專利名稱：一種氧燃燒煤鍋爐和在空氣和氧燃燒之間切換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧燃燒，尤其涉及一種新的并且實(shí)用的化石燃料的燃燒方 法和設(shè)備，其中，^頓一種氧化后的燃燒氣體代替燃燒空氣來產(chǎn)生一種主要由 二氧化碳組成的煙氣。
背景技術(shù)：
燃燒化石燃料，比如煤在過去幾十年里J^共了一種可靠并且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)生電 能的方式。在過去的時間里，在世界不同的區(qū)域，日益嚴(yán)格的排放限制持續(xù)產(chǎn) 生這樣的一種技術(shù)需求，即發(fā)展新的改良的技術(shù)其目的在于將煤燃燒設(shè)備的排 放物降低到零排放。
在這些年里，這種需^M過控制許多污染物排放的技術(shù)的成功發(fā)展而得到 滿足，這些污染物比如硫氧化物、氮氧化物和汞。但是近來，越來越多的關(guān)注 發(fā)展了一種控制或者管理以iiM燒為動力的設(shè)備的二氧化碳的排放。
一種有前景的能夠M^二氧化碳排放的技術(shù)是氧燃燒。在傳統(tǒng)的煤燃燒設(shè)
備中，煤在空氣參與的情況下燃燒，空氣中含有大約79%體積的氮?dú)?。二氧?碳，燃燒的自然副產(chǎn)物，存在并作為最終煙氣的稀釋成分。因此需要一個吝頁外 的步驟，比如化對先滌，從煙氣中去除二氧化碳。
與傳統(tǒng)的空氣燃燒不同，氧燃燒能使得煤在缺乏空氣的狀況下燃燒，從而 去除氮?dú)庀♂尩挠绊憽Ｔ谌紵到y(tǒng)中引入充足的循環(huán)煙氣和近乎純氧的混合氣 來代替空氣，以產(chǎn)生基本上由二氧化碳和水組成的煙氣。另外利用沒有氮?dú)獾?優(yōu)點(diǎn)來減少二氧化碳的排放，這種作為結(jié)果產(chǎn)生的富含二氧化碳的燃燒副產(chǎn)物 能夠不需要額外的化對先滌步驗(yàn)行處理。
雖然上面提到的氧燃燒的總娜念禾湘應(yīng)的益處能夠期望，但是將氧燃燒 應(yīng)用到到商業(yè)規(guī)模還存在著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括但不僅僅限于開發(fā) 一種充分氧化煙氣的手段和一套啟動、切換和運(yùn)行商業(yè)規(guī)模的氧燃燒鍋爐的方 法。發(fā)明概要
本發(fā)明通過提供一種氧燃燒鍋爐的結(jié)構(gòu)和一套啟動、切換和運(yùn)行氧燃燒鍋 爐的方法來解決上述的技術(shù)問題。本發(fā)明通過提供一種能夠產(chǎn)生主要由水和二 氧化碳組成的煙氣的燃燒方法而進(jìn)一步控制二氧化碳的排放，該煙氣能易于儲
存或者其它:ote用。
本發(fā)明提供一種鍋爐結(jié)構(gòu)和一種用于實(shí)用的煤鍋爐在空氣和氧氣燃燒間切 換的方法。切換可以隨著一次氣流或二次氣流開始，或兩者同時發(fā)生。 一旦這 個切換由操作者啟動，逐漸有斜度地開啟用于切換蒸汽的煙氣循環(huán)氣控制閥， 以允許煙氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)(為二次氣流的FD衝和為一次氣流的PA)入口并和從新
鮮空氣入口SA的空氣混合。
隨著該循環(huán)氣控制閥的開啟，逐漸有斜度地關(guān)閉被切換的風(fēng)機(jī)的新鮮空氣
入口控制閥，進(jìn)一步提高進(jìn)入Km入口的循環(huán)煙氣。在這個過程中，來自于氧氣供應(yīng)設(shè)備的幾乎純氧的氣併流入一個或更多的氧~循環(huán)煙氣混合的地方。
