[发明专利]氧燃烧式蒸汽发生器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及蒸汽发生器，尤其涉及其中基本上纯氧被注入输送式反应器的蒸汽发生器。

背景技术

蒸汽发生器，特别是燃煤型的，会产生有害排放物。当前的攻关聚焦于氧燃烧，由于空气燃烧中出现的固有氮气被消除，氧燃烧产生可以被更有效分离的基本上纯二氧化碳生成气。大多数的氧燃烧式蒸汽发生器利用有效的干气回注以生成所需要的集流通过蒸汽发生器以支持热传输过程。高速度的干气回注增加了相当多的成本和复杂性，并增加了辅助动力需求。

粉煤蒸汽发生器依赖用于控制热传输的火炉面积。这些系统也固有地需要大量的干气回注以生成火炉和对流表面速度。

发明内容

在一个方面上，用于运行蒸汽发生器的方法包括使用一个输送式反应器，其中，基本上纯氧原料流是在燃烧过程中被引入的唯一的外部供应气体，其数量足以将通过反应器的流速升高到最小临界流速以上所期望的流速。因此，所添加的基本上纯氧的数量将根据通过输送式反应器的所期望的流动速率而变化。作为在此使用的，术语“基本上纯氧(substantially pure oxygen)”应当被解释为表示包括95-100％氧气的气体。在运行期间，当输送式发生器在基本上满负荷运行时，燃料和基本上纯氧被燃烧以产生烟气，该烟气具有灰烬和形成其一部分的其它热的固物。燃烧之后，烟气被分离成最终产品部分和再循环产品部分。再循环产品部分被传送通过移动床或流化床类型的热交换器。热量从热的烟气传输到形成为热交换器一部分的工作流体例如但不限于水、水汽或蒸汽。然后再循环产品部分被引导到输送式反应器以帮助燃烧过程。

在一个实施例中，分离器是旋风分离器并且输送式反应器以大约30英尺/秒到大约50英尺/每秒之间的流动速率运行。在这个实施例中，热交换器是与分离器的出口流体连通的移动床热交换器(MBHE)。移动床热交换器包括一个允许再循环产品部分绕过形成为移动床热交换器(MBHE)一部分的管状热交换器的支路，借此通过允许热的燃烧产品的一部分绕过热交换器并返回到输送式反应器在输送式反应器中提供较大程度的温度控制。输送式反应器还可以包括一个入口，通过该入口，补充空气或补充惰性气体可以被引入输送式反应器。当通过反应器的流速低于最小临界水平时，补充空气或惰性气体被引入。添加补充空气或惰性气体将通过输送式反应器的流速升高到至少临界速度，在该临界速度点，基本上纯氧可以被引入。

本发明还描述了一种蒸汽发生器，其包括限定入口和出口的输送式反应器。提供一分离器，其具有与输送式反应器的出口流体连通的入口，以用于接收产生的烟气并将烟气分离成经过分离器限定的第一出口的最终产品部分和经过分离器限定的第二出口的再循环产品部分。一移动床热交换器(MBHE)或流化床热交换器安置在分离器的第二出口的下游并且具有与之流体连通的入口。热交换器还包括与输送式反应器的入口流体连通的出口。输送式反应器可以包括一入口，通过该入口，可以提供补充空气或补充惰性气体以在基本上满负荷状态之下维持输送式反应器生产能力。一旦达到基本上满负荷状态，补充空气或惰性气体的添加可以中断并且在这一点，只有基本上纯氧可以被供给到输送式反应器。在基本上满负荷运行时，基本上纯氧是外部供应到输送式反应器的唯一气体。

在一个实施例中，在进入输送式反应器之前，基本上纯氧原料流经过位于分离器第一出口下游的氧气预热器。氧气预热器与最终产品部分和基本上纯氧原料流流体连通，使得热量从烟气的最终产品部分传输到基本上纯氧原料流。

上述内容和其他特征将通过如下附图和详细描述说明。

附图说明

现在参看附图，其是典型的实施例，其中相似的元件标号类似。

图1是一个使用移动床热交换器的蒸汽发生器的示意图。

图2是一个使用流化床热交换器的蒸汽发生器的示意图。

具体实施方式