控制燃氧鍋爐的熱性能的設(shè)備和方法
【專利摘要】本文公開(kāi)一種控制燃氧鍋爐的運(yùn)行的方法；該方法包括在鍋爐中燃燒燃料；在鍋爐中產(chǎn)生吸熱方式；從鍋爐中排出煙道氣；使煙道氣的一部分再循環(huán)到鍋爐；使第一氧化劑流與再循環(huán)煙道氣組合而形成組合流；使組合流分成若干個(gè)部分；以及在鍋爐的不同的進(jìn)入點(diǎn)處，將組合流的各個(gè)部分引入到鍋爐。
【專利說(shuō)明】控制燃氧鍋爐的熱性能的設(shè)備和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
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【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開(kāi)大體涉及燃氧鍋爐，并且更特別地，涉及通過(guò)控制對(duì)鍋爐的氧和/或再循環(huán)煙道氣的分配來(lái)控制燃氧鍋爐的熱性能的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]針對(duì)燃燒化石燃料的功率裝置中的二氧化碳捕捉和封存來(lái)開(kāi)發(fā)氧燃燒。氧燃燒(有時(shí)也被稱為“氧燃料”和“燃氧”)的概念是要用氧和再循環(huán)煙道氣的混合物取代燃燒空氣，從而產(chǎn)生二氧化碳含量高的煙道氣流，可較簡(jiǎn)單地處理該煙道氣流，以實(shí)現(xiàn)封存。在圖1中描繪的現(xiàn)有技術(shù)中顯示粉煤(PC)功率裝置的氧燃燒過(guò)程的簡(jiǎn)化示例性示意圖。
[0005]圖1描繪氧燃燒系統(tǒng)100，其包括空氣分離單元102、鍋爐104、污染控制系統(tǒng)106和氣體處理單元108。空氣分離單元102位于鍋爐104的上游，鍋爐104位于污染控制系統(tǒng)106和氣體處理單元108的上游。污染控制系統(tǒng)106位于氣體處理單元108的上游。顯示了在污染控制系統(tǒng)之后進(jìn)行氣體再循環(huán)，但它可在鍋爐和氣體處理單元之間的任何位置進(jìn)行。
[0006]鍋爐104可為切向燃燒鍋爐(也被稱為T燃燒)或壁燃式鍋爐。T燃燒不同于壁燃燒，因?yàn)門燃燒利用具有位于鍋爐爐膛的轉(zhuǎn)角處的燃料準(zhǔn)入隔室的噴燃器組件，鍋爐爐膛產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)火球，旋轉(zhuǎn)火球填充大部分爐膛橫截面。另一方面，壁燃燒(未顯不)利用垂直于鍋爐的(外殼的)側(cè)部的噴燃器組件。
[0007]圖2描繪切向燃燒鍋爐104。切向燃燒鍋爐具有長(zhǎng)方形橫截面，并且具有定位在轉(zhuǎn)角處的噴燃器組件105。燃料和運(yùn)送空氣通過(guò)噴燃器組件105而引入到鍋爐104中，并且沿切向引導(dǎo)到位于爐膛的中心處且具有大于零的直徑的假想圓。這產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)火球，旋轉(zhuǎn)火球填充大部分爐膛橫截面。燃料和空氣混合受到限制，直到流在爐膛容積中結(jié)合在一起，并且產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)為止。這常常被描述成“整個(gè)鍋爐是噴燃器”。與壁燃燒相比，整體鍋爐空氣動(dòng)力學(xué)和混合在T燃燒期間對(duì)燃燒過(guò)程和產(chǎn)生的鍋爐性能更重要。在壁燃燒期間，在噴燃器中或噴燃器附近發(fā)生燃料和空氣/氧混合，而且在鍋爐中發(fā)生較少混合。
[0008]現(xiàn)在再一次參照?qǐng)D1，在一種運(yùn)行氧燃燒系統(tǒng)100的方法中，氧首先在空氣分離單元102中與氮分離。氮單獨(dú)從空氣分離單元中排出?？諝夥蛛x單元102從大氣中抽取氧。
[0009]然后氧從空氣分離單元102中排出，以與再循環(huán)煙道氣結(jié)合，它們的組合饋送到鍋爐104。鍋爐104使用煙道氣流中存在的氧來(lái)燃燒燃料(例如，煤、油等)而產(chǎn)生熱和煙道氣。由于用氧而非空氣燃燒燃料，所產(chǎn)生的煙道氣具有高的二氧化碳含量。煙道氣的其它組分是水蒸氣和少量氧、氮和污染物，諸如，硫氧化物、氮氧化物和一氧化碳。移除水和其它成分會(huì)產(chǎn)生適于封存或其它用途的非常純的二氧化碳流。
[0010]熱用來(lái)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽可用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(未顯示)，以產(chǎn)生電，而煙道氣則排到污染控制系統(tǒng)106，在那里，顆粒物質(zhì)和其它污染物(例如，NOx, SOx等)被移除。純化煙道氣的一部分如圖1中顯示的那樣再循環(huán)到鍋爐104。其余的煙道氣(基本包括二氧化碳)排到氣體處理單元108，在氣體處理單元108之后對(duì)其進(jìn)行封存。
[0011]如果相對(duì)于氧的量有大量再循環(huán)的煙道氣饋送到鍋爐104以實(shí)現(xiàn)燃燒，則在鍋爐中達(dá)到的燃燒溫度不足有利于所有燃料的燃燒。另外，需要較大的裝備來(lái)再循環(huán)這么大量的煙道氣。另一方面，用純氧燃燒燃料大體會(huì)產(chǎn)生對(duì)于實(shí)際鍋爐材料而言太高的火焰溫度，所以二氧化碳高的煙道氣的一部分用來(lái)稀釋氧，以及減低鍋爐溫度。
[0012]添加到再循環(huán)煙道氣的氧的量基于鍋爐中燃燒的燃料的量。除了某個(gè)量的過(guò)量氧之外，燃料使用一定量的氧來(lái)確保燃燒完全。以鍋爐中的單個(gè)濃度將氧化劑流添加到鍋爐中具有某些缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)之一是鍋爐中的熱釋放或通量輪廓(在下文中稱為“熱釋放輪廓”)未優(yōu)化來(lái)產(chǎn)生最高的整體爐膛吸熱，同時(shí)對(duì)于會(huì)影響運(yùn)行可靠性和維護(hù)成本的管金屬溫度、灰沉積和燃燒側(cè)腐蝕保持可接受的狀況。因此，想要設(shè)計(jì)出一種方法用于將氧化劑流引入到鍋爐中，以便在鍋爐中的不同位置處優(yōu)化鍋爐中的熱釋放輪廓，以便優(yōu)化鍋爐的熱性能，以減少灰沉積和燃燒側(cè)腐蝕，以及阻止?fàn)t膛中有成渣(slagging)和腐蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本文公開(kāi)一種方法，包括在鍋爐中燃燒燃料；在鍋爐中產(chǎn)生吸熱方式；從鍋爐中排出煙道氣；使煙道氣的一部分再循環(huán)到鍋爐；使第一氧化劑流與再循環(huán)煙道氣組合而形成第一組合流；使第一組合流分成若干個(gè)部分；混合第一組合流的各個(gè)部分與第二氧化劑流而形成第二組合流的多個(gè)部分；以及在通往鍋爐的不同的進(jìn)入點(diǎn)處，將第二組合流的多個(gè)部分中的各個(gè)部分引入到鍋爐。
[0014]本文還公開(kāi)一種方法，包括在鍋爐中燃燒燃料；在鍋爐中產(chǎn)生吸熱方式；從鍋爐中排出煙道氣；使煙道氣的一部分再循環(huán)到鍋爐；使煙道氣分成多個(gè)不同的流，然后將它們引入到鍋爐中；以及控制通入到鍋爐中的多個(gè)流中的各個(gè)的流率，以便。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1表示現(xiàn)有技術(shù)，并且描繪其中煙道氣再循環(huán)到鍋爐的燃燒系統(tǒng)；