仔細(xì)地測量該氣流及其混合比率，并基于新鮮空氣和煙氣循環(huán)氣的組分變 化對其進(jìn)行控制，以提供燃料充分燃燒所需要的適當(dāng)質(zhì)量流量比例的煙氣循環(huán) 氣和氧氣，并且進(jìn)行必要的調(diào)整以在鍋爐的出口維持期望的過氧水平，以彌補(bǔ) 用于燃燒的燃料成分不可估量的改變。在空氣燃燒和 燒模式的切換過程中， 根據(jù)測量的循環(huán)煙氣、新鮮空氣流和在循環(huán)煙氣中測量到的氧氣標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)計(jì) 算轉(zhuǎn)換密度。
一旦新鮮空氣入口的控制閥被關(guān)閉，關(guān)閉相關(guān)聯(lián)的新鮮空氣隔離閥以減少
富氮空氣M這個i l羊空氣入口控制閥到煙氣循環(huán)氣的滲透。切換過程中FD和 PA電機(jī)控制和維持所需質(zhì)量流量的一次氣流和二次氣流。
在空氣加熱器后測量FD和FA風(fēng)機(jī)的流量以評估空氣加熱器中的任何泄 露。根據(jù)空氣和氧^/循環(huán)煙氣流的密頗該氣疣邀行纟鵬補(bǔ)償。通過在該煙囪 中通入額外的煙氣流(加入過量的氧化劑、空氣滲透和燃燒產(chǎn)物的總和)來維 持平衡。切換過程中的系統(tǒng)壓力通過調(diào)整煙囪入口的閥門來維持切換過程中的 系統(tǒng)壓力。
一旦完全切換成一次氣流和二次氣流且完全關(guān)閉所有的新鮮空氣入口 ，就粒了fUt燒模式。在繊燒模式中， 一旦煙氣達(dá)到了期望的C02濃度，壓縮 和凈化單元(CPU)就能SA^OT o
隨著壓縮機(jī)的裝載，煙囪入口的閥門開始關(guān)閉以作為維持期望的壓力平衡
的控帝仿式。當(dāng)煙囪入口的閥門達(dá)到了其控制范圍的柳艮，那么轉(zhuǎn)由CPU控制 系統(tǒng)的壓力平衡，其中，與排出煙囪的煙氣的方式不同的是，CPU控制不循環(huán)
的煙氣(含有高濃度的C02)，對C02進(jìn)根屯化且將其壓縮至液體形式以便M
隔離或者其他的方式進(jìn)行儲存。
在附件里的權(quán)禾腰求中列出了使得本發(fā)明具有新穎性的許多特征，并作為 公開的一部分。為了更好地理解本發(fā)明和通過實(shí)施本發(fā)明而獲得的操作優(yōu)勢和 特別的益處，參考附圖和本發(fā)明舉例說明的tra實(shí)施例的詳細(xì)描述。
附圖的簡要說明


圖1是本發(fā)明的繊燒鍋爐排列的截面示意圖
圖2是在空氣到氧^M燒切換中隨著時間的變化的不同氣流的質(zhì)量流率圖。
定義
在下面定義以下術(shù)語
將在給定的負(fù)荷下燃燒所需的理論氧氣量定義為化學(xué)當(dāng)Sft氣。
過氧量將在鍋爐省煤器出口測量的氧氣量定義為過氧量。 將在給定的負(fù)荷下皿化學(xué)當(dāng)fift氣的氧氣量定義為目標(biāo)過氧量。 將在給定的負(fù)荷下提供的按化學(xué)當(dāng)lm氣和目標(biāo)過氧量所需的總的氧氣質(zhì)
量流量定義為所需的全部氧氣量。
將在所需的全部氧氣量與由循環(huán)氣流供給的氧氣和任何滲透到系統(tǒng)中的空
氣之間的差值所需要的氧氣量定義為氧氣供應(yīng)需求量。這種近乎純氧由一種典
型的空氣分離設(shè)備(ASU)提供，且氧氣供應(yīng)需求量也稱為ASU需求。 將可由空氣分離設(shè)備(ASU)提供的近乎純氧定義為氧氣。
詳細(xì)描述
