空氣/煤燃燒”及其語法變體是指在空氣中的煤燃燒，術(shù)語“氧/燃料燃燒”及其語法變體是指在氧氣中的燃料燃燒，和術(shù)語“空氣/燃料燃燒”及其語法變體是指在空氣中的燃料燃燒。本文所用的術(shù)語“燃燒流體”及其語法變體是指由燃燒產(chǎn)物形成和/或與燃燒產(chǎn)物混合的流體，其可用于對(duì)流傳熱。該術(shù)語不限于燃燒產(chǎn)物并可包括與至少一部分燃燒系統(tǒng)混合或以其它方式行經(jīng)至少一部分燃燒系統(tǒng)的流體。盡管不限于此，但一個(gè)這樣的實(shí)例是煙道氣。本文所用的術(shù)語“再循環(huán)的煙道氣”及其語法變體是指再循環(huán)到該系統(tǒng)任何部分的離開該系統(tǒng)的燃燒流體。本文所用的術(shù)語“煙道氣再循環(huán)”及其語法變體是指允許燃燒流體再循環(huán)的構(gòu)造。盡管各種實(shí)施方案顯示在特定位置的火焰，但要認(rèn)識(shí)到，在發(fā)生燃燒的任何位置，火焰可能存在，但不一定必須存在。圖1顯示本公開的一個(gè)示例性實(shí)施方案。在圖1中，燃燒系統(tǒng)102包括經(jīng)安排和布置以接收第一燃料110以形成燃燒流體118的爐104、在爐段104下游的經(jīng)安排和布置以從爐104中接收燃燒流體118和經(jīng)安排和布置以接收第二流體105的對(duì)流段106，和一個(gè)或多個(gè)熱交換器120經(jīng)安排和布置以將來自燃燒流體121的熱傳送到熱交換介質(zhì)(未顯示)。如圖1中所示，一些實(shí)施方案進(jìn)一步包括配置成將固體燃料轉(zhuǎn)化成可以在對(duì)流段 106中燃燒的形式的固體燃料轉(zhuǎn)化裝置。在另一些實(shí)施方案中，固體燃料轉(zhuǎn)化裝置配置成燃燒(或部分燃燒)固體燃料以產(chǎn)生第二流體105，將其傳送至對(duì)流段106。本公開中所用的術(shù)語固體燃料轉(zhuǎn)化裝置是指化學(xué)或物理影響燃料的系統(tǒng)。例如，燃料的氧化或還原是化學(xué)轉(zhuǎn)化，且燃料的氣化是物理轉(zhuǎn)化。這些轉(zhuǎn)化可以在固體燃料轉(zhuǎn)化裝置中進(jìn)行。如所示，爐104與對(duì)流段106流體連通。在此實(shí)施方案中，爐104經(jīng)安排和布置以在鄰近總?cè)紵齾^(qū)116的風(fēng)箱114處接收第一燃料110。爐104配置成燃燒第一燃料110，由此產(chǎn)生燃燒流體118，將其送入燃燒系統(tǒng)102的對(duì)流段106。會(huì)認(rèn)識(shí)到，在其它部件中，風(fēng)箱 114和總?cè)紵齾^(qū)116僅是示例性的并可以用其它爐部件或其它混合裝置重新裝配或替代。圖1描繪作為燃燒系統(tǒng)102的一部分的對(duì)流段106。但是，可以使用相同燃燒系統(tǒng)或分開的燃燒系統(tǒng)的多于一個(gè)爐104和/或?qū)α鞫?06。此外，爐104和/或?qū)α鞫?06 可以與其它類型的系統(tǒng)流體連通。在燃燒流體路徑118、121和/或122中可以按需要包括對(duì)流段以改進(jìn)燃燒系統(tǒng)102的效率。但是，在另一些實(shí)施方案中，對(duì)流段106可以是連向另一燃燒系統(tǒng)的對(duì)流段、爐104和對(duì)流段106之間的一部分或?qū)α鞫魏蟮囊徊糠?。如圖1中所示，對(duì)流段106中的三個(gè)入口裝置112經(jīng)安排和布置以從氧氣源108接收氧氣107。在一個(gè)實(shí)施方案中，安排和布置入口裝置112以通過包含燃燒室來燃燒。氧氣107可以(例如在入口裝置112前的混合室中，在固體燃料轉(zhuǎn)化裝置中或在對(duì)流段106中)與在入口裝置112 中供應(yīng)給對(duì)流段106的第二流體105混合。會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以使用空氣或其它流體作為載流以將第二流體105傳送至第二流體105可以與氧氣107混合的位置。對(duì)流段106中只需要一個(gè)入口裝置112，但考慮了附加的入口裝置112和/或附加的熱交換器120。如圖1中所示，對(duì)流段106包括多個(gè)熱交換器120。會(huì)認(rèn)識(shí)到，對(duì)流段106可包括
