燃燒系統(tǒng)和燃燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及燃燒系統(tǒng)和燃燒方法。特別地，本公開內(nèi)容涉及用于發(fā)電站的鍋爐的燃燒系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的是如何給發(fā)電站提供用于蒸汽生成的鍋爐和鍋爐下游的煙氣處理系統(tǒng)。煙氣處理系統(tǒng)用來去除來自排入大氣的煙氣可能對環(huán)境有危害的成分(諸如二氧化碳)。
[0003]已知許多不同的系統(tǒng)從煙氣中去除二氧化碳，諸如碳酸化器/煅燒爐環(huán)(calciner loop)。根據(jù)該系統(tǒng)，煙氣被供應(yīng)進(jìn)入碳酸化器，使得0)2與吸附劑(例如CaO)反應(yīng)而產(chǎn)生CaCO3;該反應(yīng)通常在550到650°C之間的溫度下進(jìn)行。
[0004]0&0)3被供應(yīng)給煅燒爐，該處在通常處于850到1050°C之間的溫度下，其被分解成儲(chǔ)存或以其他方式使用的0)2和回收回到碳酸化器的CaO。
[0005]EP 2 559 475公開了具有以上描述特征的系統(tǒng)。
[0006]除二氧化碳之外，通常包含在煙氣中的其他氣態(tài)成分必須在將煙氣排進(jìn)大氣之前去除。
[0007]例如，通常燃料包含硫，硫在燃燒期間產(chǎn)生硫成分，硫成分在煙氣排入大氣之前應(yīng)該從煙氣中去除。
[0008]US2002/0037246公開了為了去除302而如何在燃燒室(例如循環(huán)流化床的)中供應(yīng)CaO，以及此外，該文檔還公開了如何使用灰燼中過剩的一氧化鈣來從煙氣俘獲C02。US2002/0037246不涉及鍋爐的熱力學(xué)最優(yōu)化，特別地是裝備有煙氣處理系統(tǒng)的鍋爐的熱力學(xué)最優(yōu)化。
[0009]圖1顯示了帶有煙氣處理系統(tǒng)2的鍋爐I的例子。煙氣處理系統(tǒng)2包括在鍋爐I的直接下游側(cè)的熱交換器3。熱交換器3是用于預(yù)熱供應(yīng)進(jìn)入鍋爐的燃燒空氣的空氣預(yù)熱器。在不同的實(shí)施例中，熱交換器3可以在鍋爐的下游，或者它可以在鍋爐內(nèi)。熱交換器3的下游設(shè)有脫硫單元4、另一個(gè)熱交換器5以及碳酸化器/煅燒爐環(huán)6。熱交換器5用于加熱煙氣到一溫度，該溫度符合于煙氣要送入的碳酸化器中的溫度。0)2流7和廢氣流8 (包括例如N2、氬氣)從碳酸化器/煅燒爐環(huán)6排出。
[0010]此外，除塵單元9常常設(shè)置在鍋爐I的下游側(cè)。
[0011]熱力學(xué)最優(yōu)化通過優(yōu)化鍋爐來達(dá)到；因此為了增加熱效率而優(yōu)化鍋爐I和熱交換器3(空氣預(yù)熱器)。
[0012]然而，即使鍋爐的熱效率被優(yōu)化，鍋爐和煙氣處理系統(tǒng)的整體熱效率也可能不被優(yōu)化。
[0013]事實(shí)上在熱交換器3處煙氣被冷卻(為了加熱供應(yīng)進(jìn)入鍋爐的燃燒空氣)，煙氣必須明智地在熱交換器5處重新加熱。該大量加熱可能影響鍋爐和煙氣處理系統(tǒng)的整體熱效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本公開內(nèi)容的一方面包括提供改進(jìn)鍋爐和煙氣處理系統(tǒng)的整體熱效率的系統(tǒng)和方法。
[0015]這些及更多的方面通過提供與所附權(quán)利要求一致的系統(tǒng)和方法來達(dá)到。
【附圖說明】
[0016]進(jìn)一步的特性和優(yōu)點(diǎn)將通過附圖中以非限制性例子方式示出的系統(tǒng)和方法的優(yōu)選但非唯一的實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中:
圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鍋爐和煙氣處理系統(tǒng)；
圖2顯示了在本發(fā)明的實(shí)施例中的鍋爐和煙氣處理系統(tǒng)。
[0017]參考標(biāo)號:
I鍋爐
2煙氣處理系統(tǒng) 3熱交換器 4脫硫單元 5熱交換器 6碳酸化器/煅燒爐環(huán) 7 0)2流 8廢氣流 9除塵單元 20燃燒系統(tǒng) 21鍋爐
22煙氣處理系統(tǒng)
25除塵單元
26脫硫單元
27吸附劑注射器
28過濾器
30熱交換器
31碳酸化器/煅燒爐環(huán)
33燃料
34氧化劑
35煙氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參照圖2，燃燒系統(tǒng)20包括鍋爐21和經(jīng)由煙氣管35連接到鍋爐21的下游的煙氣處理系統(tǒng)22。
[0019]鍋爐用于產(chǎn)生蒸汽，例如用于發(fā)電站。
