专利名称：氧燃料燃烧锅炉系统和使用所述锅炉系统产生动力的方法
技术领域：
本发明涉及氧燃料燃烧锅炉系统和使用所述锅炉系统产生动力的方法。本发明 特别地涉及一种双燃锅炉系统(dual-firing boiler system)，即，可或者使用空气或者使用 基本纯的氧与再循环排放气体的混合物作为氧化剂气体(即，作为载氧气体)来工作的锅 炉系统。
背景技术：
氧燃料燃烧是被建议用于从诸如粉煤(PC)锅炉或循环流化床(CFB)锅炉之类的 动力发生锅炉的排放气体中去除co2的方法之一。氧燃料燃烧基于使含碳燃料与基本纯 的氧(纯度通常约为95% )燃烧，从而使二氧化碳和水作为从锅炉排出的排放气体的主要 成分。由此，可从排放气体中相对容易地捕获二氧化碳，而不必从以氮作为其主要成分 的气体流(如在使燃料与空气燃烧时)中分离二氧化碳。通过氧燃料燃烧产生动力比传统的通过空气进行的燃烧更复杂，这是因为需要 氧供应器，例如，低温的或基于膜的空气分离单元(ASU)，在这里氧与以氮为主的空气 中的其它成分分离。然后，所产生的排放气体随时可以在从中去除水时进行C02的截存 (sequestration),并且可能地，净化此排放气体以减少源自于氧化剂、燃料或空气渗漏的 惰性气体。这种净化通常在低温和/或高压下通过co2冷凝而进行。co2可例如通过冷 却到相对较低温度同时将压缩到大于110巴的压力而从排放气体分离。氧的产生以及二 氧化碳的压缩和净化均使得动力产生过程的总生产成本增大，例如由于减小了在所述过 程中产生的净动力。使用氧燃烧与使用空气燃烧的不同之处主要在于，具有更高的燃烧温度和较小 的燃烧体积。由于氧燃料燃烧仍是发展中的技术，因而认为有利的是，设计所谓的第一 代氧燃料燃烧锅炉，其中燃烧条件被设置为接近于空燃(air-firing)燃烧的燃烧条件。这 可通过使排放气体再循环回到炉子以提供例如20-28%的氧化剂平均02含量而实现。这 样的第一代氧燃料燃烧锅炉有利地可通过改造现有空燃锅炉而构建。由于存在与需要捕 获和储存二氧化碳的氧燃料燃烧相关的许多不确定性，因而还需要双燃锅炉，即，尽可 能容易地且优选地不需任何实际结构改变就能够从空燃燃烧改变至氧燃料燃烧以及再变 回来的锅炉。采用这样的双燃锅炉，还可以在高负载需求期间(例如在夏季或在白天) 通过使用空燃燃烧来获得最大动力输出，并可在其它状况下采用去除C02的氧燃料燃 烧。而且，可在空燃模式下使用双燃锅炉，例如当空气分离单元或(02截存单元发生故 障时。美国专利6,418,865公开了一种用于使燃料与富氧空气进行燃烧的锅炉，这种锅 炉可通过翻新空燃锅炉而制成，其中，废气再循环至炉子以具有与空气燃烧时大致相同 的火焰温度和总质量流量。公开号为W0 2006/131283的专利公开了一种翻新的双燃锅炉，其中，离开空气 加热器的新鲜空气或者在空燃模式下直接传送到燃烧室，或者在氧燃料燃烧模式下由锅炉的进给水冷却、通过采用从高压蒸汽涡轮提取的蒸汽进行压缩、并被传送到空气分离 单元以生产氧。W02006/131283中公开的过程的C02捕获氧燃料燃烧模式中所产生的净 动力比在空燃模式中的显著减小。为了通过氧燃料燃烧锅炉系统更经济地产生动力，需要改进的方法和锅炉系 统，用于使特别是在双燃锅炉中所产生的动力的损失最小化。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种氧燃料燃烧锅炉系统和使用该锅炉系统的方法， 以使所产生动力的损失最小化。