6更少或更多的熱交換器120。熱交換器120可包括任何數(shù)量的一級(jí)過熱器、任何數(shù)量的二級(jí)過熱器、任何數(shù)量的再熱器、任何數(shù)量的省熱器或其組合。如圖1中所示，一個(gè)熱交換器 120是二級(jí)過熱器(在一級(jí)過熱器上游)且另一熱交換器120是一級(jí)過熱器(在二級(jí)過熱器下游)?？梢园ǜ郊訜峤粨Q器120(未顯示在圖1中)。其它熱交換器120可以是省熱器、 再熱器或附加過熱器。參照?qǐng)D1，該固體燃料轉(zhuǎn)化裝置是流化床113。在另一些實(shí)施方案(如下所述)中，固體燃料轉(zhuǎn)化裝置可以是外部反應(yīng)室213(見圖2)、微粉化粉碎機(jī)(micronizing pulverizer) 313 (見圖3)、燃燒室、燃燒器(burner)、其它類似裝置或其組合。如圖1中所示，來自固體燃料源109的第一燃料110在初碎機(jī)115中壓碎后送入流化床113。在圖1、2和3所示的實(shí)施方案中，傳送的第一燃料UO和/或其它流體可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到的任何方法傳送。例如，固體燃料可以由載氣、機(jī)械系統(tǒng)和/或氣動(dòng)系統(tǒng)傳送。在離開初碎機(jī)115 后，第一燃料110 (已壓碎)優(yōu)選具有環(huán)境溫度或大約80° F (大約27°C)。在圖1所示的實(shí)施方案中，流化床113實(shí)施第一燃料110 (已壓碎)的至少部分脫揮發(fā)分，由此形成揮發(fā)的第二流體105。如圖1中所示，第一燃料110的所述至少部分脫揮發(fā)分依賴于從第一熱交換器120和兩個(gè)入口裝置112下游以及第二熱交換器120和另一入口裝置112上游送入的熱燃燒流體121。會(huì)認(rèn)識(shí)到，可能包括熱流體(不一定是熱燃燒流體)的其它來源和位于其它區(qū)域的入口裝置。再參照?qǐng)D1，熱燃燒流體121用于制造流體105，相對(duì)低熱值的氣態(tài)燃料。在此實(shí)施方案中，熱燃燒流體121在流化床113中與第一燃料110在環(huán)境條件下以1:1質(zhì)量比混合以實(shí)現(xiàn)大約1000° F (大約538°C)的最終溫度之前，可以為大約1675° F (大約913°C)。 在通過流化床113轉(zhuǎn)化第一燃料110后，第一燃料110 (—部分)揮發(fā)形成第二流體105并送入入口裝置112。其余部分的第一燃料110包括部分脫揮發(fā)分的固體燃料，將其送入爐 104。在另一些實(shí)施方案中，通過轉(zhuǎn)化第二燃料(其不是與第一燃料110相同的燃料)來產(chǎn)生第二流體105。該第二燃料由第二燃料源提供。如圖1中所示，在一個(gè)實(shí)施方案中，部分脫揮發(fā)分的第一燃料110在送入爐104之前可以送入粉碎機(jī)124。但是，在另一些實(shí)施方案中，可能省略粉碎機(jī)124。在圖1所示的實(shí)施方案中，通過從燃燒系統(tǒng)102末端送入的燃燒流體122冷卻離開流化床113的部分脫揮發(fā)分的第一燃料110。燃燒流體122可具有較低溫度，也可用作運(yùn)載流體以將部分脫揮發(fā)分的第一燃料110傳送至爐104。會(huì)認(rèn)識(shí)到，燃燒流體122也可以從燃燒系統(tǒng)102中排出和 /或收集。圖2顯示本公開的另一示例性實(shí)施方案。如圖2中所公開的燃燒系統(tǒng)102類似于如圖1中所公開的燃燒系統(tǒng)102，主要例外是其包括外部反應(yīng)室213作為固體燃料轉(zhuǎn)化裝置。外部反應(yīng)室213可用于部分燃料氧化(例如，借助氣化器)或用于完全燃料氧化。在一個(gè)實(shí)施方案中，該固體燃料轉(zhuǎn)化裝置可以是造渣氣化器，例如，造渣旋風(fēng)器。選擇氣化器的類型以提供實(shí)現(xiàn)相對(duì)較長(zhǎng)的固體粒子停留時(shí)間和承受高氣體溫度的能力，由此促進(jìn)第一燃料110的有效氣化和/或燃燒以及最低限度的殘?zhí)?。如圖2中所示，外部反應(yīng)室213可通過部分氧化將煤從固體轉(zhuǎn)化成氣體燃料203。 使用外部反應(yīng)室213可造成比使用流化床113高的熱值并可能不需要燃燒流體118將氣體燃料203傳送至入口裝置112。本文所用的術(shù)語熱值是指在燃燒特定體積或質(zhì)量時(shí)釋放的熱。例如，天然氣具有大約1000 BTU/scf (標(biāo)準(zhǔn)立方英尺)的熱值，而CO和吐略大于300 BTU/scf。通常，較高熱值的燃燒較容易燃燒并提供更多熱。例外是H2，其具有低熱值但相當(dāng)容易燃燒。如圖2中所示，不基于所用第一燃料110的揮發(fā)性限制對(duì)流段106中可供的熱。此外，氣體燃料203的較高熱值可造成對(duì)流段106中的更穩(wěn)定燃燒。