氧燃燒是一種徹底地降低在鍋爐中燃燒含碳燃料的煙氣中的氮的含量，以 獲得更高濃度的二氧化碳(co2)，使得燃鵬氣可以凈化、壓縮和儲存的方法。本發(fā)明提供了一種新的并且獨(dú)特的燃煤 燒的工藝，其中，可以在幾個
地方將近乎純氧弓l入到鍋爐的爐膛，包繊過燃燒器直接iSA火焰和/鵬近乎 純氧直接弓1入爐膛，和/或M3iA循環(huán)煙氣流包括一次和二次氣^aA燃燒器。
這個鍋爐設(shè)Mt^從空氣燃燒啟動，然后切換到氧氣燃燒，其中氧氣差不 多大約70%，在一些設(shè)備中^170%;將離開鍋爐的煙氣循環(huán)回到燃皿程替 代通常使用的空氣。下面簡要描述一種從空氣啟動獲得氣體質(zhì)量流量的方法。 這個描述僅僅是本質(zhì)上的示意以對化石燃料的燃燒掛共更廣泛的理解。這里提 供的步驟并不是作為該發(fā)明的必不可少的解釋，還存在開始一個空氣燃燒的鍋 爐許多不同的方法，這其中有許多1 于鍋爐的排列，燃料和其他標(biāo)準(zhǔn)。
空氣啟動的煤燃燒設(shè)備
啟動一個空氣助燃的鍋爐系統(tǒng)的第一步^I過在強(qiáng)制引M^幾和該設(shè)備的煙 囪之間開啟控制和關(guān)閉閥門來建立一個通過該設(shè)備的開啟流體通道。作為建立 該開啟流體路徑的一部分，將該燃燒器空氣調(diào)節(jié)裝置定位到其燃燒器熄火的位 置，這禾中典型的通過煙囪產(chǎn)生的自然弓l風(fēng)效應(yīng)來建立一個通過設(shè)備的小流量空
一旦開啟流體ffiit，，關(guān)閉第一引風(fēng)機(jī)的控制和出口閥門，并作為k)風(fēng) 機(jī)啟動禾號的一部分。在第二id風(fēng)機(jī)閥門保持在開啟狀態(tài)以維持開啟流體通道。 給id風(fēng)機(jī)的馬遠(yuǎn)通電并在Mt幾加速后；開啟其出口閥門，同時關(guān)閉其它的id 風(fēng)機(jī)出口的閥門以消除任何fflii閑置的id風(fēng)機(jī)的循環(huán)流。根據(jù)它是一個離心還 是軸流M^幾，來調(diào)整運(yùn)行中的idMIHA口的風(fēng)閥的位置或者葉片的開度以提供 一個通過該設(shè)備的空氣流同時將該爐膛維持在一個期望的壓力。
在一個相似的情形，作為啟動程序的一部分，關(guān)閉位于第一強(qiáng)制通風(fēng)(ro)
機(jī)上的控制和出口閥門。在第二強(qiáng)制通MI幾上的閥門保持開啟以維持開啟流體
通道，給該強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)的馬M電并在風(fēng)機(jī)加速后；開啟其出口閥門，同時關(guān)
閉位于其它強(qiáng)制通Mm出口的閥門被關(guān)閉以消除樹可M:閑置的fd風(fēng)機(jī)的循
環(huán)流。根據(jù)它是一個離心還是軸流Mm，來調(diào)整運(yùn)行中的FDKmA口的風(fēng)閥的
位置或者葉片的開度以提供通過該設(shè)備的一個最小鍋爐空氣流，以執(zhí)行鍋爐外
殼的凈化。同時調(diào)節(jié)該id風(fēng)機(jī)23以將爐膛維持在一個期望的壓力。
然后該設(shè)備清除所有的燃料源或者其它易燃物以確保移除任何可能存在于
該設(shè)備內(nèi)的可 。 :nik產(chǎn)品規(guī)范要^^該設(shè)備的凈化級的空氣流維持至少5
8分鐘并直到產(chǎn)生置換至少五個鍋爐外罩的容積?？諝饬餍枰_(dá)到該設(shè)備設(shè)計(jì)的