在一个方面，本发明提供一种通过使含碳燃料与氧化剂气体在锅炉系统的炉子 中燃烧而产生动力的方法，所述方法包括以下步骤将含碳燃料以燃料进给速率(feeding rate)进给到所述炉子中；将氧化剂气体进给到所述炉子中以燃烧所述燃料而产生排放气 体；将所述排放气体通过排放气体通道从所述炉子中排出；将进给水流从布置在所述排 放气体通道中的最末节约装置以进给水传送速率(conveying rate)传送到布置在所述炉子 中和所述排放气体通道中的蒸发换热表面和过热换热表面，从而将所述进给水转化为过 热蒸汽；使所述过热蒸汽在高压蒸汽涡轮中膨胀以产生动力；从所述高压蒸汽涡轮中提 取第一部分蒸汽，用于预热所述进给水；将来自所述高压蒸汽涡轮的第二部分蒸汽传送 到布置在所述排放气体通道中的再加热换热表面，用于产生再加热蒸汽；和使所述再加 热蒸汽在中压蒸汽涡轮中膨胀以产生动力，其中，在第一工作状况下，所述氧化剂气体 是基本纯的氧与再循环排放气体的混合物，控制所述第一和第二部分蒸汽的比率，以在 所述最末节约装置的下游的排放气体通道中获得期望的废气温度。在另一方面，本发明提供一种锅炉系统，用于通过使含碳燃料在所述锅炉系统 的炉子中燃烧而产生动力，所述锅炉系统包括用于将含碳燃料进给到所述炉子中的装 置；用于将基本纯的氧和再循环排放气体作为氧化剂气体进给到所述炉子中以燃烧所述 燃料而产生排放气体的装置；排放气体通道，用于将所述排放气体从所述炉子中排出； 用于将进给水流从布置在所述排放气体通道中的最末节约装置传送到布置在所述炉子中 和所述排放气体通道中的蒸发换热表面和过热换热表面、从而将所述进给水转化为过热 蒸汽的装置；高压蒸汽涡轮，用于使所述过热蒸汽膨胀以产生动力；用于从所述高压蒸 汽涡轮提取第一部分蒸汽以用于预热所述进给水的装置；用于将来自所述高压蒸汽涡轮 的第二部分蒸汽传送到布置在所述排放气体通道中的再加热换热表面以用于产生再加热 蒸汽的装置；中压蒸汽涡轮，用于使所述再加热蒸汽膨胀以产生动力；和用于控制所述 第一和第二部分蒸汽的比率以在所述最末节约装置的下游的排放气体通道中获得期望废 气温度的装置。从高压蒸汽涡轮中提取的用于预加热进给水的蒸汽量的减小自然使得进入排放 气体通道中的最末节约装置中的进给水的温度降低。这样，这种蒸汽提取的减少使得在 最末节约装置中的排放气体与进给水之间的温度差增大。由此，蒸汽提取的减少间接使 得最末节约装置中发生的热交换的交换率增大。相应地，从高压蒸汽涡轮中传送到再加 热换热表面的蒸汽量的增大，使得再加热表面处发生的热交换率增大。在一些情况下， 可能有用的是，增大再加热表面的传热面积以获得期望的、增大的传热率。上述两种措施均增强了排放气体通道中排放气体的冷却，并共同提供了用于控制排放气体温度的特 别有效的方法。当使用本发明时，有利地，调节燃料进给速率和进给水传送速率，以获得期望 的炉子温度。这与前述的用于控制排放气体温度的方法一起共同提供有效方法，来将由 空燃锅炉翻新而成的氧燃料燃烧锅炉的温度分布(temperature profile)调节至与空燃燃烧 的温度分布几乎相同，并避免例如锅炉壁的腐蚀或材料强度问题。根据本发明的有利实 施例，当将空燃锅炉改造用于氧燃料燃烧时，满负载下燃料进给速率增大20%，且相应 地，进给水传送速率同时增大10%。这样，由于本发明的方法，因为较高的燃烧速率 (firing rate),因而在使用氧燃料燃烧时从燃料能够释放出更多能量，并由此使由于氧燃 烧过程所致的净动力损失整体上最小化。