带有内部烟道气再循环的炉系统的制作方法
【专利说明】带有内部烟道气再循环的炉系统
[0001]相关串请的交叉引用
本申请要求2008年6月25日提交的美国临时申请N0.61/075，451和2009年6月24日提交的美国非临时申请N0.12/490，818的权益，这两个申请的内容通过引用而整体地结合在本文中。
技术领域
[0002]本发明大体涉及燃烧化石燃料的炉系统(furnace system)，并且更具体而言，涉及具有内部烟道气再循环系统的燃料增氧(oxyfuel)燃烧的炉系统。
【背景技术】
[0003]蒸汽发生器(也称为锅炉或炉子)用于各种系统中。例如，锅炉可用来产生蒸汽，以用于在发电涡轮中使用，以及用于在化学过程中使用，以用于提供能量来启动化学反应。在锅炉中采用的燃烧过程通常使用化石燃料，例如煤或石油。大体上，在燃烧过程期间，会产生污染物，例如未燃烧的燃料、颗粒、灰、NOx及其它燃烧副产物。如果被允许进入大气达足够的量，则这些污染物可不利地影响环境，并且对人类和动物造成健康危险。
【发明内容】
[0004]根据本文所示的方面，提供了一种包括燃烧容器的炉系统。烟道管道联接到燃烧容器的出口端上，并且与由燃烧容器限定的内部区域处于流体连通。再循环管道同样形成炉系统的一部分，并且从烟道管道向外延伸，并且在烟道管道和燃烧容器的内部区域之间提供流体连通。
[0005]根据本文公开的其它方面，输送装置至少部分设置在再循环管道中，以用于响应于从控制器发出的命令，有助于一种或多种流体通过再循环管道流到燃烧容器的内部区域中。输送装置可包括喷射器，以用于将诸如但不限于氧气、蒸汽、烟道气或它们的组合的流体输送到由燃烧容器限定的内部区域中。
[0006]根据本发明，提供了一种用于燃烧燃料和氧的炉系统，包括:氧-燃料燃烧容器，该氧-燃料燃烧容器接收燃料和氧以在其中燃烧，并且具有出口端和通到由所述氧-燃料燃烧容器限定的内部区域中的至少一个孔口 ；烟道管道，该烟道管道联接到所述出口端，并且与所述内部区域处于流体连通；热交换器，其设在所述烟道管道中，用于冷却流过所述烟道管道的至少一股流体；和再循环管道，该再循环管道在所述热交换器下游的位置从所述烟道管道延伸到所述至少一个孔口，用于在所述烟道管道和所述内部区域之间提供流体连通；喷射器，所述喷射器至少部分设置在所述再循环管道中并且使基本上没有氮的氧流供应至所述再循环管道，用于将烟道气的第一部分和所述氧流传输通过所述再循环管道而进入所述内部区域，所述喷射器经由所述再循环管道而连接至所述氧-燃料燃烧容器，使得所述烟道气的第一部分和所述氧流一起经由所述喷射器而被供给至所述内部区域中；和空气预热器，该空气预热器与所述烟道管道处于流体连通；以及，其中，所述再循环管道位于下列项中的至少一者:位于所述空气预热器的上游并位于烟道气的第二部分的污染处理的上游，和位于所述空气预热器的下游并位于烟道气的第二部分的污染处理的上游。
[0007]根据本发明的一实施例，所述炉系统还包括多个燃烧器，以提供切向燃烧，用于将提供给所述多个燃烧器的燃料在存在基本上没有氮的氧的情形下进行燃烧。
[0008]根据本发明的一实施例，所述喷射器构造成使得供应给所述喷射器的氧流是所述喷射器的运动流体，并且其中所述喷射器包括朝着所述内部区域延伸的至少一个喷嘴，所述喷嘴具有延伸通过其中的通道，以用于通过所述喷嘴将所述氧流的一部分输送到所述内部区域中。
[0009]根据本发明的一实施例，还包括:控制器，所述控制器响应于容器温度调节而控制所述喷射器的操作。
[0010]根据本发明的一实施例，所述喷射器设置在所述再循环管道中。