[0020]煙氣處理系統(tǒng)22包括除塵單元25 (但這不是強(qiáng)制的)和脫硫單元26 ;優(yōu)選地，除塵單元25設(shè)置在脫硫單元26的上游。
[0021]脫硫單元26優(yōu)選地包括至少一吸附劑注射器27和至少一過濾器28，例如織物過濾器。
[0022]吸附劑注射器27供應(yīng)諸如Ca(OH)J^吸附劑進(jìn)入煙氣中；吸附劑與包含在煙氣中的氣態(tài)硫成分反應(yīng)以形成在過濾器28中俘獲的固態(tài)硫成分。
[0023]脫硫單元26的下游設(shè)有熱交換器30 ;熱交換器30設(shè)置在脫硫單元26和碳酸化器/煅燒爐環(huán)31的碳酸化器之間以加熱供應(yīng)進(jìn)入碳酸化器的煙氣。根據(jù)特別的設(shè)計(jì)條件，熱交換器30可以被排除，即熱交換器30是可選的且它僅僅在需要時(shí)使用。
[0024]脫硫單元26和熱交換器30的下游設(shè)有碳酸化器/煅燒爐環(huán)31。特別地，正如所知的，煙氣被供應(yīng)進(jìn)入碳酸化器。
[0025]與在現(xiàn)有技術(shù)中顯示的內(nèi)容相比，既不在鍋爐21處也不在鍋爐21和碳酸化器/煅燒爐環(huán)31的碳酸化器之間設(shè)有使用來自煙氣的熱量用于預(yù)熱供應(yīng)進(jìn)入鍋爐21的燃燒空氣的空氣預(yù)熱器。
[0026]燃燒系統(tǒng)20的操作從基本以下描述和示出的內(nèi)容而顯而易見。
[0027]鍋爐21被供應(yīng)燃料33和氧化劑34，諸如用于燃燒燃料以產(chǎn)生熱量的空氣，熱量被用于產(chǎn)生蒸汽(其例如送往蒸汽渦輪機(jī))以及煙氣。
[0028]煙氣以相對高的溫度從鍋爐21排出，例如高于350°C并優(yōu)選地380°C的溫度，此時(shí)煙氣不再用于加熱供應(yīng)給鍋爐21的燃燒空氣。煙氣在管35中維持高溫度。
[0029]煙氣因此被引導(dǎo)經(jīng)過可選的去除灰塵的除塵單元25，然后煙氣被引導(dǎo)至脫硫單元26，諸如Ca (OH) 2的吸附劑被諸如其中以去除硫成分以及可能地諸如HCl的其他酸性成分。
[0030]例如反應(yīng)是:
Ca (OH) 2 + SO2〈一> CaSO3 + H2OCa (OH) 2 + SO2 + 1/202〈一> CaSO4 + H2OCa (OH) 2 + 2HCL <—> CaCL2 + 2H20。
[0031]從脫硫單元26排出的煙氣仍然具有相對高的溫度，因?yàn)閮H當(dāng)經(jīng)過除塵單元25和脫硫單元26時(shí)發(fā)生低的溫降。
[0032]煙氣然后被供應(yīng)進(jìn)入碳酸化器。碳酸化器具有大約550到650°C的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度，并因此煙氣在被供應(yīng)進(jìn)入碳酸化器之前可能經(jīng)過熱交換器30，在該熱交換器中被加熱；然而，現(xiàn)在熱交換器30中所需的加熱小于現(xiàn)有技術(shù)中。
[0033]根據(jù)特別的設(shè)計(jì)，如果來自脫硫單元26的煙氣的溫度符合于碳酸化器處所需的溫度(即與碳酸化器處的溫度相同或足夠接近)，熱交換器30也可以取消。
[0034]煙氣最終被供應(yīng)進(jìn)入碳酸化器/煅燒爐環(huán)31的碳酸化器中。
[0035]本公開還涉及一種用于操作包括鍋爐21和在鍋爐21下游的煙氣處理系統(tǒng)22的燃燒系統(tǒng)的方法。
[0036]該方法包括:
燃燒燃料與諸如空氣的氧化劑，從而產(chǎn)生煙氣，
從煙氣中去除硫以及可能地其他酸性成分，
供應(yīng)失去硫成分的煙氣進(jìn)入碳酸化器/煅燒爐環(huán)31的碳酸化器中。
[0037]有利地，在鍋爐21處以及鍋爐21與碳酸化器之間供應(yīng)進(jìn)入鍋爐的氧化劑不使用來自煙氣的熱量來預(yù)熱。
[0038]此外及優(yōu)選地，將供應(yīng)進(jìn)入脫硫單元的煙氣在進(jìn)入碳酸化器之前不被冷卻。
[0039]優(yōu)選地，去除硫和可能地其他酸性成分包括注射吸附劑進(jìn)入煙氣，以便吸附劑與包含在煙氣中的氣態(tài)硫和酸性成分反應(yīng)而形成固態(tài)的硫和氯化物成分，并且然后例如通過使煙氣經(jīng)過至少一過濾器來去除這些成分。
[0040]此外，在從煙氣去除硫和可能地其他酸性成分之后且在供應(yīng)煙氣進(jìn)入碳酸化器之前，煙氣優(yōu)選地被加熱。
[0041]在優(yōu)選的實(shí)施例中，從鍋爐21排出的煙氣具有超過350 °C并且優(yōu)選地超過380 °C
的溫度。
[0042]自然地，所描述的特征可以獨(dú)立于彼此而提供。