在一個(gè)實(shí)施方案中，包括氣化器并提供化學(xué)來源(即部分燃燒的燃料，如CO等)和熱源(在環(huán)境溫度以上)形式的能量源。在一些情況下，在注入對(duì)流段106之前從反應(yīng)流中抽取熱是有價(jià)值的。 從反應(yīng)室213或輸送管道中抽取熱可集成到總蒸汽循環(huán)中。在此實(shí)施方案中，為了更高效率，入口裝置112是注入氧氣以利于更有效燃燒的燃燒器。在該所示實(shí)施方案中，將離開對(duì)流段106的燃燒流體122送入外部反應(yīng)室213以在傳輸之前調(diào)節(jié)氣體溫度203。在該所示實(shí)施方案中，可以在爐104中進(jìn)行類似操作，可以在反應(yīng)室中分離爐渣201并捕集。圖3顯示本公開的另一示例性實(shí)施方案。如圖3中所公開的燃燒系統(tǒng)102類似于如圖1中所公開的燃燒系統(tǒng)102，主要例外是其包括微粉化粉碎機(jī)313作為固體燃料轉(zhuǎn)化裝置。向所示微粉化粉碎機(jī)313中加入來自初碎機(jī)111的第一燃料110。在圖3中所示的實(shí)施方案中，初碎機(jī)111經(jīng)安排和布置以分離第一燃料110。通常，基于第一燃料110的粒度分離第一燃料110。會(huì)認(rèn)識(shí)到，各種技術(shù)可用于分離第一燃料110。在圖3所示的實(shí)施方案中，將低于預(yù)定粒度的第一燃料110送入微粉化粉碎機(jī)313。將其余第一燃料110送入爐104。在另一些實(shí)施方案中，可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的其它方式分離第一燃料110。 在圖3所示的實(shí)施方案中，微粉化粉碎機(jī)313經(jīng)安排和布置以進(jìn)一步粉碎第一燃料110以使離開微粉化粉碎機(jī)313的大約80%至100%的第一燃料110(微粉化固體燃料或第二流體 301)的尺寸小于大約45微米。具體而言，圖3中所示的實(shí)施方案使得80%至100%的第二流體301小于44微米。第二流體301相對(duì)容易燃燒并可用在對(duì)流段106中。如圖3中所示，將第二流體301送入入口裝置112并燃燒。圖4顯示本公開的一個(gè)示例性實(shí)施方案。如圖4中所示，入口裝置112在對(duì)流段 106中；但是，對(duì)流段106包括容納入口裝置112的穴(recess) 111。如圖4中所示，入口裝置112位于沿對(duì)流段106的邊緣排列的形成凹穴111的室內(nèi)。如圖4中所示，在對(duì)流段106 中鄰近入口裝置112的位置引入第二流體105 (但可以是第二流體203或第二流體301)。 在此位置，將第二流體105和氧氣107注入該室以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。在另一些實(shí)施方案中，氧氣107可以是第二流體105的一部分而非獨(dú)立地供應(yīng)到該室中。在又一些實(shí)施方案中，為使來自入口裝置112的最高火焰溫度最小化，可以使用氧氣107和第二流體105分級(jí)。分級(jí)是指在幾個(gè)位置而非一次性混合燃料或氧化劑。這具有降低最高火焰溫度的作用。在這些實(shí)施方案中，氧氣107可以在室111中、在室111之前或分級(jí)與第二流體105混合以使一部分氧氣107與對(duì)流段106混合。此外，注入的第二流體105基本被氧氣107和/或煙道氣再循環(huán)流包圍以提供熱輻射緩沖以保護(hù)對(duì)流段106中的熱交換器120。可控提供這種注入以更好應(yīng)對(duì)對(duì)流段106 中的條件變化。作為進(jìn)一步保護(hù)，在入口裝置112附近的緊鄰地圍繞住(bounding)對(duì)流燃燒區(qū)(即對(duì)流段106中的燃燒區(qū))的區(qū)域可包括受熱器(heat sink)，如水冷管501(見圖5)、 再循環(huán)煙道氣或可應(yīng)對(duì)高熱通量和保護(hù)對(duì)流段106的熱交換器120免受強(qiáng)火焰輻射的耐火材料(見圖5)?；蛘?，可通過在注入系統(tǒng)102之前燃燒第二流體105和隨后注入熱燃燒產(chǎn)物來實(shí)現(xiàn)注熱(見圖2)。在另一些實(shí)施方案中，如圖5中所示，該系統(tǒng)可控地改變進(jìn)入一個(gè)或所有入口裝置112的流速以改進(jìn)效率，或可控地改變水管中流體的流速以更好保護(hù)熱交換器。例如，可以包括閥503和控制系統(tǒng)505以改變?nèi)魏瘟黧w，例如氧氣、煙道氣、與氧氣混合的煙道氣和/或燃料的流量。