圖2描繪切向燃燒鍋爐；
圖3是使包括第一氧化劑流(其基本包括氧)和第二流(其基本包括再循環(huán)煙道氣)的組合流可被引入到鍋爐中的各種點(diǎn)的圖；
圖4是將氧引入到通入到鍋爐中的煙道氣流中的示例性實(shí)施例的另一個(gè)圖；
圖5表示將組合流引入到切向燃燒鍋爐中；
圖6反映另一個(gè)示例性實(shí)施例，其中，組合流被引入到切向燃燒鍋爐的風(fēng)箱中；
圖7是曲線圖，其顯示可如何通過(guò)改變?cè)傺h(huán)速率，以及通過(guò)改變對(duì)鍋爐的氧分配，來(lái)改變熱通量輪廓； 圖8是曲線圖，其描繪調(diào)節(jié)在相對(duì)于爐膛出口平面的不同的高度處獲準(zhǔn)進(jìn)入鍋爐的再循環(huán)煙道氣的比例的作用；以及
圖9是曲線圖，其描繪調(diào)節(jié)獲準(zhǔn)進(jìn)入氧化劑流的、在相對(duì)于爐膛出口平面的不同的高度處進(jìn)入鍋爐的氧添加物的分配。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本文公開(kāi)一種氧燃料燃燒系統(tǒng)，其中氧與再循環(huán)煙道氣流組合，或者添加到再循環(huán)煙道氣流而形成引入到鍋爐中的氧化劑流。本文還公開(kāi)一種方法，其用于在鍋爐中的各種點(diǎn)處引入氧化劑流，以及控制氧化劑流的氧和再循環(huán)煙道氣的比，以便限定和/或改變鍋爐中的熱釋放輪廓，以改進(jìn)鍋爐的熱性能，減少灰沉積和燃燒側(cè)腐蝕，以及/或者阻止?fàn)t膛中成渣。
[0017]本文公開(kāi)的方法包括改變氧的量、比例和/或分配、再循環(huán)煙道氣的量、比例和/或分配，或者饋送到鍋爐的各種輸入的組合流(提供給鍋爐和/或鍋爐的各種區(qū)的輸入流)中的氧和再循環(huán)煙道氣兩者的量、比例和/或分配。例如，根據(jù)期望的化學(xué)計(jì)量參數(shù)，對(duì)于提供給鍋爐的燃料的期望量的燃燒足夠的氧的體積可分割或者分配給鍋爐的不同的區(qū)或位置，以在鍋爐中提供期望的熱釋放輪廓。另外，再循環(huán)煙道氣和/或氧的體積可針對(duì)鍋爐的區(qū)內(nèi)的不同的區(qū)域確定比例和/或分配，以在那個(gè)區(qū)中提供期望的熱釋放輪廓。此外，可控制對(duì)通往鍋爐的輸入流添加的氧和/或再循環(huán)煙道氣的體積或比例的比例和/或分配，以提供期望的熱釋放輪廓。
[0018]在一個(gè)類似于圖3中顯示的那個(gè)的實(shí)施例中，系統(tǒng)和方法包括將再循環(huán)煙道氣和第一氧化劑流的第一組合流供應(yīng)給鍋爐的不同的區(qū)段或區(qū)。第一組合流可按各自由相應(yīng)的流體流控制裝置控制的不同的體積供應(yīng)給料斗區(qū)、風(fēng)箱區(qū)和/或一個(gè)或多個(gè)過(guò)度燃燒(overfire)氧化劑隔室。在這個(gè)實(shí)施例中，氧與再循環(huán)煙道氣的比在其被引入的鍋爐的任何區(qū)中是恒定的，但是，通過(guò)對(duì)鍋爐的不同的區(qū)和/或特定的區(qū)內(nèi)的不同的位置提供第一組合流的不同部分來(lái)控制第一組合流的分配，以提供期望的熱釋放輪廓。
[0019]在另一個(gè)類似于圖4中顯示的那個(gè)的實(shí)施例中，系統(tǒng)和方法包括使第一組合流與第二氧化劑流組合而形成第二組合流，第二組合流可在料斗區(qū)、風(fēng)箱區(qū)和/或一個(gè)或多個(gè)過(guò)度燃燒氧化劑隔室處按不同的體積量供應(yīng)給鍋爐，其中，第二氧化劑的體積流量由流體流控制裝置控制。正好在把第二組合流引入到鍋爐中之前進(jìn)行這種使第一組合流富化的方法。在這個(gè)系統(tǒng)和方法中，通往料斗區(qū)、風(fēng)箱區(qū)、料斗區(qū)和/或過(guò)度燃燒氧化劑隔室的氧的量相對(duì)于再循環(huán)煙道氣的量而改變。此系統(tǒng)和方法可有利地用來(lái)改變鍋爐中的熱釋放方式。
[0020]這種控制對(duì)鍋爐的氧和/再循環(huán)煙道氣的分配的系統(tǒng)和方法是有利的，因?yàn)樗菰S使鍋爐中的氣氛在局部進(jìn)行氧富化，以及因此增加局部性熱釋放，并且修改鍋爐的期望區(qū)域中的溫度輪廓。
[0021]在又一個(gè)類似于圖3和4中的那個(gè)的實(shí)施例中，作為改變氧的量的替代或補(bǔ)充，可改變組合流中的煙道氣的量。在又一個(gè)實(shí)施例中，本公開(kāi)詳細(xì)說(shuō)明了調(diào)節(jié)或改變?cè)谙鄬?duì)于爐膛出口平面的不同的高度處獲準(zhǔn)進(jìn)入鍋爐的再循環(huán)煙道氣的比例或分配。這種控制煙道氣的流率的方法是有利的，因?yàn)樗试S在燃料屬性或爐膛狀況改變時(shí)保持恒定的蒸汽溫度控制。這提供在負(fù)荷改變時(shí)進(jìn)行蒸汽溫度控制的手段?？赏ㄟ^(guò)針對(duì)不同的高度調(diào)節(jié)氧的量來(lái)實(shí)現(xiàn)另一種蒸汽溫度控制方法。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，可獨(dú)立地控制提供給燃氧鍋爐中的流體流的氧和煙道氣的量，以提供良好的靈活性來(lái)優(yōu)化鍋爐的運(yùn)行，以及提供或修改鍋爐的熱釋放輪廓。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，增加通往鍋爐的輸入流體流的氧將使該輸入流體流的位置處的熱通量提聞。
[0023]圖3是諸如T燃燒鍋爐的鍋爐200的圖，鍋爐200具有控制系統(tǒng)290，控制系統(tǒng)290控制通往鍋爐的各種位置或區(qū)的組合流320的比例或分配。組合流320包括第一氧化劑流310 (其包括0-100重量％的氧，其中，在一個(gè)實(shí)施例中，流310基本是氧)和第二流350 (其基本包括再循環(huán)煙道氣)。第一氧化劑流310和第二流350的體積流量由相應(yīng)的流體流控制裝置311控制，諸如，擋板、風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、閥和噴射器?？稍陂_(kāi)環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)中控制這些流控制裝置，將在下文中更詳細(xì)地描述開(kāi)環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)。在這個(gè)實(shí)施例中，包括均勻的氧濃度的組合流320在不同的位置或區(qū)中以可控地不同的體積引入到鍋爐200中。鍋爐200包括:位于主噴燃器區(qū)208下方的料斗區(qū)210，可從料斗區(qū)210中移除灰；主噴燃器區(qū)208 (在下文中為風(fēng)箱208)，在主噴燃器區(qū)208中，氧化劑和氧化劑-燃料混合物(備選地，氣體-燃料混合物)引入到鍋爐200中；燃盡區(qū)216，在燃盡區(qū)216中，在主噴燃器區(qū)中未燃燒的任何氧或燃料被燃燒；過(guò)熱器區(qū)212，在過(guò)熱器區(qū)212中，可使蒸汽過(guò)熱；以及節(jié)熱器區(qū)214，在節(jié)熱器區(qū)214中，水可在進(jìn)入過(guò)熱器區(qū)212之前被預(yù)熱。燃盡區(qū)216可利用下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206和上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204。鍋爐200還包括水平鍋爐出口平面304和豎直鍋爐出口平面302。鍋爐200還包括水壁202，在水壁202中，水轉(zhuǎn)變成蒸汽。
