[发明专利]运行氧-燃料锅炉系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧-燃料锅炉系统和一种运行所述系统的方法。本发明还涉及一种包含此类系统的氧燃料燃烧发电厂。

背景技术

在燃烧工厂如发电厂中燃料如煤、石油、泥煤、废弃物等的燃烧中，将生成热的过程气体，此类过程气体含二氧化碳CO₂及其他组分。随着环境要求的提高，人们已开发出各种用以从过程气体去除二氧化碳的工艺。一种这样的工艺为所谓的氧-燃料工艺。在氧-燃料工艺中，燃料(如上面提到的燃料中之一)在贫氮气体的存在下燃烧。由氧气源提供的氧气被供给到锅炉，在其中，氧气氧化燃料。在氧-燃料燃烧工艺中，产生富二氧化碳的烟气，该烟气可用各种CO₂捕集技术处理以减少二氧化碳向大气中的排放。

CO₂捕集常包括烟气的冷却或压缩和冷却来以液体或固体形式从不可冷凝的烟气组分如N₂和O₂分离CO₂。

在二氧化碳的净化和分离后，获得富二氧化碳的流并需要搬运，例如通过在罐槽(固定罐槽或是卡车或轮船上的罐槽)中贮存和运输、经由管线运输和/或泵送到地下以长期(最终)贮存和矿化。

氧-燃料工艺中使用的不同部件可能不总是在其满负荷下使用。锅炉下游的部件考虑到自锅炉的输出而设计。同样，锅炉上游的部件考虑到锅炉中需要的输入而设计。氧-燃料工艺中使用的一些装置因此尺寸过大，因为氧-燃料工艺不总是始终在满负荷下运行。

总是需要改善氧-燃料工艺的灵活性。期望找到新的途径来降低总体能耗、缩减部件的尺寸/容量以及更好地利用氧-燃料工艺中存在的部件。

发明内容

通过使用来自部分过程的热能并将其送至需要其的其他部分，总体能耗可降低。同样，通过根据工艺的负荷而使用不同的换热系统，提高此类工艺运行中的灵活性。通过在低负荷期间积聚氧(对于燃料绕少的一种重要的进入组分)，工艺可能不需要如同如果要产生系统高负荷期间所需的全部氧所需那么高的容量的氧气供给。因此，这提供了减少氧气供给容量的机会。另外，使用工艺中可利用的热能，所需的能量输入可减少和/或调节至一天中能源价格较低的时间段以节约成本。

依赖于负荷的传热系统的组合使得总体能耗降低、工艺的运行成本降低并且一些所需装置的规模减小。

本发明的一个目的是提供一种运行锅炉系统的方法，所述锅炉系统包括其中燃烧氧和燃料流以生成烟气流的氧燃料锅炉、为锅炉产生氧流的氧气源和用以清洁和压缩锅炉中生成的烟气流的至少一部分以产生包含二氧化碳的加压流体流的气体处理单元，所述方法包括：

在蒸发模式下运行锅炉系统至少一段时间，其中来自氧气源的以液体形式的氧流在被引入锅炉中之前通过自气体处理单元的二氧化碳的第一流向液体氧流传递热能而被蒸发。

根据一个实施方案，所述方法还包括在冷凝模式下运行锅炉系统至少一段时间，其中来自氧气源的气态氧流在被送至液体氧贮存单元之前通过自气态氧流向气体处理单元的二氧化碳的第二流传递热能而被冷凝。

根据一个实施方案，所述方法还包括在冷凝模式下自气态氧向来自气体处理单元(45)的以加压二氧化碳流(34)形式的二氧化碳的第二流传递热能，其中在热能传递之前使得所述加压二氧化碳膨胀。

根据一个实施方案，所述方法还包括：确定锅炉系统是在第一负荷下还是在第二负荷下运行，其中第二负荷为比第一负荷低的负荷；当锅炉系统在第一负荷下运行时，控制锅炉系统以在蒸发模式下运行；而当锅炉系统在第二负荷下运行时，控制锅炉系统以停止在蒸发模式下运行。

根据一个实施方案，所述方法还包括：确定锅炉系统是在第三负荷下还是在第四负荷下运行，其中第四负荷为比第三负荷低的负荷；当锅炉系统在第四负荷下运行时，控制锅炉系统以在冷凝模式下运行；而当锅炉系统在第三负荷下运行时，控制锅炉系统以停止在冷凝模式下运行，其中当锅炉系统在第四负荷下运行时，液体氧的存量将累积。

根据一个实施方案，第四负荷为比第一负荷低的负荷。

根据一个实施方案，所述方法还包括控制锅炉系统以避免，至少对于一段时间，同时在蒸发模式和冷凝模式下运行，其中当在第四负荷下运行时液体氧的存量将在冷凝模式下累积，而当在第一负荷下运行时，所述液体氧的存量将在蒸发模式下蒸发以用于锅炉中，其中第四负荷为比第一负荷低的负荷。

根据一个实施方案，所述方法包括中间传热流体，其在蒸发模式下采用以自二氧化碳流向液体氧流传热。