此外，在系統(tǒng)102中可以包括且控制系統(tǒng)可以使用監(jiān)測(cè)物理?xiàng)l件的傳感器，如監(jiān)測(cè)溫度的熱電偶。圖4顯示臨進(jìn)入對(duì)流段106之前發(fā)生的這種燃燒，但該燃燒也可以進(jìn)一步遠(yuǎn)離對(duì)流段進(jìn)行，甚至可以如圖2中所示在中心位置發(fā)生。圖4中所示的布置可保護(hù)入口裝置112 免受可能腐蝕性、侵蝕性和/或氧化性的燃燒流體的影響。另外，可以冷卻凹穴111以使入口裝置112保持在所需溫度，其可能低于對(duì)流段106的溫度。類似于上述特征，可以控制這些特征以改進(jìn)效率。圖5顯示以與圖1至3的構(gòu)造類似的方式構(gòu)造的燃燒系統(tǒng)102 ；但是，在圖5中， 燃燒系統(tǒng)102包括圍住與入口裝置112對(duì)應(yīng)的對(duì)流燃燒區(qū)的水冷管501。如圖5中所示，水冷管501經(jīng)安排和布置以將由第二流體和氧氣107的混合物的燃燒產(chǎn)生的熱傳送到熱交換介質(zhì)(未顯示)。該熱交換介質(zhì)可以是例如水。在圖1至5所示的實(shí)施方案中，入口裝置112的位置是示例性的并可根據(jù)蒸汽循環(huán)的不同部分所需的熱負(fù)荷改變。在與入口裝置112對(duì)應(yīng)的對(duì)流燃燒區(qū)周圍安排水冷管501或從固體燃料轉(zhuǎn)化裝置中抽取熱也可改變?nèi)紵到y(tǒng)102內(nèi)的熱分布。從爐104傳遞的熱負(fù)荷可以降低如下量水冷管501傳遞的負(fù)荷量和從燃料轉(zhuǎn)化裝置傳遞的熱。提高一個(gè)或多個(gè)入口裝置112中的流量和/或降低一個(gè)或多個(gè)入口裝置112中的流量使一部分燃燒負(fù)荷從爐104轉(zhuǎn)移到對(duì)流段106。這種轉(zhuǎn)移可改變?nèi)紵到y(tǒng)102的熱和材料平衡。在另一些實(shí)施方案中，可以合并圖1至5所示的入口裝置112的位置和布置以提高效率。例如，一個(gè)入口裝置112可以是凹穴的(類似于圖4所示的實(shí)施方案)，同時(shí)另一入口裝置112可在附近具有水冷管501 (類似于圖5所示的實(shí)施方案)和/或同時(shí)可設(shè)置不凹穴且在附近沒有水冷管501的另一入口裝置112 (類似于圖1至3所示的實(shí)施方案)。 另外，可以包括更少或更多的入口裝置112。會(huì)認(rèn)識(shí)到，為使效率最大化，可以進(jìn)行在燃燒系統(tǒng)102上的多個(gè)試驗(yàn)和/或燃燒系統(tǒng)102的建模，由此提供具有改進(jìn)的效率的設(shè)計(jì)參數(shù)。 此類設(shè)計(jì)參數(shù)可涉及這些的其它組合。
實(shí)施例在圖1至5所示的實(shí)施方案中，顯示三個(gè)入口裝置。這些入口裝置的位置代表對(duì)流段內(nèi)的不同可能的位置。入口裝置的布置取決于蒸汽循環(huán)的不同部分所需的熱負(fù)荷。使用表1中所述的煤進(jìn)行熱和材料平衡以測(cè)定入口裝置不同位置的可能的燃燒率分布 (split)。表1詳述實(shí)施例中所用的典型高揮發(fā)性煙煤的分析。表1 煤分析
權(quán)利要求
1.氧/燃料燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含爐，其經(jīng)安排和布置以接收和用氧氣燃燒第一燃料以形成燃燒流體，該第一燃料由第一固體燃料源提供；具有入口裝置的對(duì)流段，該對(duì)流段經(jīng)安排以從該爐接收該燃燒流體和經(jīng)布置以接收第二流體，該第二流體由第二燃料轉(zhuǎn)化，該第二燃料是固體燃料；和在該對(duì)流段中的一個(gè)或多個(gè)熱交換器，其經(jīng)安排和布置以將來自該燃燒流體的熱傳送到熱交換介質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該入口裝置經(jīng)安排和布置以接收氧氣。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該入口裝置從該對(duì)流段中凹進(jìn)。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含選自流化床、氣化器、燃燒室、附加燃燒器、微粉化粉碎機(jī)及其組合的固體燃料轉(zhuǎn)化裝置，其中該固體燃料轉(zhuǎn)化裝置經(jīng)安排和布置以將該第二固體燃料轉(zhuǎn)化成至少一部分的第二流體。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該第一燃料包括煤。