[0024]如上面提到的那樣，第一氧化劑流310和第二流350組合而形成組合流320，組合流320然后饋送到鍋爐。組合流320可包括大約15體積％的氧至大約40體積％的氧,其余是再循環(huán)煙道氣。如可在圖3中看到的那樣，組合流320可饋送到鍋爐200，進(jìn)入到料斗區(qū)210、風(fēng)箱208、下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206和/或上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204中。換句話說(shuō)，組合流320可分開(kāi)且分配成若干個(gè)流(320A、320B、320C和/或320D)，以及饋送到鍋爐的不同的部件中，以改變鍋爐中的熱釋放輪廓，以及改進(jìn)其熱性能，其中流320A、320B、320C、320D中的一個(gè)或多個(gè)的體積流率由相應(yīng)的流體流控制裝置312控制。例如可對(duì)風(fēng)箱提供較高百分比的組合流320，以增加這個(gè)區(qū)中的熱釋放輪廓，或者反之亦然。這種使第二流350富含氧和使組合流320分成不同的流320A、320B、320C、320D的方法容許改變進(jìn)入到鍋爐的不同部件中的煙道氣和氧的量，以改進(jìn)其熱性能，或者提供期望的熱釋放輪廓。
[0025]為了標(biāo)識(shí)，在料斗區(qū)210處饋送到鍋爐200中的組合流320被標(biāo)為320A，并且它可構(gòu)成組合流320的總重量的高達(dá)大約25重量％。在一個(gè)實(shí)施例中，組合流320A流可構(gòu)成組合流320的總重量的大約O重量％至大約10重量％。在另一個(gè)實(shí)施例中，在風(fēng)箱區(qū)208處饋送到鍋爐200中的組合流320被標(biāo)為320B，并且它可構(gòu)成組合流320的總重量的大約50重量％至大約100重量％。在一個(gè)實(shí)施例中，組合流320B流可構(gòu)成組合流320的總重量的大約50重量％至大約80重量％。在又一個(gè)實(shí)施例中，在下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206處饋送到鍋爐200中的組合流320被標(biāo)為320C，并且它可構(gòu)成組合流320的總重量的大約50重量％。在一個(gè)實(shí)施例中，組合流320C流可構(gòu)成組合流320的總重量的大約10重量％至大約30重量％。
[0026]在又一個(gè)實(shí)施例中，在上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206處饋送到鍋爐200中的組合流320被標(biāo)為320D，并且它可構(gòu)成組合流320的總重量的高達(dá)大約50重量％。在一個(gè)實(shí)施例中，組合流320D流可構(gòu)成組合流320的總重量的大約10重量％至大約30重量％。
[0027]圖4描繪鍋爐200(諸如T燃燒鍋爐)的另一個(gè)實(shí)施例，其具有控制系統(tǒng)291，控制系統(tǒng)291控制通往鍋爐的各種位置或區(qū)的組合流360的比例或分配和各個(gè)流360A、360B、360C、360D的氧的比，從而使用組合流360和第二氧化劑流370來(lái)使供應(yīng)到鍋爐200的各個(gè)相應(yīng)的輸入流的富含或耗盡煙道氣或氧，以限定或改變鍋爐中的熱釋放輪廓，以及改進(jìn)其熱性能，或者提供期望的熱釋放輪廓。在這個(gè)實(shí)施例中，具有不同的氧濃度的流饋送到料斗區(qū)、風(fēng)箱區(qū)、上部過(guò)度燃燒氧化劑區(qū)和下部過(guò)度燃燒氧化劑區(qū)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可在鍋爐的位置或區(qū)的任何構(gòu)造或組合中控制各個(gè)區(qū)的控制氧濃度或比。再循環(huán)煙道氣350首先可與氧化劑流310預(yù)混合而形成第一組合流360。第一組合流360然后以不同的量或體積排向鍋爐的不同的位置或區(qū)。但是，用來(lái)自相應(yīng)的第二氧化劑流370的氧使各個(gè)組合流360富化，以對(duì)各個(gè)相應(yīng)的輸入流360A、360B、360C、360D提供期望濃度的氧，以及對(duì)各個(gè)輸入流提供期望的總體積流量。因此，不同的流中的氧的比可彼此相同或不同。
[0028]如圖4中顯示的那樣，通過(guò)使用相應(yīng)的流體流控制裝置311來(lái)控制流350和氧化劑流310的流體流量，控制系統(tǒng)291控制氧的濃度和組合流360的體積流量。控制系統(tǒng)291另外通過(guò)控制相應(yīng)的流體流控制裝置312而控制組合流360的流量，以及通過(guò)控制相應(yīng)的流體流控制裝置313而控制相應(yīng)的流體流控制裝置313的流量，來(lái)控制各個(gè)相應(yīng)的輸入流360A、360B、360C、360D的氧的濃度和體積流率。流體流控制裝置312可設(shè)置在添加第二氧化劑流370的點(diǎn)的上游或下游。但是，當(dāng)流體流控制裝置312設(shè)置在添加第二氧化劑流370的點(diǎn)的上游時(shí)，控制系統(tǒng)291提供較大的靈活性和濃度范圍，以局部地控制通往鍋爐的輸入流360A、360B、360C、360D的氧的濃度和總體體積兩者?？偟膩?lái)說(shuō)，如圖4中顯示的那樣，控制系統(tǒng)291的流體流控制裝置311、312、313可控制各個(gè)輸入流360A、360B、360C、360D的氧濃度、通往各個(gè)輸入流以及從而通往鍋爐的區(qū)的氧的分配，以及各個(gè)輸入流的期望體積氣體流量。
[0029]再一次參照?qǐng)D4，總共添加的氧的第一氧化劑流310與包括再循環(huán)煙道氣的第二流350混合而形成第一組合流360。在示例性實(shí)施例中，第一氧化劑流310包括總共添加的氧的大約50%至大約95%，特別是大約80%至大約90%。在第二氧化劑流370中提供對(duì)于鍋爐200中的期望量的燃燒來(lái)說(shuō)必要的其余百分比的氧。注意，再循環(huán)煙道氣和運(yùn)送氣體可包括小百分比的氧，這在控制輸入流360A、360B、360C、360D時(shí)可能需要考慮。
[0030]如可在圖4中看到的那樣，包括第一組合流360和第二氧化劑流370的、構(gòu)成高達(dá)20%的總添加量的第二組合流360A饋送到料斗區(qū)210。在示例性實(shí)施例中，第二組合流360A可包括總共添加的氧的大約0%至大約18%，以及特別是大約2%至大約15%。