[0043]在實(shí)踐中，所用材料和尺寸可以根據(jù)要求和現(xiàn)有技術(shù)水平而任意地選擇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃燒系統(tǒng)(20)，包括鍋爐(21)和所述鍋爐(21)下游的煙氣處理系統(tǒng)(22)，所述煙氣處理系統(tǒng)(22)包括: 脫硫單元(26)， 限定碳酸化器/煅燒爐環(huán)(31)的碳酸化器和煅燒爐，來自所述脫硫單元(26)的所述煙氣被送入所述碳酸化器中， 其特征在于， 在所述鍋爐(21)處以及所述鍋爐(21)與所述碳酸化器之間沒有設(shè)置空氣預(yù)熱器，該空氣預(yù)熱器使用煙氣的熱量用于預(yù)熱要供應(yīng)進(jìn)入所述鍋爐(21)中的燃燒氧化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒系統(tǒng)(20)，其特征在于，所述脫硫單元(26)包括至少一吸附劑注射器(27)和至少一過濾器(28)，所述至少一吸附劑注射器(27)用于供應(yīng)吸附劑進(jìn)入所述煙氣中以與包含于所述煙氣中的至少氣態(tài)硫成分反應(yīng)而形成至少固態(tài)硫成分，并且所述至少一過濾器(28)用于捕獲所述至少固態(tài)硫成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒系統(tǒng)(20)，其特征在于，在所述脫硫單元(26)與所述碳酸化器之間設(shè)有熱交換器(30)，以加熱供應(yīng)進(jìn)入所述碳酸化器中的所述煙氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒系統(tǒng)(20)，其特征在于，所述氣體處理系統(tǒng)(22)包括在所述脫硫單元(26)上游的除塵單元(25)。
5.一種用于操作包括鍋爐(21)和所述鍋爐(21)下游的煙氣處理系統(tǒng)(22)的燃燒系統(tǒng)(20)的方法，所述方法包括: 燃燒燃料與氧化劑，從而產(chǎn)生煙氣， 從所述煙氣中去除硫成分， 供應(yīng)失去所述硫成分的所述煙氣進(jìn)入碳酸化器/煅燒爐環(huán)(31)的碳酸化器中， 其特征在于， 在所述鍋爐(21)處以及所述鍋爐(21)與所述碳酸化器之間，沒有使用所述煙氣的熱量來預(yù)熱要供應(yīng)進(jìn)入所述鍋爐(21)中的所述氧化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，去除硫成分包括: 注射吸附劑進(jìn)入所述煙氣中，以便所述吸附劑與包含于所述煙氣中的氣態(tài)硫成分反應(yīng)而形成至少固態(tài)硫成分， 捕獲所述固態(tài)硫成分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在從所述煙氣中去除硫成分之后且在供應(yīng)所述煙氣進(jìn)入所述碳酸化器中之前，所述煙氣被加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在去除所述硫成分之前從所述煙氣中去除灰塵。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，從所述鍋爐(21)排出的所述煙氣具有超過350°C并優(yōu)選地超過380°C的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過使所述煙氣經(jīng)過至少一過濾器(28)來去除所述固態(tài)硫成分。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述吸附劑注入其中且經(jīng)過所述至少一過濾器(28)的所述煙氣的溫度超過350°C并優(yōu)選地超過380°C。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，與所述硫成分一起從所述煙氣去除酸性成分。
【專利摘要】一種燃燒系統(tǒng)(20)包括鍋爐(21)和鍋爐(21)下游的煙氣處理系統(tǒng)(22)。煙氣處理系統(tǒng)(22)包括脫硫單元(26)、限定碳酸化器/煅燒爐環(huán)(31)的碳酸化器和煅燒爐，來自脫硫單元的煙氣被送入碳酸化器中。在鍋爐(21)處以及鍋爐(21)與碳酸化器之間沒有設(shè)置空氣預(yù)熱器，該空氣預(yù)熱器使用煙氣的熱量用于預(yù)熱要供應(yīng)進(jìn)入鍋爐(21)中的燃燒氧化劑。
【IPC分類】F23J15-02, F23L15-00, B01D53-81, B01D53-50
【公開號】CN104713110
【申請?zhí)枴緾N201410760184
【發(fā)明人】E.W.貝斯, S.O.H.阿赫曼
【申請人】阿爾斯通技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月12日
【公告號】CA2869266A1, EP2884178A1, US20150165367