6.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該第二流體包括微粉煤。
7.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該第二流體包括揮發(fā)燃料。
8.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中通過將第二燃料與再循環(huán)煙道氣混合來產(chǎn)生揮發(fā)燃料。
9.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)化裝置是經(jīng)安排和布置用于氧氣氧化該第二燃料的氣 4^ 1 ο
10.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中該氣化器是造渣氣化器。
11.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)化裝置是燃燒室。
12.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該第一燃料是固體燃料。
13.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該第一固體燃料源經(jīng)安排和布置以提供第二固體燃料源。
14.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含選自流化床、氣化器、燃燒室、附加燃燒器、微粉化粉碎機(jī)及其組合的轉(zhuǎn)化裝置，該轉(zhuǎn)化裝置與該第一固體燃料源連通，由此在該第一燃料被該爐接收之前轉(zhuǎn)化該第一燃料。
15.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含圍繞與該入口裝置對(duì)應(yīng)的對(duì)流燃燒區(qū)的水冷管，其中該水冷管提供傳熱，保護(hù)一個(gè)或多個(gè)該熱交換器中的至少一個(gè)。
16.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含經(jīng)安排和布置以改變?cè)摰诙黧w的流速的控制系統(tǒng)。
17.氧/燃料燃燒方法，包括提供爐和對(duì)流段，該爐與該對(duì)流段流體連通；提供來自第一固體燃料源的第一燃料；在爐中接收該第一燃料；在爐中燃燒該第一燃料，由此產(chǎn)生燃燒流體；在該對(duì)流段中接收該燃燒流體；將第二燃料轉(zhuǎn)化成第二流體，該第二燃料是固體燃料；在對(duì)流段中接收該第二流體；和將來自該燃燒流體的熱傳送到熱交換介質(zhì)。
18.權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括通過流化床將該第二燃料轉(zhuǎn)化成該第二流體。
19.權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括通過氣化器將該第二燃料轉(zhuǎn)化成該第二流體。
20.權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括通過燃燒室將該第二燃料轉(zhuǎn)化成該第二流體。
21.權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括通過附加燃燒器將該第二燃料轉(zhuǎn)化成該第二流體。
22.權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括通過微粉化粉碎機(jī)將該第二燃料轉(zhuǎn)化成該第二流體。
23.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括通過控制系統(tǒng)控制該第二流體的流速。
全文摘要
氧/煤燃燒系統(tǒng)和方法包括經(jīng)安排和布置以接收和燃燒第一固體燃料以形成燃燒流體的爐；具有一個(gè)或多個(gè)入口裝置的對(duì)流段，該對(duì)流段經(jīng)安排以接收和在氧氣存在下燃燒第二燃料；和經(jīng)安排和布置以與該燃燒流體交換熱的一個(gè)或多個(gè)熱交換器。
文檔編號(hào)F23C6/04GK102317689SQ200980137766
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者G. 斯拉夫科夫 A., W. 克盧斯特曼 J., B. 福加什 K., D. 達(dá)戈斯蒂尼 M., J. 亨德肖特 R. 申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司