[发明专利]用于将氧化剂供入到燃烧装置中的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将含氧气体供入到燃烧装置的燃烧室内的方法，其中，从燃烧装置排出的烟气流(循环气)的一个分量受到压力提高并且接着被引回到该燃烧室内。本发明还涉及一种用于执行该方法的装置。

背景技术

在含碳的能量载体如煤炭或者石油燃烧时产生的烟气除了水和二氧化碳之外还包含一系列损害环境的物质，例如氮氧化物(NO_x)和二氧化硫(SO₂)。所以在工业化的发电设备中主要将烟气净化设备设置在燃烧装置之后，以便减少烟气中的有害物质。烟气净化如去硫、去尘和去氮属于次级措施，该次级措施使得整个能量转换过程对环境更友好。但是首先已经可以采取措施，以便在燃烧过程时已经使有害物质的形成最小化。

为了保持总是较低的有害物质临界值并且为了减小用于次级措施的耗费，用于避免有害物质形成的初级措施总是变得更重要。所述初级措施在避免灰尘形成时主要在于燃烧操纵并且在降低含硫的有害物质时在于燃料的选择。

为了降低NO_x排放，也采取了大的努力。人们知道七种不同的氮氧化物，其中一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)是最稳定的，并且因此基本上由烟气构成NO_x-载荷(Belastung)。一氧化氮在燃烧气体在燃烧室内的足够长的停留时间的情况下在温度高于1000℃和足够高的氧气浓度时主要仅由被输入的燃烧空气的氮气产生。因为燃烧空气的78％由氮气构成，所以由空气的氮气形成的氮氧化物构成有害物质载荷的大部分。根据燃料和燃烧方式的不同而定，烟气中的NO_x含量在500与2000mg/mN³之间。

在公开文件DE 10356701中描述了一种用于在蒸汽发生器中燃烧化石燃料的方法。在此，燃烧空气被氧化剂取代，该氧化剂基本上由二氧化碳(CO₂)及氧气组成，该二氧化碳是从燃烧时产生的烟气中分离出的，并且该燃烧是在空气排除的情况下进行的。由于在氧化剂中很大程度上缺少的氮气，所以烟气仅包括由燃料内的氮形成的NO_x量并且几乎仅由水和CO₂构成。

但是由氧化剂代替燃烧空气的重大的原因是如下可能性，在化石燃料燃烧之后CO₂由于水的冷凝能够容易地分离并且使它分离，该氧化剂基本上由二氧化碳(CO₂)和氧气组成。该观点越来越有意义，因为在世界性的气候改变的范围内，由于加工非再生的能源而产生CO₂排放必需减少。京都议定书规定了各成员国的允许的CO₂排放并且指出在今后几年中要实现的排放降低。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种方法以及一种本文开头所述类型的装置，它们允许：将含氧气体以较少的能量耗费和调节耗费供入到燃烧设备的燃烧室内。

根据本发明，该目的在方法方面通过如下方式解决，即，一种具有足够高的压力的含氧气体与所述压力提高之后的循环气相混合。

在此，当含氧气体的压力至少这样程度地高于压力提高之后的循环气，使得仅由于两个气压的差值而使对于燃烧过程所需的含氧气体的最大量流入到循环气中并且与该循环气——并且与可能在其他部位上输送给该循环气的气体流——均匀地混合时，该含氧气体的压力被视为“足够高”。

为了在每个运行状态中将具有足够高的压力的含氧气体的正确的量输送到燃烧装置，本发明的方法的构型规定，该含氧气体通过一个可以以有意义的方式调节的节流机构引导，其中，通过该节流机构产生一个压力损失，该压力损失这样大，使得含氧气体以正确的量流入到循环气体并且与该循环气——并且与可能在其他部位上输送到循环气的气体流——均匀地混合。

根据本发明，其压力等于或低于所述“足够高的压力”的含氧气体与压力提高之前的循环气相混合。必要时，含氧气体的压力被提高或者降低，以便实现，该含氧气体以对于燃烧过程所需的量流入到循环气中并且与该循环气混合。

根据本发明，空气和/或氧气和/或富氮的氧气作为含氧气体导入到循环气中，与该循环气优选均匀地混合，它接着被导入到燃烧室内。

按本发明方法的进一步构成，建议，氧气或者富氮的氧气被从一个空气分离装置输出，该空气分离装置适宜地在燃烧装置的紧附近运行。

优选本发明的方法被使用来用于燃烧装置的运行，在该燃烧装置中，在一部分烟气作为循环气回输之前，所述烟气被净化掉灰烬和水。特别有利的是，该燃烧装置涉及热电厂的蒸汽发生器。