根据本发明特别有利的实施例，所述氧燃料燃烧锅炉是双燃锅炉，即，能够在 特定工作状况下(例如当氧供应器不工作时)用于以空气燃烧的氧燃料燃烧锅炉。当将 在满负载下在正常工作状况下(即，在所谓的第一工作状况下)以氧和再循环排放气体 的混合物作为氧化剂的燃烧与在所谓第二工作状况下使用空气作为氧化剂的燃烧进行比 较时，有利地，在第一工作状况下的燃料进给速率高于在第二工作状况下的燃料进给速 率。在氧燃料燃烧时的燃料进给速率优选地比空燃燃烧时的高至少10%，且更优选地高 至少15%。由于燃料进给速率较高，因此，锅炉的总燃烧速率增大，所产生动力的损失 得以最小化。有利地，在氧燃料燃烧中使用增大的燃料进给速率而同时仍然保持炉子温度是 部分地基于在蒸发表面处的换热由于进给水的温度减小和可能的流率增大而增大。如 前所述，相对于空燃燃烧而言，在氧燃料燃烧时有利的是，可通过减少提取用于预加热 进给水的蒸汽而将进给水温度降低，特别是在最末节约装置之前，不过在某种程度上在 最末节约装置之后也降低。炉子温度自然地、也在很大程度上由来自炉子的排放气体的排放气体循环率决 定，排放气体循环率影响将相对较冷的入口气体进给到炉子的速率和对流热流的速率。 在氧燃料燃烧模式下，有利地可确定排放气体再循环率而使得氧化剂气体的平均氧含 量(体积百分比)处于期望水平，通常从约18%至约28%。在氧燃料燃烧模式下，可替 代地，可确定排放气体再循环率以在炉子中保持期望的气体流速(通常与空燃燃烧时相 同)。来自炉子的对流热流增大是部分地基于以下事实氧燃料燃烧的排放气体(其 主要成分为二氧化碳)的质量和热容大于空燃燃烧的排放气体(其主要成分为氮)的质量 和热容。高的热流使得排放气体携载增大量的热量至排放气体通道，在这里，所述热量 有利地通过再加热表面和最末节约装置中增大的热交换率而被回收，如前所述。根据本发明的优选实施例，所述系统包括气体-气体换热器，在这里，热量从 在排放气体通道中的排放气体传输到至少一部分氧化剂气体。这样，有利地，该同一气 体一气体换热器在空燃燃烧时用于将热量从排放气体传输到燃烧空气，而在氧燃料燃烧 时将热量从排放气体传输到至少一部分氧化剂气体。在氧燃料燃烧中常见的是，有利地在空气分离单元(ASU)中、例如在低温的或 基于膜的空气分离单元中生产基本纯的氧。相应地，一部分排放气体有利地在多个排放气体压缩器中加压和冷却，以截存液态的或超临界的二氧化碳。由于这种辅助装置，通 过氧燃料燃烧锅炉产生的净动力倾向于显著少于对应的空燃锅炉产生的净动力。根据本 发明的有利实施例，至少一部分排放气体压缩器由使用从蒸汽涡轮系统提取的蒸汽的辅 助蒸汽涡轮的机械能量直接驱动。这种蒸汽有利地通过更多燃烧而产生并由于减少提取 用于加热进给水的蒸汽而被节省出。这样，对用于压缩二氧化碳的辅助动力的需要被最 小化。相应地，在氧供应器包括具有用于对空气加压的压缩器的低温空气分离单元的情 况下，这些压缩器中的一个或多个也可由辅助蒸汽涡轮直接驱动，以进一步减小对辅助 动力的需要。根据本发明，基本纯的氧和再循环排放气体可作为分开的流或作为两种流的混 合物进给到锅炉。也可使多股流进给到锅炉，所述多股流可为相同的混合物流或者可为 具有不同温度或成分的流。所述多股流可自然地在炉子中具有不同用途，例如，PC锅炉 的主、副或过燃气体流，或者CFB锅炉的流化气体和副气体流。