全負(fù)荷空氣質(zhì)量流量的25%而且，對于纟H燒設(shè)備而言，不皿所設(shè)計(jì)的全負(fù) 荷的質(zhì)量空氣流量的40%。 M3lXik產(chǎn)品規(guī)范將鍋爐的外罩定義為容積，燃燒 發(fā)生在這里并被壓力組件所包裹。根概寺定的煤的特性設(shè)計(jì)用于燃燒的設(shè)備， 達(dá)到五倍的容積置換所需的這個時間可能長于指定的用于用于i真滿外罩容積的 最少五倂中。
一旦滿足了凈化要求，就重置主燃料開關(guān)，以使得設(shè)備點(diǎn)火可以啟動。使 用放置在機(jī)構(gòu)上的點(diǎn)火裝置，通常為天然氣或是油料，來開始加熱設(shè)備。隨著 該設(shè)備的加熱，二次空氣溫度將提高，皿在設(shè)備中的燃燒。 一旦來自于點(diǎn)火 裝置輸入的熱量不足于進(jìn)一步提高該設(shè)備的蒸汽流，就啟動j;M燒。
隨著放置在第一粉煤機(jī)機(jī)構(gòu)上的點(diǎn)火裝置SA4頓， 一次空氣風(fēng)機(jī)(PA) 將在其控制和出口閥門的關(guān)閉狀態(tài)下啟動。當(dāng)該P(yáng)A風(fēng)機(jī)的馬達(dá)到達(dá)一定速度 后，將開啟其出口閥門。即使沒有熱的或中溫的空氣流發(fā)生，其入口閥門仍努 力將風(fēng)道下游的氣流壓力維持在期望的壓力，因?yàn)橐淮螝饬鬟€將通過其它粉煤 機(jī)建立。
開啟投入i頓的位于第一粉煤ai:的PA切斷閥，然后開啟粉煤mJ:的鍋爐 線切斷閥，以建立ma粉煤mi4A鍋爐的一次空氣流。為了防止將粉煤機(jī)的潤 滑油和密封材料暴露于熾熱的一次空氣流中( 500-700F)，先將煤加入到該粉 煤機(jī)， 一次空氣流被限制到僅為中溫的空氣流的溫度(~110F)，同時將熱空氣 的閥門維持在關(guān)閉狀態(tài)。
由于煤的等級和它自從被開采后所暴露于的天氣情況的不同，生煤的表面 和內(nèi)部的7乂分可能有很大的差異。 一旦建立了一次空氣流，則開啟給料器的下 料門而且開始供應(yīng)生煤。由于能夠限制煤粉在粉煤機(jī)中的過艦顯度，開啟熱空 氣閥門對粉煤機(jī)出口的膝空氣混合物的鵬進(jìn)行控希拼關(guān)閉中溫的空氣閥門以 達(dá)至嗍望的粉煤機(jī)出口的溫度以穩(wěn)定燃燒和獲得合適的煤的干燥度以提高磨碎 工藝?？刂茻峥諝夂椭袦乜諝饬鞯谋嚷室詫⒊隹跍囟染S持在設(shè)定值。進(jìn)A^煤 機(jī)的一次空氣的溫度改變給蒸發(fā)煤表面的水蒸氣和升高煤的溫度提供了所需的 熱量，并出口鵬維持了濕度。
生煤進(jìn)入粉煤機(jī)通過磨碎區(qū)域并被一次空氣將其中比期望更小的例子 (70%M200目)流化以使其通過粉煤機(jī)的分類動作。l財(cái)巨絕的煤隨著生煤的供給循環(huán)進(jìn)入磨碎區(qū)域。這些存儲在粉煤機(jī)里的煤導(dǎo)致供纟含燃燒器的煤以3rd 或她 辨的艦函數(shù)遲于生煤的供給。 一旦穩(wěn)定燃!^萬需的足夠的像MA燃 燒器，將運(yùn)行中的粉煤機(jī)的燃燒器空氣調(diào)節(jié)裝置開啟MM燒狀態(tài)。
隨著鍋爐的負(fù)荷的提高，提高生煤供給的速率和一次空氣流。通過降低二 次空氣流的比例以提高一空氣流的比例來將總的鍋爐空氣流維持在凈化等級空 氣流。如果負(fù)荷條件允許，遵循同樣的禾M^將額外的粉煤機(jī)&A使用。
當(dāng)鍋爐的燃燒空氣、皿率的要求超過了凈化等級空氣流的速率，就提高總 的鍋爐空氣流以維持期望燃燒速率的過量空氣。同時，在閑置的燃燒器的空氣 調(diào)節(jié)裝置移動至咜們的7襯fH體以將所需要的空氣分配至運(yùn)行中的燃燒器。