[0011]根据本发明，还提供了一种用于燃烧燃料和氧的炉系统，包括:氧-燃料燃烧容器，该氧-燃料燃烧容器接收燃料和氧以在其中燃烧，并且具有出口端和通到由所述氧-燃料燃烧容器限定的内部区域中的至少一个孔口 ；烟道管道，该烟道管道联接到所述出口端，并且与所述内部区域处于流体连通；热交换器，其设在所述烟道管道中，用于冷却流过所述烟道管道的至少一股流体；和再循环管道，该再循环管道在所述热交换器下游的位置从所述烟道管道延伸到所述至少一个孔口，用于在所述烟道管道和所述内部区域之间提供流体连通；喷射器，所述喷射器至少部分设置在所述再循环管道中并且使基本上没有氮的氧流作为运动流体而供应至所述再循环管道，所述喷射器经由所述再循环管道而连接至所述氧-燃料燃烧容器，使得经由所述再循环管道而供应至所述喷射器的烟道气的第一部分和所述氧流一起而从所述喷射器送至所述燃烧容器的内部区域中，所述喷射器构造成从所述再循环管道接收烟道气的第一部分，以将该烟道气与供应至所述喷射器的氧流一起而供给到所述内部区域；污染控制系统，该污染控制系统与所述烟道管道处于连通，用于处理从所述内部区域排出的烟道气的第二部分；空气预热器，该空气预热器与所述烟道管道处于流体连通；以及，其中，所述再循环管道位于所述污染控制系统和所述空气预热器中至少一者的上游。
[0012]根据本发明的一实施例，所述再循环管道位于所述污染控制系统和所述空气预热器二者的上游。
[0013]根据本发明的一实施例，还包括:空气分离单元，其构造成从空气中将氧和氮分离，以提供基本上没有氮的氧流至所述喷射器。
[0014]根据本发明的一实施例，所述再循环管道构造成通过穿过所述再循环管道的气流调节来提供氧-燃料燃烧容器质量流调节，以提供通过所述氧-燃料燃烧容器的更大的质量流率。
[0015]根据本发明的一实施例，所述喷射器包括朝着所述内部区域延伸的至少一个喷嘴，所述喷嘴具有延伸通过其中的通道，以用于通过所述喷嘴将所述氧流的一部分输送到所述内部区域中。
[0016]根据本发明的一实施例，所述再循环管道位于所述污染控制系统和所述空气预热器二者的上游。
[0017]根据本发明的一实施例，还包括:控制器，所述控制器响应于容器温度调节而控制所述喷射器的操作。
[0018]根据本发明的一实施例，还包括:控制器，所述控制器响应于蒸汽产生和蒸汽参数量度中的至少一者而控制所述喷射器的操作。
[0019]根据本发明的一实施例，所述炉系统还包括多个燃烧器，以提供切向燃烧，用于将提供给所述多个燃烧器的燃料在存在基本上没有氮的氧的情形下进行燃烧。
[0020]根据本发明的一实施例，还包括:控制器，所述控制器响应于蒸汽产生和蒸汽参数量度中的至少一者而控制所述喷射器的操作。
[0021]根据本发明，还提供了一种用于燃烧燃料和氧的炉系统，包括:氧-燃料燃烧容器，该氧-燃料燃烧容器接收燃料和氧以在其中燃烧，并且具有出口端和通到由所述氧-燃料燃烧容器限定的内部区域中的至少一个孔口 ；烟道管道，该烟道管道联接到所述出口端，并且与所述内部区域处于流体连通；热交换器，其设在所述烟道管道中，用于冷却流过所述烟道管道的至少一股流体；和再循环管道，该再循环管道在所述热交换器下游的位置从所述烟道管道延伸到所述至少一个孔口，用于在所述烟道管道和所述内部区域之间提供流体连通；喷射器，所述喷射器至少部分设置在所述再循环管道中并且具有基本上没有氮的运动流体，所述喷射器经由所述再循环管道而连接至所述氧-燃料燃烧容器，使得经由所述再循环管道而供应至所述喷射器的烟道气的第一部分和所述运动流体一起而从所述喷射器送至所述燃烧容器的内部区域中，所述喷射器构造成从所述再循环管道接收烟道气的第一部分，以将该烟道气与供应至所述喷射器的运动流体一起而供给到所述内部区域；污染控制系统，该污染控制系统与所述烟道管道处于连通，用于处理从所述内部区域排出的烟道气的第二部分；和空气预热器，该空气预热器与所述烟道管道处于流体连通；以及，其中，所述再循环管道位于所述污染控制系统和所述空气预热器中至少一者的上游。
[0022]根据本发明的一实施例，所述运动流体是蒸汽、烟道气和由所述污染控制系统处理过的烟道气中的至少一者。
[0023]以下附图和详细描述对上述和其它特征进行了说明。
【附图说明】
[0024]
现在参看附图，附图是示例性实施例，并且在附图中，对类似的元件进行类似的编号: 图1示意性地示出了根据本公开的炉系统；
图2示意性地示出了带有喷射器(eductor)型输送装置的图1的炉系统。
[0025]图3示意性地示出了图1的炉系统的一部分，并且显示了风扇型输送装置；以及图4是图1的炉系统的截面