在实践中，总是基于燃料进给速率来确定氧进给速率，以提供燃料的充分完全 燃烧。通常，氧进给速率通过监测排放气体中的残余氧含量(其应保持在合适水平，通 常约为3%)来进行控制。根据本发明的氧燃烧动力产生过程的优点在于，可通过翻新诸如PC锅炉或CFB 锅炉之类的传统空燃锅炉而相对容易地实现使用。有利地，改造主要包括应用以下装 置氧供应器，例如低温空气分离单元；用于截存二氧化碳的装置；用于大量的排放气 体再循环的装置；和用于控制从高压蒸汽涡轮到进给水预加热器的蒸汽流和到再加热器 表面的蒸汽流之比率的装置。在一些情况下，改造可能还需要使用更新的蒸汽涡轮和蒸 汽冷凝器以及在排放气体通道上游部分中的增大的换热表面。当如前所述地控制锅炉中 的温度时，相同的燃烧系统可用于氧燃料燃烧中和空燃燃烧中，由此使得所述系统能够 作为双燃蒸汽发生器使用。通过参考以下结合附图对本发明的目前优选但示例性的实施例进行的详细描 述，以上的简要描述以及本发明的其它目的、特征和优点将被更全面地认知。
图1是根据本发明的氧燃料燃烧动力设备的示意图。
具体实施例方式图1显示出根据本发明优选实施例的氧燃烧锅炉系统10的示意图。锅炉系统 10包括锅炉12，锅炉12可例如为粉煤(PC)锅炉或循环流化床(CFB)锅炉。锅炉12包 括传统的燃料进给装置16，例如燃料供应管；用于将氧化剂气体引入锅炉的炉子14中 的装置，如气体供应线路18;和排放气体通道20，用于将由于燃料与氧化剂气体中的氧 燃烧所产生的排放气体排出。锅炉12的一些元件(例如燃料进给装置16和氧化剂气体进 给装置18)的细节和类型自然取决于锅炉的类型。不过，这样的细节，例如燃烧器、磨 煤机、用于分别进给主氧化剂气体和副氧化剂气体的装置，对于本发明而言并不重要， 因而其在图1中未示出。氧燃烧锅炉系统10有利地由现有的空燃锅炉翻新而成，主要通过增加用于净化和截存来自排放气体的二氧化碳的装置24;和氧供应器26，例如低温的或基于膜的空 气分离单元(ASU)，用于从空气流28产生基本纯的氧。由于与纯氧的燃烧易于形成对于 空燃锅炉结构而言过高的燃烧温度，因而锅炉系统10优选地被设计为使得炉子和排放气 体通道中的温度分布保持接近原空燃锅炉中的温度分布。最优选地，锅炉系统10被设计 为双燃锅炉，即，能够在氧燃料燃烧与空燃燃烧之间容易地切换的锅炉。同时，所述系 统被设计为在氧燃烧模式下所产生的净动力的损失尽可能低。根据本发明，从气体供应线路18被引入炉子14中的氧化剂气体处于正常工作状 况(所谓的第一工作状况)下，并包括基本纯的氧与一部分冷却后排放气体的混合物，所 述冷却后排放气体通过排放气体再循环通道30再循环。排放气体再循环通道30有利地 包括用于控制排放气体再循环率的装置，例如风扇(在图1中未示出)。有利地调节 排放气体再循环率而使得氧化剂气体的平均氧含量接近于空气的氧含量，优选地从18% 至28%。在本发明的一些应用中，也可以将再循环排放气体和基本纯的氧的流、或不同 的氧化剂气体成分的流分别引入炉子14中，例如炉子的不同部分中。炉子14的壁优选地形成为管壁结构，其形成蒸发传热表面32，用于将预热后的 进给水转化为蒸汽。锅炉12的高温部分，特别是排放气体通道20的上游端，包括过热 传热表面34，用于回收来自排放气体的热量，以产生将被传送到高压蒸汽涡轮36入口用 以在发生器38中产生动力的过热蒸汽。线路42中的膨胀蒸汽从高压蒸汽涡轮36出口侧 传送到再加热传热表面40，以进一步回收来自排放气体的热量。