隨著爐膛內(nèi)穩(wěn)定燃燒的建立，點(diǎn)火器可以從機(jī)構(gòu)中移除。這個瞎況下通常 需要至少兩個粉煤機(jī)投入使用，該設(shè)備的負(fù)荷皿25個百分點(diǎn)而M燒空氣溫 度超過200F。
根據(jù)設(shè)備負(fù)荷的需要，通過將其空氣調(diào)節(jié)裝置至于適度關(guān)閉位置、將其點(diǎn) 火器SA4頓和遵照上面描述的禾號啟動粉煤機(jī)來將額外的粉煤機(jī)SA4頓。 從空氣助燃切換到M燒
一旦達(dá)到最小切換負(fù)荷，煤燃燒鍋爐就能從使用空氣作為氧化劑切換到使 用幾乎純氧作為氧化劑。最小切換負(fù)荷根據(jù)鍋爐的類型不同而不同，比如，在 汽包鍋爐設(shè)備中最小負(fù)荷大約為負(fù)荷的30%，而且在大部分設(shè)備中一般在40% 負(fù)荷以下。切換的fM是控制煙氣循環(huán)。在切換過程中，來自于空氣的氮?dú)獾?質(zhì)量體積基本被消除，而且作為結(jié)果的是燃燒氣體產(chǎn)生的熱值能大約是空氣燃 燒中的四分之一。為了提供維持在切換中維持鍋爐熱吸收所必須的氣體質(zhì)量流， 對煙氣進(jìn)行循環(huán)。在本發(fā)明中，就像這里描述的，提供了一種平穩(wěn)的而且安全 的從空，燒到伴隨煙氣循環(huán)的氧燃燒的方法。
如圖1圖示，提供一個煤燃燒鍋爐1而且按照通常的空，燒的方法啟動 而且?guī)硪粋€幾乎穩(wěn)定的負(fù)荷。 一個氧氣供給系統(tǒng)，比如一個空氣分離設(shè)備 (ASU)，接近可用并在啟動切換前做好了氧氣供應(yīng)的準(zhǔn)備。
為了方便切換而且M^空氣的滲透，將^51的流#^空制閥18A、 18B和密 閉(TSO)閥(tight shutoff dampers) 19A、 19B設(shè)置在位于強(qiáng)制引M^幾10和一 次空氣風(fēng)機(jī)7上游的新鮮空氣入口8、 9。還提供空氣、皿的測量裝置。在一次 和二次循環(huán)煙道到它們各自Mt幾的起始^體劍射盾環(huán)流控制閥。先于切換的啟動是，F(xiàn)D 10和PA7Mm、茅賴羊空氣入口控制閥19A、 19B 和隔離(密閉)闊門18A、 18B將全部開啟并關(guān)閉所有相關(guān)的煙氣循環(huán)控制閥 門20A、 20B，煙囪入口的閥門21將隨^^因氣流向煙囪開啟。
切換的第一步，可以M—個氧氣槍15穿Mit行中的燃燒器14將氧氣供 應(yīng)到系統(tǒng)。在這個實(shí)施例中，最好在添加氧氣前凈化氧氣槍15以避免微粒的積 聚并冷卻氧氣槍。在該步驟中，首先以一個氧氣槍冷卻需要來定義的最小流速 將氧氣弓l入到運(yùn)行中的燃燒器，然后提高到在切換過程中維持燃燒器穩(wěn)定燃燒 所需要的'皿。
在另一個切換步驟中，幵始開啟第二循環(huán)閥門20B并開^t刀換二次空氣和 第二氧化煙氣。隨著FD風(fēng)機(jī)新鮮空氣供給閥19B開始關(guān)閉，將二次氧氣供應(yīng) 到第二氧氣混合器11與循環(huán)煙氣和^f可剩余的入口空氣混合以產(chǎn)生具有期望氧 氣濃度的二次氧化循環(huán)煙氣。 一旦第二循環(huán)閥門20B完全開啟和FD風(fēng)機(jī)新鮮 空氣閥門19B關(guān)閉，切換就完成了。在一個實(shí)施例中，切換發(fā)生率是大約1% 到3%之間全負(fù)荷每^|中的比率，并最好超過2%全負(fù)荷每^|中?？梢岳斫猓?于鍋爐設(shè)備和燃料種類或者其它設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的不同，該切換的速率會不同于該實(shí)