[0031]在另一個(gè)實(shí)施例中，包括總共添加的氧的高達(dá)100%的量的氧的第二氧化劑流370與第一組合流360組合，并且饋送到風(fēng)箱208。在示例性實(shí)施例中，包括總共添加的氧的大約50%至大約80%的量的氧的第二氧化劑流與第一組合流360組合，并且饋送到風(fēng)箱208。
[0032]在又一個(gè)實(shí)施例中，包括高達(dá)50重量％的量的氧的第二氧化劑流370與第一組合流360組合，并且饋送到下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206。在示例性實(shí)施例中，包括總共添加的氧的大約10%至大約30%的量的氧的第二氧化劑流與第一組合流360組合，并且饋送到下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206和/或上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204。
[0033]第二氧化劑流370大體與第一組合流360混合，以盡可能靠近鍋爐200而形成組合流360A、360B、360C或360D?？赏ㄟ^(guò)混合較靠近鍋爐的氧，例如在圖4中描繪的位置處添加額外的氧以提高風(fēng)箱208的一個(gè)區(qū)域中的氧含量，來(lái)對(duì)氧分配實(shí)現(xiàn)較精細(xì)水平的控制。第一組合流360的這種富化模式可用于切向燃燒鍋爐以及壁燃式鍋爐中。
[0034]雖然圖3和4的控制系統(tǒng)290、291控制通往鍋爐200的特定的區(qū)的氧的分配和濃度，但本發(fā)明構(gòu)想到，具有多個(gè)單獨(dú)的輸入流的各個(gè)區(qū)也可由控制系統(tǒng)控制。圖5描繪將組合流320B (來(lái)自圖3)或360B (來(lái)自圖4)引入到鍋爐200的風(fēng)箱208中的一個(gè)示例性設(shè)備和方法。圖5詳細(xì)示出切向燃燒鍋爐的風(fēng)箱208的輸入隔室或輸入流，以及控制風(fēng)箱208所提供的相應(yīng)的輸入流的氧濃度和體積流量的設(shè)備和方法。在風(fēng)箱208的不同的隔室中引入不同的氧濃度。
[0035]圖5描繪切向燃燒鍋爐200的風(fēng)箱208中的多個(gè)組件，例如一級(jí)噴嘴402、404、406和二級(jí)噴嘴409。圖5包含鍋爐200的風(fēng)箱208的分解視圖，以示出一級(jí)噴嘴402、404、406和二級(jí)噴嘴409的構(gòu)造。在一個(gè)實(shí)施例中，風(fēng)箱208可包括大約2個(gè)至大約10個(gè)組件。燃料和運(yùn)送氣體以及再循環(huán)煙道氣和氧的混合物(例如組合流360B或320B)可引入到相應(yīng)的噴嘴中。在示例性實(shí)施例中，將組合流360B (其在局部進(jìn)行氧富化)弓I入到噴嘴402、404、406和/或407中是合乎需要的。饋送到相應(yīng)的組件的組合流360B中的氧與再循環(huán)煙道氣的比可類似于圖3和4中顯示和描述的構(gòu)造而改變。特別地，圖3和4的控制系統(tǒng)290、291可具有相同構(gòu)造的流體流控制裝置，以控制各個(gè)噴嘴402、404、406、407的各個(gè)相應(yīng)的輸入流360F、360G、360H、3601、360J、360K、360L的濃度、比例和/或分配。換句話說(shuō)，可用與鍋爐200的各個(gè)區(qū)相同或相似的方式控制風(fēng)箱208的位置或噴嘴(即風(fēng)箱區(qū))，其中輸入流360B將在功能上與圖3和4中的組合流360相同。雖然已經(jīng)針對(duì)風(fēng)箱208而顯示了這個(gè)功能性，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明對(duì)鍋爐200的其它區(qū)構(gòu)想了這種級(jí)別的控制。
[0036]例如，第一組件402可接收氧與再循環(huán)煙道氣的第一比，而第二組件404可接收氧與再循環(huán)煙道氣的第二比。在一個(gè)實(shí)施例中，第一比可與第二比相同。在另一個(gè)實(shí)施例中，組合流360B與饋送到第一組件402的煤的質(zhì)量比可與饋送到第二組件404的質(zhì)量比相同或不同。通過(guò)改變氧與再循環(huán)煙道氣的比，可改變風(fēng)箱的不同部分處的熱釋放輪廓。另外，也可針對(duì)二級(jí)噴嘴407單獨(dú)地控制氧的質(zhì)量比。
[0037]圖6反映另一個(gè)實(shí)施例，其中，組合流360B (或320B)可通過(guò)一級(jí)噴嘴402、404和/或406而引入到切向燃燒鍋爐的風(fēng)箱208中，其中可控制相應(yīng)的噴嘴內(nèi)的濃度和分配。圖6中描繪的組件402用作代表性的一級(jí)噴嘴。一級(jí)噴嘴402包括內(nèi)部端口 402B和外部環(huán)帶402A，燃料流(例如煤)和運(yùn)送氣體通過(guò)內(nèi)部端口 402而饋送到鍋爐200中，組合流360M通過(guò)外部環(huán)帶402A而饋送到鍋爐中。類似于上文針對(duì)圖3和4所描述的那個(gè)，控制系統(tǒng)291、292可類似地控制一級(jí)噴嘴402的各個(gè)流體流360M、360P的分配和氧濃度，其中，噴嘴402的各個(gè)端口 402A、402B是與圖3和4中描述的鍋爐200的區(qū)類似的區(qū)。
[0038]另外，第二組合流360M在組件402的環(huán)形通道402A中引入到風(fēng)箱208中，而燃料和運(yùn)送氣體(其用來(lái)運(yùn)送燃料)通過(guò)內(nèi)部端口 402而引入到爐膛中，包括組合流360P。此布置容許改變或控制包圍中心燃料流的流360M中的氧濃度，這使得能夠進(jìn)行改變，以控制熱通量，以及從而控制鍋爐200內(nèi)的熱釋放輪廓，改進(jìn)噴燃器噴嘴的火焰穩(wěn)定性，以及減少鍋爐中的NOx。將組合流引入到包圍燃料噴射流的環(huán)帶中可使點(diǎn)火更迅速，以及提高鍋爐中的燃料噴射點(diǎn)附近的燃燒，因?yàn)榇嬖诟邼舛鹊难酢?br> [0039]在一個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D4，組合流360和第二氧化劑流370可在上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204或下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206處引入到鍋爐200中。因而,可在上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204中相對(duì)于下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206、風(fēng)箱208和/或料斗區(qū)210進(jìn)行氧富化。在另一個(gè)實(shí)施例中，可在下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206中相對(duì)于上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204、風(fēng)箱208和/或料斗區(qū)210進(jìn)行氧富化。參照?qǐng)D4，其中組合流360和二級(jí)氧化劑流370引入到相應(yīng)的上部或下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204或206中的一個(gè)實(shí)施例。上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204最接近水平鍋爐出口平面304，而下部過(guò)度燃燒隔室206是離水平鍋爐出口平面304最遠(yuǎn)的隔室。