对于一些情况而言，主 过热表面和主再加热表面可位于排放气体通道20中，另外的最终的过热表面和再加热表 面例如位于炉子14中。来自高压涡轮36的另一部分蒸汽可通过线路42传送到进给水加热器44。再加 热的蒸汽从进给水加热器44再加热换热表面40传送到中压蒸汽涡轮46的入口以产生动 力。中压蒸汽涡轮46可包括线路48，用于从蒸汽涡轮46中提取蒸汽用于其它目的，有 利地用于在辅助蒸汽涡轮中产生机械动力以驱动二氧化碳净化和截存单元24或者空气分 离单元26中的压缩器。在实践中，蒸汽涡轮系统还通常至少包括低压蒸汽涡轮，不过低 压蒸汽涡轮并未在图1中示出。还可以存在比图1中所示单一进给水加热器44更多的进 给水加热器。锅炉12的蒸汽循环以传统方式包括在中压蒸汽涡轮46下游的冷凝器50。冷凝 的蒸汽，即，下一蒸汽循环的进给水，从冷凝器50中被引出用以在通常至少包括第一节 约装置52和最末节约装置54的节约装置系统中预加热，以便在蒸发表面32再次被转化 为蒸汽。另外的进给水加热可通过从高压蒸汽涡轮36中提取的蒸汽在进给水加热器40 中进行。根据本发明，在氧燃料燃烧时通过以下方式控制排放气体温度通过布置在蒸 汽线路42中的装置56 (例如调整阀)调节从高压蒸汽涡轮36提取中压蒸汽至进给水预加 热器44的率(rate)。当此率减小时，进入最末节约装置54的进给水的温度降低，而在最 末节约装置54中发生的热交换的交换率增大。同时，较大部分的蒸汽仍然传送到再加热 传热表面40，这增大了在最末节约装置54中发生的热交换的交换率。同时，较大部分的 蒸汽仍然传送到再加热传热表面40，这增大了在再加热换热表面40处发生的热交换的交 换率。这样，这些效果均增大了排放气体的冷却，由此它们可用于有效控制排放气体温度。有利地，对排放气体温度的控制可基于通过温度计58对最末节约装置54下游排放 气体温度的测量。根据本发明，所产生的净动力的损失通过以下方式最小化设置条件而使得可 让更多燃料燃烧，而同时仍然保持炉子14中和排放气体通道20中的温度。炉子14中的 温度可通过以下方式保持将排放气体的再循环率调节至合适水平，或控制进给水的温 度和流率。当排放气体再循环率被调节而使得炉子14中的气体的体积流量保持在期望水 平时，炉子14中的温度仍可通常通过前述措施被调节至其期望水平。由于主要由二氧化 碳构成的排放气体增大的质量流量和高热容，因而由排放气体携载的对流热增大，即使 炉子14中的温度不变也是如此。于是，这种另外的热可通过利用装置56减少提取用于 进给水预加热的蒸汽、和通过如前所述的增大再加热速率(reheatingrate)、以及通过因主 蒸汽产生量增加而增大进给水流量来进行回收。有利地，回收性或再生性的气体_气体换热器60被布置在最末节约装置54的下 游的排放气体通道中。气体-气体换热器60可为回收性或再生性的类型，用于将排放气 体的热量传到锅炉12的氧化剂气体。排放气体通道20还通常包括用于清除排放气体中 的微粒和气态污染物的不同单元，不过由于它们对于本发明而言并不重要，因而这样的 单元并未在图1中示出。根据氧燃料燃烧的主要目的，即为了从排放气体中回收二氧化碳，排放气体通 道20的端部分配备有诸如分离器之类的装置24，用以在通常约110巴的压力下产生液态 的或超临界的二氧化碳，从而使其可被传输以供进一步使用或储存在合适的地方。二氧 化碳净化和截存系统还通常包括用于使排放气体中的所有水分完全干燥的装置；和用 于将氧和其它可能杂质与二氧化碳分离的装置，不过这些装置并未在图1中示出。