、 在二次循環(huán)煙氣富氧化的過程中，監(jiān)測位于第二氧氣混合器11下游的氧氣 濃度。在第二混合器ll引入氧氣然后將在二次富氧化循環(huán)煙氣中的氧含量調(diào)整 到維持在大約4%至大約28%之間。在一個更雌的實(shí)施例中，氧氣濃度維持在 大約18%至23%之間。 一旦切換完成，密閉閥18B關(guān)閉以防止空氣滲透。
在另外的切換步驟，隨后開始開啟第一循環(huán)閥門20A并開^rt刀換在一次空 氣和一次富氧化后煙氣。隨著PA風(fēng)mf l羊空氣供給閥19A開始關(guān)閉，將一次 氧氣提供給第一氧氣混合器5與循環(huán)煙氣和任何乘除的入口空氣混合以產(chǎn)生一 個具有期望氧氣濃度的一次氧化循環(huán)煙氣。 一旦第一循環(huán)閥門20A完全開啟和 PA風(fēng)機(jī)新鮮空氣閥門19A關(guān)閉，切換就完成了。在一個更tt^的實(shí)施例中，切 換發(fā)生率是大約1%到3%之間全負(fù)荷每併中的比率，并最好鵬3%全負(fù)荷每 她
頓一次循環(huán)煙氣的富氧化過程中，在第一氧氣混合器5的下游監(jiān)測氧氣 濃度。在第一混合器5引入氧氣然后將一次氧化循環(huán)煙氣中的氧含量調(diào)整到維 持在大約16%至大約23.5%之間。在一個到腿的實(shí)施例中，氧氣濃度維持在
ii大約17%至20%之間。在實(shí)施中第一和第二氧氣混合器5、 ll依次運(yùn)行，在第 二氧氣混合器11引入氧氣與調(diào)整富氧后的二次煙氣并將其中氧氣含量維持在期 望的水平是同時發(fā)生的。 一旦切換完成，密閉閥18A關(guān)閉以防止空氣滲透。
一旦切換發(fā)生，可以將鍋爐負(fù)荷調(diào)整到全負(fù)荷或者低于全負(fù)荷的一個期望 的負(fù)荷。隨著負(fù)荷的調(diào)整，煤粉流和氧氣流最好^4蟲調(diào)整，這樣可以再負(fù)荷增 加時先于燃料流調(diào)整而在負(fù)荷降低時后T^燃料流調(diào)整。
雖然鍋爐的燃:^I度控制整個氧氣和煙氣循環(huán)流的需求，但是在一個可以
替換的實(shí)施例中，為了氣流的纟鵬控制，可以f柳氧 循環(huán)氣流流率來調(diào)整(提 高或斷氏)爐膛的吸收能力。
在上面的實(shí)施例中，首先，完成二次氧化循環(huán)煙氣的切換，隨后緊跟著一 次氧化循環(huán)煙氣的切換。取決于特定的設(shè)備結(jié)構(gòu)中什么是最有利的，在一個可 替換的實(shí)施例中，發(fā)生切換的次序可以是相反的或者平行的，不是同時發(fā)生就 是一4^落后于另一個。
在另一個可替換的實(shí)施例中，點(diǎn)火器可以用于支持燃燒直到切換完成。
本發(fā)明的一，爐的排列在示意圖1中顯示，在M燒的切換和運(yùn)行過程 中，氧氣通過氧氣入口6供應(yīng)到氧氣混合器5，通過二次氧氣入口 12供應(yīng)給二 次氧氣入口 。另外的氧氣17可會,一個氧氣槍15直接供應(yīng)給燃燒器14。
在到達(dá)燃燒器之前，任選一次富氧化的循環(huán)煙氣流和二次富氧化的循環(huán)煙 氣流M加熱器2并被預(yù)熱。 一次富氧化循環(huán)煙氣流隨后進(jìn)A^煤機(jī)13， 二次
富氧化循環(huán)煙氣流隨后進(jìn)入M^ 16.
