帶有內(nèi)部煙道氣再循環(huán)的爐系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】帶有內(nèi)部煙道氣再循環(huán)的爐系統(tǒng)
[0001]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求2008年6月25日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/075，451和2009年6月24日提交的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)N0.12/490，818的權(quán)益，這兩個(gè)申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用而整體地結(jié)合在本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明大體涉及燃燒化石燃料的爐系統(tǒng)(furnace system)，并且更具體而言，涉及具有內(nèi)部煙道氣再循環(huán)系統(tǒng)的燃料增氧(oxyfuel)燃燒的爐系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]蒸汽發(fā)生器(也稱為鍋爐或爐子)用于各種系統(tǒng)中。例如，鍋爐可用來(lái)產(chǎn)生蒸汽，以用于在發(fā)電渦輪中使用，以及用于在化學(xué)過(guò)程中使用，以用于提供能量來(lái)啟動(dòng)化學(xué)反應(yīng)。在鍋爐中采用的燃燒過(guò)程通常使用化石燃料，例如煤或石油。大體上，在燃燒過(guò)程期間，會(huì)產(chǎn)生污染物，例如未燃燒的燃料、顆粒、灰、NOx及其它燃燒副產(chǎn)物。如果被允許進(jìn)入大氣達(dá)足夠的量，則這些污染物可不利地影響環(huán)境，并且對(duì)人類和動(dòng)物造成健康危險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本文所示的方面，提供了一種包括燃燒容器的爐系統(tǒng)。煙道管道聯(lián)接到燃燒容器的出口端上，并且與由燃燒容器限定的內(nèi)部區(qū)域處于流體連通。再循環(huán)管道同樣形成爐系統(tǒng)的一部分，并且從煙道管道向外延伸，并且在煙道管道和燃燒容器的內(nèi)部區(qū)域之間提供流體連通。
[0005]根據(jù)本文公開(kāi)的其它方面，輸送裝置至少部分設(shè)置在再循環(huán)管道中，以用于響應(yīng)于從控制器發(fā)出的命令，有助于一種或多種流體通過(guò)再循環(huán)管道流到燃燒容器的內(nèi)部區(qū)域中。輸送裝置可包括噴射器，以用于將諸如但不限于氧氣、蒸汽、煙道氣或它們的組合的流體輸送到由燃燒容器限定的內(nèi)部區(qū)域中。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于燃燒燃料和氧的爐系統(tǒng)，包括:氧-燃料燃燒容器，該氧-燃料燃燒容器接收燃料和氧以在其中燃燒，并且具有出口端和通到由所述氧-燃料燃燒容器限定的內(nèi)部區(qū)域中的至少一個(gè)孔口 ；煙道管道，該煙道管道聯(lián)接到所述出口端，并且與所述內(nèi)部區(qū)域處于流體連通；熱交換器，其設(shè)在所述煙道管道中，用于冷卻流過(guò)所述煙道管道的至少一股流體；和再循環(huán)管道，該再循環(huán)管道在所述熱交換器下游的位置從所述煙道管道延伸到所述至少一個(gè)孔口，用于在所述煙道管道和所述內(nèi)部區(qū)域之間提供流體連通；噴射器，所述噴射器至少部分設(shè)置在所述再循環(huán)管道中并且使基本上沒(méi)有氮的氧流供應(yīng)至所述再循環(huán)管道，用于將煙道氣的第一部分和所述氧流傳輸通過(guò)所述再循環(huán)管道而進(jìn)入所述內(nèi)部區(qū)域，所述噴射器經(jīng)由所述再循環(huán)管道而連接至所述氧-燃料燃燒容器，使得所述煙道氣的第一部分和所述氧流一起經(jīng)由所述噴射器而被供給至所述內(nèi)部區(qū)域中；和空氣預(yù)熱器，該空氣預(yù)熱器與所述煙道管道處于流體連通；以及，其中，所述再循環(huán)管道位于下列項(xiàng)中的至少一者:位于所述空氣預(yù)熱器的上游并位于煙道氣的第二部分的污染處理的上游，和位于所述空氣預(yù)熱器的下游并位于煙道氣的第二部分的污染處理的上游。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述爐系統(tǒng)還包括多個(gè)燃燒器，以提供切向燃燒，用于將提供給所述多個(gè)燃燒器的燃料在存在基本上沒(méi)有氮的氧的情形下進(jìn)行燃燒。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述噴射器構(gòu)造成使得供應(yīng)給所述噴射器的氧流是所述噴射器的運(yùn)動(dòng)流體，并且其中所述噴射器包括朝著所述內(nèi)部區(qū)域延伸的至少一個(gè)噴嘴，所述噴嘴具有延伸通過(guò)其中的通道，以用于通過(guò)所述噴嘴將所述氧流的一部分輸送到所述內(nèi)部區(qū)域中。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，還包括:控制器，所述控制器響應(yīng)于容器溫度調(diào)節(jié)而控制所述噴射器的操作。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述噴射器設(shè)置在所述再循環(huán)管道中。