这样 的用于干燥的装置和用于分离的装置在现有技术中各自都是已知的。有利地，再循环排放气体的水含量在排放气体再循环至炉子14之前被降低。因 此，排放气体再循环线路30有利地从用作排放气体冷凝冷却器的第一节约装置52的下游 的排放气体通道20分支。由此，再循环气体的水含量减小，从而还使得炉子14中的和 从炉子14排出的排放气体中的水含量减小。由于排放气体的02含量不得不保持在合适 水平(其体积百分比约为3%)以确保燃料充分完全燃烧，因而水含量的减小使得排放气 体中的02/C02比率减小。可替代地，冷凝冷却器可以处于再循环排放气体的分支点的下 游。由于如前所述的用于控制炉子14中和排放气体通道20中的温度的有效方法，因 而图1中所示氧燃料燃烧系统可通过翻新现有空燃锅炉而相对简单地构建。出于相同的 原因，该锅炉系统也可用作双燃锅炉，其可在氧燃料燃烧与空燃燃烧之间切换，而不需 对系统进行任何实体改造。这通过布置诸如空气入口供应线路之类的装置62和烟囱64 而实现，其中，装置62用于引入新鲜空气作为氧化剂气体以替代氧与再循环排放气体的 混合物，而烟 64用于将排放气体释放到环境中。有利地，空气入口 62被布置在再循 环气体通道30中，布置方式使得气体-气体加热器60可以可替代地被用作空气加热器。 在空燃燃烧模式下，通过使用前述的原理将燃料进给速率和蒸汽再加热速率调节至合适 的值，炉子14中和排放通道20中的温度分布可被调节至其期望值。虽然本发明已经在此结合目前被认为最优选的实施例以示例方式进行了描述，不过，应理解，本发明不限于所公开的实施例，而是意在涵盖在由所附权利要求书限定 的本发明范围内所包括的其特征的各种组合或修改以及多种其它应用。
权利要求
1.一种通过使含碳燃料与氧化剂气体在锅炉系统的炉子中燃烧而产生动力的方法， 所述方法包括以下步骤(a)将含碳燃料以燃料进给速率进给到所述炉子中；(b)将氧化剂气体进给到所述炉子中以燃烧所述燃料而产生排放气体；(c)将所述排放气体通过排放气体通道从所述炉子中排出；(d)将进给水流从布置在所述排放气体通道中的最末节约装置以进给水传送速率传送 到布置在所述炉子中和所述排放气体通道中的蒸发换热表面和过热换热表面，从而将所 述进给水转化为过热蒸汽；(e)使所述过热蒸汽在高压蒸汽涡轮中膨胀以产生动力；(f)从所述高压蒸汽涡轮提取第一部分蒸汽，用于预热所述进给水；(g)将来自所述高压蒸汽涡轮的第二部分蒸汽传送到布置在所述排放气体通道中的再 加热换热表面，用于产生再加热蒸汽；和(h)使所述再加热蒸汽在中压蒸汽涡轮中膨胀以产生动力，其中，在第一工作状况下，所述氧化剂气体是基本纯的氧与再循环排放气体的混合 物，控制所述第一和第二部分蒸汽的比率，以在所述最末节约装置的下游的排放气体通 道中获得期望的废气温度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，调节所述燃料进给速率和所述进给水传送速率， 以获得期望的炉子温度。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在第二工作状况下，所述氧化剂气体是空气； 当在所述第一和第二工作状况下使燃烧系统以满负载工作时，在所述第一工作状况下的 所述燃料进给速率高于在所述第二工作状况下的所述燃料进给速率。
