燃烧系统和燃烧方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及燃烧系统和燃烧方法。特别地，本公开内容涉及用于发电站的锅炉的燃烧系统和方法。
【背景技术】
[0002]已知的是如何给发电站提供用于蒸汽生成的锅炉和锅炉下游的烟气处理系统。烟气处理系统用来去除来自排入大气的烟气可能对环境有危害的成分(诸如二氧化碳)。
[0003]已知许多不同的系统从烟气中去除二氧化碳，诸如碳酸化器/煅烧炉环(calciner loop)。根据该系统，烟气被供应进入碳酸化器，使得0)2与吸附剂(例如CaO)反应而产生CaCO3;该反应通常在550到650°C之间的温度下进行。
[0004]0&0)3被供应给煅烧炉，该处在通常处于850到1050°C之间的温度下，其被分解成储存或以其他方式使用的0)2和回收回到碳酸化器的CaO。
[0005]EP 2 559 475公开了具有以上描述特征的系统。
[0006]除二氧化碳之外，通常包含在烟气中的其他气态成分必须在将烟气排进大气之前去除。
[0007]例如，通常燃料包含硫，硫在燃烧期间产生硫成分，硫成分在烟气排入大气之前应该从烟气中去除。
[0008]US2002/0037246公开了为了去除302而如何在燃烧室(例如循环流化床的)中供应CaO，以及此外，该文档还公开了如何使用灰烬中过剩的一氧化钙来从烟气俘获C02。US2002/0037246不涉及锅炉的热力学最优化，特别地是装备有烟气处理系统的锅炉的热力学最优化。
[0009]图1显示了带有烟气处理系统2的锅炉I的例子。烟气处理系统2包括在锅炉I的直接下游侧的热交换器3。热交换器3是用于预热供应进入锅炉的燃烧空气的空气预热器。在不同的实施例中，热交换器3可以在锅炉的下游，或者它可以在锅炉内。热交换器3的下游设有脱硫单元4、另一个热交换器5以及碳酸化器/煅烧炉环6。热交换器5用于加热烟气到一温度，该温度符合于烟气要送入的碳酸化器中的温度。0)2流7和废气流8 (包括例如N2、氩气)从碳酸化器/煅烧炉环6排出。
[0010]此外，除尘单元9常常设置在锅炉I的下游侧。
[0011]热力学最优化通过优化锅炉来达到；因此为了增加热效率而优化锅炉I和热交换器3(空气预热器)。
[0012]然而，即使锅炉的热效率被优化，锅炉和烟气处理系统的整体热效率也可能不被优化。
[0013]事实上在热交换器3处烟气被冷却(为了加热供应进入锅炉的燃烧空气)，烟气必须明智地在热交换器5处重新加热。该大量加热可能影响锅炉和烟气处理系统的整体热效率。
【发明内容】
[0014]本公开内容的一方面包括提供改进锅炉和烟气处理系统的整体热效率的系统和方法。
[0015]这些及更多的方面通过提供与所附权利要求一致的系统和方法来达到。
【附图说明】
[0016]进一步的特性和优点将通过附图中以非限制性例子方式示出的系统和方法的优选但非唯一的实施例的描述而变得更加明显，其中:
图1显示了根据现有技术的锅炉和烟气处理系统；
图2显示了在本发明的实施例中的锅炉和烟气处理系统。
[0017]参考标号:
I锅炉
2烟气处理系统 3热交换器 4脱硫单元 5热交换器 6碳酸化器/煅烧炉环 7 0)2流 8废气流 9除尘单元 20燃烧系统 21锅炉
22烟气处理系统
25除尘单元
26脱硫单元
27吸附剂注射器
28过滤器
30热交换器
31碳酸化器/煅烧炉环
33燃料
34氧化剂
35烟气管。
【具体实施方式】
[0018]参照图2，燃烧系统20包括锅炉21和经由烟气管35连接到锅炉21的下游的烟气处理系统22。
[0019]锅炉用于产生蒸汽，例如用于发电站。
[0020]烟气处理系统22包括除尘单元25 (但这不是强制的)和脱硫单元26 ;优选地，除尘单元25设置在脱硫单元26的上游。
[0021]脱硫单元26优选地包括至少一吸附剂注射器27和至少一过滤器28，例如织物过滤器。