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于燃燒燃料和氧的爐系統(tǒng)，包括:氧-燃料燃燒容器，該氧-燃料燃燒容器接收燃料和氧以在其中燃燒，并且具有出口端和通到由所述氧-燃料燃燒容器限定的內(nèi)部區(qū)域中的至少一個(gè)孔口 ；煙道管道，該煙道管道聯(lián)接到所述出口端，并且與所述內(nèi)部區(qū)域處于流體連通；熱交換器，其設(shè)在所述煙道管道中，用于冷卻流過(guò)所述煙道管道的至少一股流體；和再循環(huán)管道，該再循環(huán)管道在所述熱交換器下游的位置從所述煙道管道延伸到所述至少一個(gè)孔口，用于在所述煙道管道和所述內(nèi)部區(qū)域之間提供流體連通；噴射器，所述噴射器至少部分設(shè)置在所述再循環(huán)管道中并且使基本上沒(méi)有氮的氧流作為運(yùn)動(dòng)流體而供應(yīng)至所述再循環(huán)管道，所述噴射器經(jīng)由所述再循環(huán)管道而連接至所述氧-燃料燃燒容器，使得經(jīng)由所述再循環(huán)管道而供應(yīng)至所述噴射器的煙道氣的第一部分和所述氧流一起而從所述噴射器送至所述燃燒容器的內(nèi)部區(qū)域中，所述噴射器構(gòu)造成從所述再循環(huán)管道接收煙道氣的第一部分，以將該煙道氣與供應(yīng)至所述噴射器的氧流一起而供給到所述內(nèi)部區(qū)域；污染控制系統(tǒng)，該污染控制系統(tǒng)與所述煙道管道處于連通，用于處理從所述內(nèi)部區(qū)域排出的煙道氣的第二部分；空氣預(yù)熱器，該空氣預(yù)熱器與所述煙道管道處于流體連通；以及，其中，所述再循環(huán)管道位于所述污染控制系統(tǒng)和所述空氣預(yù)熱器中至少一者的上游。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述再循環(huán)管道位于所述污染控制系統(tǒng)和所述空氣預(yù)熱器二者的上游。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，還包括:空氣分離單元，其構(gòu)造成從空氣中將氧和氮分離，以提供基本上沒(méi)有氮的氧流至所述噴射器。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述再循環(huán)管道構(gòu)造成通過(guò)穿過(guò)所述再循環(huán)管道的氣流調(diào)節(jié)來(lái)提供氧-燃料燃燒容器質(zhì)量流調(diào)節(jié)，以提供通過(guò)所述氧-燃料燃燒容器的更大的質(zhì)量流率。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述噴射器包括朝著所述內(nèi)部區(qū)域延伸的至少一個(gè)噴嘴，所述噴嘴具有延伸通過(guò)其中的通道，以用于通過(guò)所述噴嘴將所述氧流的一部分輸送到所述內(nèi)部區(qū)域中。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述再循環(huán)管道位于所述污染控制系統(tǒng)和所述空氣預(yù)熱器二者的上游。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，還包括:控制器，所述控制器響應(yīng)于容器溫度調(diào)節(jié)而控制所述噴射器的操作。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，還包括:控制器，所述控制器響應(yīng)于蒸汽產(chǎn)生和蒸汽參數(shù)量度中的至少一者而控制所述噴射器的操作。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述爐系統(tǒng)還包括多個(gè)燃燒器，以提供切向燃燒，用于將提供給所述多個(gè)燃燒器的燃料在存在基本上沒(méi)有氮的氧的情形下進(jìn)行燃燒。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，還包括:控制器，所述控制器響應(yīng)于蒸汽產(chǎn)生和蒸汽參數(shù)量度中的至少一者而控制所述噴射器的操作。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于燃燒燃料和氧的爐系統(tǒng)，包括:氧-燃料燃燒容器，該氧-燃料燃燒容器接收燃料和氧以在其中燃燒，并且具有出口端和通到由所述氧-燃料燃燒容器限定的內(nèi)部區(qū)域中的至少一個(gè)孔口 ；煙道管道，該煙道管道聯(lián)接到所述出口端，并且與所述內(nèi)部區(qū)域處于流體連通；熱交換器，其設(shè)在所述煙道管道中，用于冷卻流過(guò)所述煙道管道的至少一股流體；和再循環(huán)管道，該再循環(huán)管道在所述熱交換器下游的位置從所述煙道管道延伸到所述至少一個(gè)孔口，用于在所述煙道管道和所述內(nèi)部區(qū)域之間提供流體連通；噴射器，所述噴射器至少部分設(shè)置在所述再循環(huán)管道中并且具有基本上沒(méi)有氮的運(yùn)動(dòng)流體，所述噴射器經(jīng)由所述再循環(huán)管道而連接至所述氧-燃料燃燒容器，使得經(jīng)由所述再循環(huán)管道而供應(yīng)至所述噴射器的煙道氣的第一部分和所述運(yùn)動(dòng)流體一起而從所述噴射器送至所述燃燒容器的內(nèi)部區(qū)域中，所述噴射器構(gòu)造成從所述再循環(huán)管道接收煙道氣的第一部分，以將該煙道氣與供應(yīng)至所述噴射器的運(yùn)動(dòng)流體一起而供給到所述內(nèi)部區(qū)域；污染控制系統(tǒng)，該污染控制系統(tǒng)與所述煙道管道處于連通，用于處理從所述內(nèi)部區(qū)域排出的煙道氣的第二部分；和空氣預(yù)熱器，該空氣預(yù)熱器與所述煙道管道處于流體連通；以及，其中，所述再循環(huán)管道位于所述污染控制系統(tǒng)和所述空氣預(yù)熱器中至少一者的上游。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述運(yùn)動(dòng)流體是蒸汽、煙道氣和由所述污染控制系統(tǒng)處理過(guò)的煙道氣中的至少一者。
[0023]以下附圖和詳細(xì)描述對(duì)上述和其它特征進(jìn)行了說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0024]
現(xiàn)在參看附圖，附圖是示例性實(shí)施例，并且在附圖中，對(duì)類似的元件進(jìn)行類似的編號(hào): 圖1示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)的爐系統(tǒng)；
圖2示意性地示出了帶有噴射器(eductor)型輸送裝置的圖1的爐系統(tǒng)。
[0025]圖3示意性地示出了圖1的爐系統(tǒng)的一部分，并且顯示了風(fēng)扇型輸送裝置；以及圖4是圖1的爐系統(tǒng)的截面