[0040]當(dāng)組合流360引入到下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206中時(shí)，第二氧化劑流370引入到上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204中，反之亦然。通過(guò)將組合流360引入到下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206中，下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206中的氧化劑流相對(duì)于上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204、風(fēng)箱208和入口集管區(qū)210而進(jìn)行氧富化。
[0041]在過(guò)度燃燒氧化劑隔室中使用充足的氧，使得燃燒過(guò)程可從下部鍋爐繼續(xù)，同時(shí)允許下部鍋爐以比燃燒過(guò)程所需的化學(xué)計(jì)量比更低的氧燃料比運(yùn)行。使通往過(guò)度燃燒氧化劑隔室的煙道氣流富化的目的在于控制形成的氮氧化物(NOx)的量，以便控制下部爐膛中的溫度。
[0042]參照?qǐng)D4，可示出與改變上部和下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204和206中的氧濃度有關(guān)的另一個(gè)實(shí)施例。相對(duì)于第二氧化劑流350的整體，由于補(bǔ)充煙道氣再循環(huán)流380引入到上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204，上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204的氧濃度可被耗盡。此外，相對(duì)于二級(jí)氧化劑流370的整體，可通過(guò)將組合流360引入到下部過(guò)度燃燒氧化劑隔室206和/或風(fēng)箱208中，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204的耗盡。在一個(gè)實(shí)施例中，第二氧化劑流370可引入到風(fēng)箱208中，而補(bǔ)充煙道氣再循環(huán)流380則饋送到上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室204。
[0043]上部過(guò)度燃燒氧化劑隔室相對(duì)于總體氧濃度(即，15重量％至40重量％)而耗盡氧將允許在鍋爐的下部部分(其中，工作流體溫度較低)中有較高的燃燒溫度以及使熱傳遞速率較高，同時(shí)降低在鍋爐中較高的燃燒溫度和產(chǎn)生的熱傳遞速率。
[0044]由于提高上部過(guò)度燃燒氧化劑的溫度所需的能量的原因，燃燒氣體的溫度將降低(大部分燃燒將已經(jīng)完成)。在燃燒氣體的溫度降低時(shí)，產(chǎn)生的在鍋爐的最接近出口平面的部分中通往鍋爐壁的通量將減小。產(chǎn)生的熱傳遞輪廓的改變將有益于水壁材料，特別是有益于超臨界蒸汽發(fā)生器。主要好處是減少鍋爐中接近鍋爐出口平面處(其中，工作流體溫度最聞)的熱傳遞。
[0045]使用額外的氧具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。對(duì)位于最低噴燃器組件下面的氧化劑流添加氧會(huì)更改鍋爐中的吸熱輪廓。更改和控制吸熱輪廓的能力可提高對(duì)位于下部鍋爐中的熱傳遞表面的利用。這允許在總體上在鍋爐的輻射區(qū)段中有更多的吸熱。這還可降低大體在風(fēng)箱上方出現(xiàn)的峰值溫度和熱傳遞速率，并且從而降低材料要求和灰成渣問(wèn)題的可能性。
[0046]更改鍋爐中的熱釋放輪廓可降低在恒定的熱輸入和煙道氣再循環(huán)速率下的峰值鍋爐材料溫度。優(yōu)點(diǎn)是可在沒(méi)有可導(dǎo)致成渣問(wèn)題和/或水壁管過(guò)熱的峰值熱能量的情況下降低煙道氣再循環(huán)速率。更改鍋爐中的熱釋放輪廓的另一個(gè)有益結(jié)果是允許較高效地利用熱傳遞表面。改型鍋爐的好處是增加熱輸入，并且從而提高工作流體功率，而對(duì)于新鍋爐來(lái)說(shuō)，可使鍋爐大小減小。
[0047]另一個(gè)有益結(jié)果是改進(jìn)排放特性，包括一氧化碳排放、需要的過(guò)量氧、未燃燒的碳和礦物質(zhì)屬性。通過(guò)控制鍋爐出口溫度，另一個(gè)結(jié)果是對(duì)鍋爐的對(duì)流區(qū)段中的灰結(jié)垢屬性的有益影響。又一個(gè)有利結(jié)果是對(duì)鍋爐的下部區(qū)段中的灰成渣屬性有有益影響。另一個(gè)好處是在通往鍋爐的第一組合流360中使用的管道系統(tǒng)不必承受提高的氧濃度。好處是管道系統(tǒng)可由較廣范圍的材料構(gòu)建而成，從而降低成本。在與第二氧化劑流370混合之后，僅包含第二組合流360A等的較短的管道系統(tǒng)需要承受較高的氧濃度。關(guān)于改型應(yīng)用的另一個(gè)好處是利用現(xiàn)有的裝置管道系統(tǒng)。
[0048]本發(fā)明的控制 系統(tǒng)290、291可為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，其中以預(yù)定的設(shè)置來(lái)調(diào)節(jié)或設(shè)定流體流控制裝置，或者由操作者設(shè)定流體流控制裝置，或者流體流控制裝置可為閉環(huán)系統(tǒng)。作為閉環(huán)系統(tǒng)，可響應(yīng)于鍋爐和/或鍋爐島的運(yùn)行和/或狀況參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)或設(shè)定流體流控制裝置。例如，流體流控制裝置可響應(yīng)于鍋爐或鍋爐島或鍋爐或鍋爐島的其它熱區(qū)的熱參數(shù)(諸如蒸汽溫度、鍋爐溫度)來(lái)控制流體流。類似地，流體流控制裝置可響應(yīng)于運(yùn)行參數(shù)(諸如系統(tǒng)負(fù)荷)或鍋爐或鍋爐島的負(fù)荷變化來(lái)控制流體流。本發(fā)明構(gòu)想到處理器或DCS可響應(yīng)于感測(cè)到的輸入信號(hào)(諸如運(yùn)行或系統(tǒng)狀況參數(shù))，來(lái)對(duì)相應(yīng)的流體流控制裝置提供相應(yīng)的控制信號(hào)。
[0049]圖7示出對(duì)熱釋放方式的改變的示例，可通過(guò)改變煙道氣再循環(huán)速率和氧添加位置來(lái)實(shí)現(xiàn)該改變。在圖7中顯示了三根曲線，它們表示在15 MW試行裝置中測(cè)試的三個(gè)測(cè)試狀況。基本情況顯示在若干個(gè)不同的高度處測(cè)得的通往爐膛的壁的熱通量。熱通量在主噴燃器區(qū)(例如圖4中的208)中較高，并且在較高的高度處減小。注意，測(cè)得的熱通量方式直接對(duì)應(yīng)于爐膛中的熱釋放方式。較低再循環(huán)的曲線顯示關(guān)于較少量的煙道氣再循環(huán)的情況。在這種情況下，溫度在各個(gè)高度處較高，并且因此，熱通量在各個(gè)高度處較高。