[0022]吸附剂注射器27供应诸如Ca(OH)J^吸附剂进入烟气中；吸附剂与包含在烟气中的气态硫成分反应以形成在过滤器28中俘获的固态硫成分。
[0023]脱硫单元26的下游设有热交换器30 ;热交换器30设置在脱硫单元26和碳酸化器/煅烧炉环31的碳酸化器之间以加热供应进入碳酸化器的烟气。根据特别的设计条件，热交换器30可以被排除，即热交换器30是可选的且它仅仅在需要时使用。
[0024]脱硫单元26和热交换器30的下游设有碳酸化器/煅烧炉环31。特别地，正如所知的，烟气被供应进入碳酸化器。
[0025]与在现有技术中显示的内容相比，既不在锅炉21处也不在锅炉21和碳酸化器/煅烧炉环31的碳酸化器之间设有使用来自烟气的热量用于预热供应进入锅炉21的燃烧空气的空气预热器。
[0026]燃烧系统20的操作从基本以下描述和示出的内容而显而易见。
[0027]锅炉21被供应燃料33和氧化剂34，诸如用于燃烧燃料以产生热量的空气，热量被用于产生蒸汽(其例如送往蒸汽涡轮机)以及烟气。
[0028]烟气以相对高的温度从锅炉21排出，例如高于350°C并优选地380°C的温度，此时烟气不再用于加热供应给锅炉21的燃烧空气。烟气在管35中维持高温度。
[0029]烟气因此被引导经过可选的去除灰尘的除尘单元25，然后烟气被引导至脱硫单元26，诸如Ca (OH) 2的吸附剂被诸如其中以去除硫成分以及可能地诸如HCl的其他酸性成分。
[0030]例如反应是:
Ca (OH) 2 + SO2〈一> CaSO3 + H2OCa (OH) 2 + SO2 + 1/202〈一> CaSO4 + H2OCa (OH) 2 + 2HCL <—> CaCL2 + 2H20。
[0031]从脱硫单元26排出的烟气仍然具有相对高的温度，因为仅当经过除尘单元25和脱硫单元26时发生低的温降。
[0032]烟气然后被供应进入碳酸化器。碳酸化器具有大约550到650°C的运转温度，并因此烟气在被供应进入碳酸化器之前可能经过热交换器30，在该热交换器中被加热；然而，现在热交换器30中所需的加热小于现有技术中。
[0033]根据特别的设计，如果来自脱硫单元26的烟气的温度符合于碳酸化器处所需的温度(即与碳酸化器处的温度相同或足够接近)，热交换器30也可以取消。
[0034]烟气最终被供应进入碳酸化器/煅烧炉环31的碳酸化器中。
[0035]本公开还涉及一种用于操作包括锅炉21和在锅炉21下游的烟气处理系统22的燃烧系统的方法。
[0036]该方法包括:
燃烧燃料与诸如空气的氧化剂，从而产生烟气，
从烟气中去除硫以及可能地其他酸性成分，
供应失去硫成分的烟气进入碳酸化器/煅烧炉环31的碳酸化器中。
[0037]有利地，在锅炉21处以及锅炉21与碳酸化器之间供应进入锅炉的氧化剂不使用来自烟气的热量来预热。
[0038]此外及优选地，将供应进入脱硫单元的烟气在进入碳酸化器之前不被冷却。
[0039]优选地，去除硫和可能地其他酸性成分包括注射吸附剂进入烟气，以便吸附剂与包含在烟气中的气态硫和酸性成分反应而形成固态的硫和氯化物成分，并且然后例如通过使烟气经过至少一过滤器来去除这些成分。
[0040]此外，在从烟气去除硫和可能地其他酸性成分之后且在供应烟气进入碳酸化器之前，烟气优选地被加热。
[0041]在优选的实施例中，从锅炉21排出的烟气具有超过350 °C并且优选地超过380 °C
的温度。
[0042]自然地，所描述的特征可以独立于彼此而提供。
[0043]在实践中，所用材料和尺寸可以根据要求和现有技术水平而任意地选择。
【主权项】
1.一种燃烧系统(20)，包括锅炉(21)和所述锅炉(21)下游的烟气处理系统(22)，所述烟气处理系统(22)包括: 脱硫单元(26)， 限定碳酸化器/煅烧炉环(31)的碳酸化器和煅烧炉，来自所述脱硫单元(26)的所述烟气被送入所述碳酸化器中， 其特征在于， 在所述锅炉(21)处以及所述锅炉(21)与所述碳酸化器之间没有设置空气预热器，该空气预热器使用烟气的热量用于预热要供应进入所述锅炉(21)中的燃烧氧化剂。
