[发明专利]具有废气再循环的用于氧气燃烧锅炉的旋风炉

说明书

技术领域

本发明一般地涉及燃烧炉领域，并具体涉及产生减少的NOx排放的新型的实用旋风炉。

背景技术

从20世纪50年代早期开始，旋风炉已经用作燃烧煤的有效方法。它们还可用于较小的锅炉，因为高达90％的灰被敲打出炉底，而可采用较小的对流通道而不会在传热表面形成炉渣。但是，随着现今环境下对NOx排放限制得越来越严格，旋风炉由于它们大量产生NOx而不再是燃烧煤的理想方法。

可在Babock&Wilcox(一个McDermott公司)发表的STEAM-ITSGENERATION AND USE(蒸汽-它的产生和使用)  第40期第14章中得到关于旋风炉的构造和操作的更多信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋风炉方法和装置，它可减小NOx排放且同时保留旋风炉的许多优点。

正在研究中的一种通过使二氧化碳富集而便于碳分离(sequester)的新技术用注入再循环的废气的氧气替代空气来燃烧锅炉。富含CO₂的气流是有利的，因为它更便于分离。氧气燃烧的锅炉的另外优点是还产生很低的NOx排放，因为在再循环废气中不再含有空气燃烧通常会引入的氮气。但是，伴随再循环废气中高浓度二氧化碳的还有高浓度的水分。因为这两个浓度，用粉煤燃烧方法实现煤的完全燃烧变得很成问题。

本发明在新型锅炉中使用旋风燃烧器，它通过再循环废气来利用氧气燃烧，以实现富集二氧化碳的目的。这种组合利用旋风炉的燃烧效率来克服再循环废气中内在的高水分含量问题并消除了空气燃烧的旋风炉产生的高NOx水平。另外的优点是：1)产生的飞灰少，允许更高的对流通道速度，从而可采用更近间隔的对流通道设计和较小的锅炉；以及2)可消除粉碎器，因为仅需要碎煤，可减小辅助用电，有助于补偿产生氧气所需电能消耗。

因而，本发明的目的是提供一种旋风炉，它包括：旋风燃烧器，具有旋风桶，该旋风桶具有再进入喉部；主炉，连接到再进入喉部以将燃烧产物从再进入喉部传送(pass)到主炉并沿着主炉传送，该燃烧产物包括富含二氧化碳的废气；碎固体燃料供应装置，连接到旋风桶用于向旋风燃烧器供应燃料；氧气供应装置，连接到旋风桶用于向旋风燃烧器供应基本上不含氮气的氧气；以及用于使至少一些废气从主炉再循环到旋风桶的装置。

本发明的另一目的是提供一种操作旋风炉的方法，该旋风炉具有旋风燃烧器，旋风燃烧器具有旋风桶和再进入喉部，该旋风炉还具有连接到再进入喉部的主炉，该方法包括：向旋风桶供应碎固体燃料；向旋风桶供应基本上不含氮气的氧气；在旋风燃烧器中点燃氧气和碎燃料以形成燃烧产物，该燃烧产物被传送到主炉并沿着主炉传送，该燃烧产物包括富含二氧化碳的废气；以及使至少一些废气从主炉再循环到旋风桶。

表现本发明特性的各新颖的特征在所附的并形成本公开文本的一部分的权利要求书中具体指出。为了更好地理解本发明、其操作优点和通过其使用可实现的具体目标，请参考示出了本发明的较佳实施例附图和描述内容。

附图说明

在附图中：

图1是附图中仅有的图，且为根据本发明的旋风炉的示意性侧视图。

具体实施方式

现参照附图，图1示出了总体用标号10表示的旋风炉，旋风炉10具有总体用12表示的旋风燃烧器，旋风燃烧器12具有大致圆筒形旋风桶14，旋风桶14具有出口或再进入喉部16，用于排放已在旋风炉中产生的燃烧产物，如本公开文本稍后将解释的那样。喉部16连接于主炉18的下端，方向向上的箭头表示包括富含二氧化碳的废气的燃烧产物。

来自这些热燃烧产物的热量较佳地由锅炉环境中的包含水和/或蒸汽的管道带走，且在那里热量用于其它目的。

碎煤而不是粉煤存储在煤料仓20中，且使用已知设备沿燃料供应管线22将煤供应到径向燃烧器24顶部的碎煤入口。通过供应装置26将主级和三级废气供应到燃烧器24，同时沿切线方向将主级废气通过主级废气供应装置28供应到旋风桶14。

根据本发明，主级、次级和三级废气供应的一个或多个，不是向旋风炉供应空气，而是供应基本上无氮的氧气，不过不需要纯氧。

然后该富含氧气的废气与碎煤混合，并被主油或气体燃烧器以已知方式点燃以在桶14内产生漩涡线表示的燃烧产物的漩涡物质。

根据本发明的显著特征，至少一些富含二氧化碳的废气沿着再循环管线30循环或再循环返回到旋风炉。独立地或作为主级、次级或三级废气流或混合在这些气流中的氧气中任何一种的一部分来供应再循环废气。