[0050]較低再循環(huán)和局部O2的第三曲線顯示具有與第二曲線中相同的減少的煙道氣再循環(huán)以及改變?cè)诟鱾€(gè)高度處添加的氧以調(diào)節(jié)熱通量輪廓的形狀的情況。在這種情況下，主噴燃器區(qū)中的最大或峰值熱通量又減小回基本情況的值。這個(gè)示例的優(yōu)點(diǎn)是在以減少的煙道氣再循環(huán)運(yùn)行的同時(shí)避免可超過(guò)設(shè)計(jì)極限以及使鍋爐材料過(guò)熱的峰值熱通量的能力。改變整體煙道氣再循環(huán)和在各個(gè)高度處添加的煙道氣和氧的量的其它組合可對(duì)熱通量輪廓的形狀實(shí)現(xiàn)其它變化。
[0051]本發(fā)明構(gòu)想到前文描述的噴嘴傾斜的特征可與本發(fā)明結(jié)合起來(lái)使用，以在例如較低負(fù)荷下對(duì)鍋爐提供較大范圍的控制。對(duì)鍋爐中的熱釋放方式提供控制的本發(fā)明可用于多種應(yīng)用，并且改進(jìn)鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行和控制。這些中的一些包括
?減少再循環(huán)回到氧燃燒鍋爐的煙道氣的總量，從而使現(xiàn)有的裝置的氧燃料改型和新的氧燃料裝置兩者有較低的資金裝備成本和較低的運(yùn)行成本?升級(jí)用于氧燃料改型的現(xiàn)有的鍋爐的蒸汽發(fā)生容量
?降低用于氧燃料應(yīng)用以改進(jìn)在燃氧鍋爐運(yùn)行期間對(duì)蒸汽發(fā)生和蒸汽溫度的控制的新鍋爐的大小和成本?主動(dòng)控制(開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制兩者)產(chǎn)生的蒸汽的量(流量)和來(lái)自氧燃料鍋爐的蒸汽的溫度。這包括在負(fù)荷改變、鍋爐熱傳遞阻力改變以及燃料變化期間控制蒸汽流量和溫度。另外，它可與其它傳統(tǒng)方法結(jié)合起來(lái)使用，諸如使切向燃料噴嘴傾斜和/或改變噴射的氣體再循環(huán)流的總量，以擴(kuò)大控制范圍。
[0052]存在使用減少的煙道氣再循環(huán)流的若干個(gè)可行應(yīng)用。例如，對(duì)于新的氧燃料單元，可針對(duì)相同熱傳遞任務(wù)而使鍋爐水壁表面更小，因?yàn)檎w爐膛熱通量提高。在鍋爐的下游，管道系統(tǒng)、氣體再循環(huán)系統(tǒng)和污染控制裝備在大小上全部都可更小，資金成本較低。由于較低的氣體再循環(huán)，再循環(huán)風(fēng)機(jī)的寄生功率也降低。在上部鍋爐和后通道中的表面的量也可設(shè)計(jì)成適應(yīng)減小的煙道氣流率。
[0053]例如，對(duì)于現(xiàn)有的亞臨界蒸汽鍋爐的改型應(yīng)用，可對(duì)上部鍋爐區(qū)面添加較多表面，以用減少的煙道氣流實(shí)現(xiàn)期望的過(guò)熱和再加熱熱任務(wù)。在鍋爐的下游，管道系統(tǒng)、氣體再循環(huán)系統(tǒng)和污染控制裝備全部都可更小，資金成本更低。由于較低的氣體再循環(huán)，再循環(huán)風(fēng)機(jī)的寄生功率也降低。另外，對(duì)于現(xiàn)有的超臨界蒸汽鍋爐的改型應(yīng)用，可不一定需要額外的表面就可用減少的煙道氣流實(shí)現(xiàn)期望的過(guò)熱和再加熱熱任務(wù)，并且獲得產(chǎn)生的好處。
[0054]也可通過(guò)優(yōu)化氧和再循環(huán)煙道氣的分配來(lái)提升鍋爐容量。通過(guò)運(yùn)用相同理念和方法來(lái)設(shè)置鍋爐熱通量輪廓的形狀和控制鍋爐熱通量輪廓，蒸汽發(fā)生容量可在通過(guò)系統(tǒng)的同一氣體再循環(huán)和氣體流水平下增加。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于改型應(yīng)用，可燃燒較多燃料，以及產(chǎn)生較多蒸汽。由于對(duì)上部鍋爐區(qū)段添加額外的表面以實(shí)現(xiàn)期望的過(guò)熱和再加熱熱任務(wù)，這個(gè)增加的蒸汽發(fā)生可用來(lái)比其中在蒸汽渦輪也升級(jí)的情況下未使用補(bǔ)充氧的相當(dāng)?shù)腻仩t產(chǎn)生更多的電功率。
[0055]在另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于改型應(yīng)用，可燃燒較多燃料，以及產(chǎn)生較多蒸汽。作為增加凈電產(chǎn)量的備選方案，額外蒸汽可用于氧燃料裝置的其它部分中。例如，空氣分離單元和氣體處理單元各自利用可被使用這個(gè)蒸汽的蒸汽驅(qū)動(dòng)器提供功率的壓縮機(jī)。這將減少裝置裝備消耗的寄生電功率，以及提高凈電功率。
[0056]可通過(guò)調(diào)節(jié)單 獨(dú)的氧化劑流(圖4，流370A、370B、370C、370D)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)離開(kāi)鍋爐的蒸汽的溫度的主動(dòng)控制。例如，通過(guò)使用傳統(tǒng)的燃料噴嘴傾斜控制系統(tǒng)，在鍋爐水壁有積垢時(shí)，較少熱被吸收，從而使進(jìn)入下游區(qū)段的氣體溫度較高，這可引起若干個(gè)運(yùn)行問(wèn)題。通過(guò)使噴嘴向下傾斜，熱的氣體暴露于更多的下部鍋爐水壁表面，當(dāng)壁被清潔時(shí)，噴嘴向上傾斜，以再次保持恰當(dāng)?shù)奈鼰?。可通過(guò)調(diào)節(jié)氧化劑流的流率，以改變進(jìn)入到鍋爐中的氧的分配，來(lái)獲得類似的控制。通過(guò)增加鍋爐下部(諸如在圖5中，噴燃器區(qū)下部風(fēng)箱隔室)中的氧化劑流的流量，同時(shí)減少上部部分中的氧化劑流會(huì)使熱傳遞增加，以及使氣體離開(kāi)溫度降低。相反，如果期望在下部鍋爐中有較少吸熱，例如如果蒸汽出口溫度太低，則減少下部鍋爐中的氧化劑流，以及增加上部部分(諸如在圖5中，過(guò)度燃燒隔室LSOFA和US0FA)中的氧化劑流，從而使下游區(qū)段的氣體溫度較高和蒸汽溫度提高。在粉碎燃料燃燒期間，對(duì)離開(kāi)鍋爐的氣體溫度的控制是重要的，如果氣體溫度超過(guò)設(shè)計(jì)狀況，下游管區(qū)段可發(fā)生過(guò)熱和/或嚴(yán)重的積垢。如果氣體溫度低于設(shè)計(jì)狀況，則蒸汽溫度不可達(dá)到期望溫度。
[0057]圖9表示調(diào)節(jié)獲準(zhǔn)進(jìn)入氧化劑流的、在相對(duì)于爐膛出口平面的不同的高度(圖4，HF0P)處引入到鍋爐中的氧添加物的分配的概念。線A、B、C、D和E表示不同熱傳遞阻力水平，如由不同的鍋爐壁成渣狀況表示的那樣。如果在阻力水平改變時(shí)未作出運(yùn)行調(diào)節(jié)，則蒸汽溫度將改變，如由線I表示的那樣。線2表示本發(fā)明的概念，在阻力水平從A變成E時(shí)，獲準(zhǔn)進(jìn)入氧化劑流的、在相對(duì)于爐膛出口平面的不同的高度處進(jìn)入鍋爐的氧添加物的分配遵從線2，以保持恒定的蒸汽溫度。在燃料屬性或爐膛狀況改變時(shí)，這也將允許有恒定的蒸汽溫度控制。