在鍋爐1中發(fā)生fUt燒，其中，樹壬意等級的燃料和氧氣供應(yīng)到爐子中燃 燒以產(chǎn)生富C02的煙氣。因此產(chǎn)生的煙氣離開鍋爐，進(jìn)入空氣加熱器2，然后 經(jīng)過后燃燒污^凈ft^置3 (即，S02,微粒，和濕氣的去除)。
一旦氧燃燒的煙氣流紐凈化則將其分成分成煙氣循環(huán)流和C02凈化及壓 縮氣。煙氣循環(huán)流繼續(xù)iSA氧氣混合器5并被從一次氧氣入口 6 iiA的氧氣提 高氧含量。C02壓縮氣 MtA CPU4進(jìn)行處理。在轉(zhuǎn)換前，非循環(huán)的氣流將在 煙囪22排出。煙囪閥門21調(diào)整煙氣^tA煙囪22。在切換過程中，煙囪閥門 21開始關(guān)閉，以^>孰煙囪22的氣體，并提高流入CPU4的氣體，當(dāng)閥門 21全閉時，從排出煙氣到捕獲C02的捕獲切換完成。
在另一實(shí)施例，本發(fā)明的方法也可以應(yīng)用于從氧燃燒的窯爐到空氣窯爐的轉(zhuǎn)換。回復(fù)到空氣燃燒的轉(zhuǎn)換基本是與從空氣到 燒相反的過程。
第一步，鍋爐負(fù)荷降低到切換負(fù)荷，而且CPU4 ,AI艮務(wù)狀態(tài)移除，并重新
te穿過煙囪的氣流。M打開密閉閥18A將一次循環(huán)煙氣流切換到空氣，然 后在關(guān)閉循環(huán)閥門20A的同時慢慢的打開控制閥門19A。 Mt丁開密閉閥18B 將二次循環(huán)煙氣流切換到空氣，然后在關(guān)閉循環(huán)閥門20B的同時慢慢的打開控 制閥門19B。在這個過程中，調(diào)整氧氣添加量以在富氧化的循環(huán)氣中的氧氣濃 度維持在期望的水準(zhǔn)。 一旦切換完成，燃燒所需要的氧氣均從親賴羊空氣入口 8、 9{共應(yīng)，而且氧氣f共應(yīng)設(shè)備可以被從線，下。
當(dāng)本發(fā)明的詳細(xì)的實(shí)施例詳細(xì)的加以展示和描述只是為了演示本發(fā)明的原 則性的應(yīng)用，可以理解，本領(lǐng)^^支術(shù)人員可以在不超出本發(fā)明的范圍內(nèi)以其它 的期望中的方式實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種轉(zhuǎn)換到氧燃燒的方法，包括提供一個鍋爐，在空氣存在下燃燒一種化石燃料，產(chǎn)生一種煙氣，其中，向燃燒器提供一次空氣流和二次空氣流，在鍋爐的排出口測量煙氣的氧濃度，通過引入氧氣流進(jìn)入該燃燒器提高在鍋爐排出口的煙氣的氧濃度，打開煙氣再循環(huán)閥門，將額外的氧氣流提供到氧氣混合器，通過將煙氣和該額外氧氣流混合以產(chǎn)生二次富氧化再循環(huán)煙氣，通過逐漸關(guān)閉二次新鮮空氣入口的閥門，實(shí)現(xiàn)從二次空氣到二次富氧化再循環(huán)煙氣的轉(zhuǎn)換，通過將該煙氣與額外的氧氣流混合以產(chǎn)生一次富氧化再循環(huán)煙氣，并且通過逐漸關(guān)閉一次新鮮空氣入口的閥門，實(shí)現(xiàn)從一次空氣流到一次富氧化再循環(huán)煙氣的轉(zhuǎn)換。
2、 如權(quán)利要求1 0M的方法，其特征在于，包括以下步驟，在第一氧氣混合器的下游測量一次富氧化St盾環(huán)煙氣的氧氣濃度。
3、 如權(quán)利要求2戶誠的方法，其特征在于，包括以下步驟，在第二氧氣混 合器的下游測量二次富氧化Sf盾環(huán)煙氣的氧氣濃度。
4、 如權(quán)利要求3戶，的方法，其特征在于，將戶;M在第二氧氣混合器下游的二次富氧化再循環(huán)煙氣的氧氣濃度在轉(zhuǎn)換的過程中維持在大約18%到大約 28%之間。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的在第一氧氣混合器下游 的一次富氧化再循環(huán)煙氣的氧氣濃度在轉(zhuǎn)換的過程中維持在大約16%到大約 23.5%之間。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將戶，在鍋爐排出口的煙氣的 氧氣濃度在轉(zhuǎn)換的過程中維持在大約2%到大約7%之間。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在成為一次富氧化^t盾環(huán)煙氣 的轉(zhuǎn)換前，先進(jìn)行成為二次富氧化^t盾環(huán)煙氣的轉(zhuǎn)換。