2.根据权利要求1所述的燃烧系统(20)，其特征在于，所述脱硫单元(26)包括至少一吸附剂注射器(27)和至少一过滤器(28)，所述至少一吸附剂注射器(27)用于供应吸附剂进入所述烟气中以与包含于所述烟气中的至少气态硫成分反应而形成至少固态硫成分，并且所述至少一过滤器(28)用于捕获所述至少固态硫成分。
3.根据权利要求1所述的燃烧系统(20)，其特征在于，在所述脱硫单元(26)与所述碳酸化器之间设有热交换器(30)，以加热供应进入所述碳酸化器中的所述烟气。
4.根据权利要求1所述的燃烧系统(20)，其特征在于，所述气体处理系统(22)包括在所述脱硫单元(26)上游的除尘单元(25)。
5.一种用于操作包括锅炉(21)和所述锅炉(21)下游的烟气处理系统(22)的燃烧系统(20)的方法，所述方法包括: 燃烧燃料与氧化剂，从而产生烟气， 从所述烟气中去除硫成分， 供应失去所述硫成分的所述烟气进入碳酸化器/煅烧炉环(31)的碳酸化器中， 其特征在于， 在所述锅炉(21)处以及所述锅炉(21)与所述碳酸化器之间，没有使用所述烟气的热量来预热要供应进入所述锅炉(21)中的所述氧化剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，去除硫成分包括: 注射吸附剂进入所述烟气中，以便所述吸附剂与包含于所述烟气中的气态硫成分反应而形成至少固态硫成分， 捕获所述固态硫成分。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在从所述烟气中去除硫成分之后且在供应所述烟气进入所述碳酸化器中之前，所述烟气被加热。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在去除所述硫成分之前从所述烟气中去除灰尘。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，从所述锅炉(21)排出的所述烟气具有超过350°C并优选地超过380°C的温度。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过使所述烟气经过至少一过滤器(28)来去除所述固态硫成分。
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述吸附剂注入其中且经过所述至少一过滤器(28)的所述烟气的温度超过350°C并优选地超过380°C。
12.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，与所述硫成分一起从所述烟气去除酸性成分。
【专利摘要】一种燃烧系统(20)包括锅炉(21)和锅炉(21)下游的烟气处理系统(22)。烟气处理系统(22)包括脱硫单元(26)、限定碳酸化器/煅烧炉环(31)的碳酸化器和煅烧炉，来自脱硫单元的烟气被送入碳酸化器中。在锅炉(21)处以及锅炉(21)与碳酸化器之间没有设置空气预热器，该空气预热器使用烟气的热量用于预热要供应进入锅炉(21)中的燃烧氧化剂。
【IPC分类】F23J15-02, F23L15-00, B01D53-81, B01D53-50
【公开号】CN104713110
【申请号】CN201410760184
【发明人】E.W.贝斯, S.O.H.阿赫曼
【申请人】阿尔斯通技术有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月12日
【公告号】CA2869266A1, EP2884178A1, US20150165367