[0058]也可通過(guò)調(diào)節(jié)引入到鍋爐中的氧的分配來(lái)在負(fù)荷(燃料輸入)改變時(shí)控制蒸汽溫度。調(diào)節(jié)引入到鍋爐中的氧的分配也可與其它控制方法結(jié)合起來(lái)使用，以擴(kuò)大蒸汽溫度控制的范圍。
[0059]改變回到燃燒室的再循環(huán)煙道氣的量會(huì)改變通往對(duì)流通道的氣體的溫度和能量，這會(huì)改變氣體的冷卻速率和對(duì)流區(qū)段熱通量輪廓。在粉碎燃料燃燒期間，控制離開(kāi)鍋爐的氣體溫度是重要的。如果這個(gè)位置處的溫度超過(guò)灰軟化或灰熔化溫度，則可發(fā)生嚴(yán)重的積垢，而且將進(jìn)行過(guò)多的煤煙噴吹，從而降低裝置的效率和可用性。此外，隨著對(duì)流通道中的熱傳遞輪廓改變，它可使管在一些位置過(guò)熱。將允許獨(dú)立地控制通往對(duì)流通道的溫度和能量流率的燃燒系統(tǒng)將因此受益。改變煙道氣再循環(huán)流率來(lái)獲得蒸汽溫度控制的傳統(tǒng)手段不允許獨(dú)立地控制通往對(duì)流通道的溫度和能量流率。
[0060]通過(guò)在鍋爐蒸汽中應(yīng)用這一點(diǎn)，可通過(guò)調(diào)節(jié)隨著氧化劑流在相對(duì)于HFOP的不同的高度處進(jìn)入到鍋爐中的再循環(huán)煙道氣的比例來(lái)控制狀況。在恒定的煙道氣再循環(huán)速率下，隨著再循環(huán)氣體的分配改變，鍋爐中的吸熱方式改變。這個(gè)控制方法包括調(diào)節(jié)在風(fēng)箱和過(guò)度燃燒隔室中使用的氧化劑的量之間的煙道氣再循環(huán)的分配。隨著再循環(huán)氣體添加的分配在風(fēng)箱和過(guò)度燃燒隔室之間改變，鍋爐中的吸熱輪廓將改變，從而允許對(duì)離開(kāi)鍋爐的蒸汽狀況進(jìn)行運(yùn)行控制。
[0061]圖8是曲線圖，其描繪調(diào)節(jié)獲準(zhǔn)在相對(duì)于爐膛出口平面的不同的高度處進(jìn)入到鍋爐的再循環(huán)煙道氣的比例的作用，以及改變爐膛中的熱傳遞阻力的影響。如果在阻力水平改變時(shí)未作出運(yùn)行調(diào)節(jié)，例如隨著沉積在爐膛壁上的灰增加，蒸汽溫度將改變，如由線I表示的那樣。線2表示本發(fā)明的概念，隨著阻力水平從A變成G，風(fēng)箱再循環(huán)與過(guò)度燃燒再循環(huán)的比遵從線2，以保持恒定的蒸汽溫度。這個(gè)控制煙道氣的流率的方法是有利的，因?yàn)樗试S在燃料屬性或爐膛狀況改變時(shí)保持恒定的蒸汽溫度控制。
[0062]這個(gè)方法還可提供通過(guò)調(diào)節(jié)引入到鍋爐中的氣體再循環(huán)的分配來(lái)在負(fù)荷(燃料輸入)改變時(shí)控制蒸汽溫度的手段。在負(fù)荷改變時(shí)，期望改變吸熱方式的分配來(lái)滿足期望的蒸汽狀況。調(diào)節(jié)引入到鍋爐中的氣體再循環(huán)的分配也可與其它控制方法結(jié)合起來(lái)使用，以擴(kuò)大蒸汽溫度控制的范圍。
[0063]雖然本發(fā)明已經(jīng)提供了沿切向燃燒鍋爐的實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明可用于任何燃氧鍋爐，包括氧壁燃式鍋爐。
[0064]將理解的是，當(dāng)元件被稱為“在另一個(gè)元件上”時(shí)，它可直接在另一個(gè)元件上，或者在它們之間可存在居間元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接在另一個(gè)元件上”時(shí)，則不存在居間元件。如本文所用，用語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目的任何和全部組合。
[0065]將理解的是，雖然用語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可用來(lái)描述各種元件、構(gòu)件、區(qū)域、層和/或區(qū)段，但這些元件、構(gòu)件、區(qū)域、層和/或區(qū)段不應(yīng)受這些用語(yǔ)的限制。這些用語(yǔ)僅用來(lái)區(qū)分一個(gè)元件、構(gòu)件、區(qū)域、層或區(qū)段與另一個(gè)元件、構(gòu)件、區(qū)域、層或區(qū)段。因而，下面論述的“第一元件”、“構(gòu)件”、“區(qū)域”、“層”或“區(qū)段”可被稱為第二元件、構(gòu)件、區(qū)域、層或區(qū)段，而不偏離本文的教導(dǎo)。
[0066]本文使用的用語(yǔ)僅是為了描述特定的實(shí)施例，而不意于為限制性的。如本文所用，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“所述”意于也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確地指示。將進(jìn)一步理解的是，當(dāng)在此說(shuō)明書中使用時(shí)，用語(yǔ)“包括”和/或“包含”規(guī)定所陳述的特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、運(yùn)行、元件和/或構(gòu)件的存在，而不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、運(yùn)行、元件、構(gòu)件和/或它們的組合。
[0067]此外，諸如“下部”或“底部”和“上部”或“頂部”的相對(duì)用語(yǔ)在本文可用來(lái)描述圖中示出的一個(gè)元件與另一個(gè)元件的關(guān)系。將理解的是，相對(duì)用語(yǔ)意于包含除了圖中描繪的定向之外的裝置的不同的定向。例如，如果一幅圖中的裝置倒過(guò)來(lái)，被描述成在其它元件的“下部”側(cè)的元件則將定向在其它元件的“上部”側(cè)上。因此，示例性用語(yǔ)“下部”可包含“下部”和“上部”兩者的定向，這取決于圖的具體定向。類似地，如果一幅圖中的裝置倒過(guò)來(lái)，被描述成在其它元件的“下面”或“下方”的元件則將定向成在其它元件的“上方”。因此，示例性用語(yǔ)“下面”或“下方”可包含上方和下方兩者的定向。
[0068]除非另有規(guī)定，本文使用的所有用語(yǔ)(包括技術(shù)用語(yǔ)和科學(xué)用語(yǔ))都具有與本公開(kāi)所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所普遍理解的相同的含義。將進(jìn)一步理解的是，諸如在詞典中普遍限定的那些的用語(yǔ)應(yīng)被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域和本公開(kāi)的上下文中的含義一致的含義，而不會(huì)以理想化或過(guò)于正式的意義來(lái)解釋，除非本文明確地做了這樣的規(guī)定。
[0069]參照橫截面圖(其為理想化實(shí)施例的示意圖)來(lái)在本文描述示例性實(shí)施例。因而，由于例如制造技術(shù)和/或公差而引起的相對(duì)于示意圖的形狀的變化是可預(yù)期的。因而，本文描述的實(shí)施例不應(yīng)理解為受限于本文示出的特定區(qū)域形狀，而是包括由于例如制造而引起的形狀偏差。例如，被示為或描述成平坦的區(qū)域典型地可具有粗糙和/或非直線的特征。此外，所示出的銳角可為圓的。因而，圖中示出的區(qū)域在性質(zhì)上是示意性的，而且它們的形狀不意于示出區(qū)域的確切形狀，并且不意于限制所附權(quán)利要求的范圍。