8、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在成為二次富氧化#|盾環(huán)煙 氣的轉(zhuǎn)換前，先進(jìn)行成為一次富氧化^t盾環(huán)煙氣的轉(zhuǎn)換。
9、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，成為一次富氧化幫盾環(huán)煙氣 的轉(zhuǎn)換與成為二次富氧化幫盾環(huán)煙氣的轉(zhuǎn)換同時發(fā)生。
10、 如權(quán)利要求6戶脫的方法，其特征在于，第一氧氣混合器對一次富氧 化再循環(huán)煙氣和二次富氧化再循環(huán)煙氣進(jìn)行氧化處理。
11、 如權(quán)利要求10戶脫的方法，其特征在于，第二氧氣混合器進(jìn)一步對二 次富氧化再循環(huán)煙氣進(jìn)fim化處理到一個高于一次富氧化St盾環(huán)煙氣的水平。
12、 如權(quán)禾腰求ll戶誠的方法，其特征在于，戶脫的在第一氧氣混合器的 下游測量的一次富氧化再循環(huán)煙氣的氧氣濃度在轉(zhuǎn)換的過程中維持在大約16% 到大約20%之間。
13、如權(quán)利要求12戶脫的方法，其特征在于，戶艦的在第二氧氣混合器的 下游測量的二次富氧化再循環(huán)煙氣的氧氣濃度在轉(zhuǎn)換的過程中維持在大約18% 到大約23%之間。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，包括以下步驟 一旦一次新 鮮空氣入口閥門被關(guān)閉，即刻關(guān)閉一次新鮮空氣入口的密閉閥，以最大程度地 參、空氣滲透。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其f寺征在于，包括以下步驟 一旦二次新 鮮空氣入口閥門被關(guān)閉，艮卩亥咲閉二次新鮮空氣入口的密閉閥，以最大禾號地 M^、空氣滲透。
16、 如權(quán)禾腰求14所述的方法，其特征在于，在轉(zhuǎn)換過程中，鍋爐的負(fù)荷 維持在相對的恒定值。
17、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于， 一次富氧化再循環(huán)煙氣在到 達(dá)粉碎m^前在一個空氣加MI里被加熱。
18、 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，二次富氧化Sf盾環(huán)煙氣在到 達(dá)風(fēng)箱之前在空氣加熱器里被加熱。
19、 一種從iUt燒轉(zhuǎn)換為空^t燒的方》去，包括-提供一個鍋爐，該鍋爐用于在氧氣存在下燃燒一種化石燃料，產(chǎn)生一種煙 氣，其中，向燃燒器J^共一次富氧化Sf盾環(huán)煙氣流和二次富氧化再循環(huán)煙氣流; M^WtA第一氧氣混合器的一次氧氣流的流動；通過開啟一次新鮮空氣的密閉閥和一次親賴羊空氣入口的閥門，實(shí)現(xiàn)從一次 富氧化Wt盾環(huán)流到一次空氣流的轉(zhuǎn)換；^WtA第二氧氣混合器的二次氧氣流的流動；通過開啟二 乂新鮮空氣的密閉閥和二次gfl羊空氣入口的閥門，實(shí)現(xiàn)從二次富氧化llt盾環(huán)流到一次空氣流的轉(zhuǎn)換；而且關(guān)閉再循環(huán)閥門。
20、如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，在關(guān)閉再循環(huán)閥門后，關(guān)閉 在ftl燒過程中提供會合燃燒器的氧氣流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新的獨(dú)一無二的鍋爐和在煤燃燒過程中從空氣到氧燃燒的切換方法，在這里，幾乎純氧在幾個地方被引入到鍋爐的爐膛，包括通過燃燒器直接進(jìn)入火焰，和/或以幾乎純氧直接進(jìn)入爐膛，和/或進(jìn)入循環(huán)煙氣流到達(dá)燃燒器，包括一次和二次氣流。
文檔編號F23L7/00GK101566352SQ20091014195
公開日2009年10月28日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者A·J·扎迪拉卡, B·B·斯通, D·K·麥克唐納德 申請人:巴布科克和威爾科克斯能量產(chǎn)生集團(tuán)公司