[0070]雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例和各種備選實(shí)施例來(lái)描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可作出改變，而且等效物可代替本發(fā)明的元件，而不偏離本發(fā)明的范圍。另外，可在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下作出許多改良，以使具體情況或內(nèi)容適于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，意于的是本發(fā)明不限于被公開(kāi)為為了執(zhí)行本發(fā)明而構(gòu)想的最佳模式的特定實(shí)施例，本發(fā)明而是將包括落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種控制燃氧鍋爐的運(yùn)行的方法；所述方法包括: 在鍋爐中燃燒燃料； 在所述鍋爐中產(chǎn)生吸熱方式； 從所述鍋爐中排出煙道氣； 使所述煙道氣的一部分再循環(huán)到所述鍋爐； 使第一氧化劑流與再循環(huán)煙道氣組合而形成組合流； 使所述組合流分成若干個(gè)部分；以及 在通往所述鍋爐的不同的進(jìn)入點(diǎn)處，將所述組合流的各個(gè)部分引入到所述鍋爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鍋爐是切向燃燒鍋爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述組合流的相應(yīng)的部分引入到所述鍋爐會(huì)改變所述鍋爐中的吸熱方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在位于風(fēng)箱下方的料斗區(qū)處，在所述風(fēng)箱處，以及/或者在位于所述風(fēng)箱上方的過(guò)度燃燒隔室中，所述組合流的相應(yīng)的部分被引入到所述鍋 爐中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述組合流的至少一個(gè)部分在所述風(fēng)箱的下部部分中被引入到所述鍋爐中。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述風(fēng)箱中被引入到所述鍋爐中的所述組合流的所述至少一個(gè)部分為所述組合流的大約50重量％至大約100重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述組合流的至少一個(gè)部分在所述過(guò)度燃燒隔室的下部部分中被引入到所述鍋爐中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述組合流的至少一個(gè)部分在所述過(guò)度燃燒隔室的上部部分中被引入到所述鍋爐中。
9.一種方法，包括: 在鍋爐中燃燒燃料； 在所述鍋爐中產(chǎn)生吸熱方式； 從所述鍋爐中排出煙道氣； 使所述煙道氣的一部分再循環(huán)到所述鍋爐； 使第一氧化劑流與再循環(huán)煙道氣組合，以形成第一組合流； 使所述第一組合流分成若干個(gè)部分；以及 混合所述第一組合流的各個(gè)部分與第二氧化劑流而形成第二組合流的多個(gè)部分；以及在通往所述鍋爐的不同的進(jìn)入點(diǎn)處，將所述第二組合流的所述多個(gè)部分中的各個(gè)部分引入到所述鍋爐。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述鍋爐是切向燃燒鍋爐。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在緊鄰進(jìn)入所述鍋爐中的進(jìn)入點(diǎn)的位置處，進(jìn)行所述第一組合流的各個(gè)部分與第二氧化劑流的混合而形成所述第二組合流。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在彼此不同的進(jìn)入點(diǎn)處，所述第二組合流的相應(yīng)的部分同時(shí)或按順序被引入到所述鍋爐中。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述不同的進(jìn)入點(diǎn)是位于風(fēng)箱下方的料斗區(qū)，在所述風(fēng)箱處，以及/或者在位于所述風(fēng)箱上方的過(guò)度燃燒隔室中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述風(fēng)箱處被引入到所述鍋爐中的所述第二組合流包括為所述流的總重量的大約50重量％至大約100重量％的氧。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二組合流通過(guò)設(shè)置在內(nèi)部端口周圍的環(huán)形空間而引入到所述鍋爐中，其中，所述內(nèi)部端口將燃料和運(yùn)送空氣引入到所述鍋爐中。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二組合流通過(guò)設(shè)置在內(nèi)部端口周圍的環(huán)形空間而引入到所述鍋爐中，其中，所述內(nèi)部端口將燃料和運(yùn)送空氣引入到所述鍋爐中。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述鍋爐是壁燃式鍋爐。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將所述組合流的相應(yīng)的部分引入到所述鍋爐會(huì)改變所述鍋爐的熱方式。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述料斗區(qū)處引入到所述過(guò)度燃燒隔室中的所述第二組合流包括為所述第二組合流的總重量的高達(dá)50重量％的氧。
20.—種系統(tǒng),包括: 空氣分離單元； 鍋爐； 污染控制系統(tǒng)；以及 氣體處理單元；所述空氣分離單元`在`所述鍋爐、所述污染控制系統(tǒng)和所述氣體處理單元的上游；所述鍋爐在所述污染控制系統(tǒng)和所述氣體處理單元的上游；以及其中，煙道氣通過(guò)所述空氣分離單元而從所述氣體處理單元再循環(huán)到所述鍋爐； 其中，所述鍋爐運(yùn)行來(lái)接收包括氧和再循環(huán)煙道氣的組合流，以與未構(gòu)造成接收所述組合流的鍋爐相比，實(shí)現(xiàn)對(duì)吸熱方式的改變。
【文檔編號(hào)】F23C9/00GK103429956SQ201180065134
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2010年11月16日
【發(fā)明者】A.A.勒瓦索伊爾, S.G.康, J.R.肯尼, C.D.埃德伯格, D.G.特克 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司