4.如权利要求3所述的方法，其中，当在所述第一和第二工作状况下使所述燃烧系统 以满负载工作时，在所述第一工作状况下的所述第一部分蒸汽少于在所述第二工作状况 下的所述第一部分蒸汽，在所述第一工作状况下的所述第二部分蒸汽多于在所述第二工 作状况下的所述第二部分蒸汽。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述系统包括气体-气体换热器，在所述第一和 第二工作状况下，在所述气体-气体换热器中，热量从所述排放气体通道中的排放气体 传输到至少一部分所述氧化剂气体。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制包括测量所述排放气体的温度。
7.如权利要求3所述的方法，其中，在所述第一工作状况下的所述进给水传送速率大 于在所述第二工作状况下的所述进给水传送速率。
8.如权利要求1所述的方法，其中，在所述第一工作状况下所述方法还包括以下步 骤在多个排放气体压缩器中对一部分所述排放气体加压，以产生液态的或超临界的二 氧化碳。
9.如权利要求1所述的方法，其中，在所述第一工作状况下所述方法还包括以下步 骤从所述中压蒸汽涡轮中提取一部分蒸汽以驱动压缩器。
10.如权利要求9所述的方法，其中，在所述第一工作状况下，所述氧与所述再循环 排放气体混合，以产生氧化剂气体，所述氧化剂气体具有体积百分比为约18%至约28% 的平均氧含量。
11.一种锅炉系统，用于通过使含碳燃料在所述锅炉系统的炉子中燃烧而产生动力， 所述锅炉系统包括用于将含碳燃料进给到所述炉子中的装置；用于将基本纯的氧和再循环排放气体作为氧化剂气体进给到所述炉子中以燃烧所述 燃料而产生排放气体的装置；排放气体通道，用于将所述排放气体从所述炉子中排出；用于将进给水流从布置在所述排放气体通道中的最末节约装置传送到布置在所述炉 子中和所述排放气体通道中的蒸发换热表面和过热换热表面、从而将所述进给水转化为 过热蒸汽的装置；高压蒸汽涡轮，用于使所述过热蒸汽膨胀以产生动力； 用于从所述高压蒸汽涡轮提取第一部分蒸汽以用于预热所述进给水的装置； 用于将来自所述高压蒸汽涡轮的第二部分蒸汽传送到布置在所述排放气体通道中的 再加热换热表面以用于产生再加热蒸汽的装置；中压蒸汽涡轮，用于使所述再加热蒸汽膨胀以产生动力；和 用于控制所述第一和第二部分蒸汽的比率以在所述最末节约装置的下游的排放气体 通道中获得期望废气温度的装置。
12.如权利要求11所述的锅炉系统，其中，所述锅炉系统包括用于将空气作为氧化剂气体进给到所述炉子中以燃烧所述燃料而产生排放气体的装置。
13.如权利要求11所述的锅炉系统，其中，所述锅炉系统包括气体-气体换热器，用于将热量从在所述排放气体通道中的排放气体传输到至少一 部分所述氧化剂气体。
14.如权利要求11所述的锅炉系统，其中，所述用于控制的装置包括用于测量所 述排放气体的温度的装置。
15.如权利要求11所述的锅炉系统，其中，所述锅炉系统包括多个排放气体压缩器，用于对一部分所述排放气体加压，以产生液态的或超临界的 二氧化碳。
16.如权利要求11所述的锅炉系统，其中，所述锅炉系统包括 用于从所述中压蒸汽涡轮中提取一部分蒸汽以驱动压缩器的装置。
全文摘要
含碳燃料在锅炉系统的炉子中与氧化剂气体燃烧以产生动力。氧化剂气体进给到炉子中以燃烧燃料而产生排放气体；排放气体通过排放气体通道从炉子中排出；进给水流从布置在排放气体通道中的最末节约装置传送到布置在炉子中和排放气体通道中的蒸发换热表面和过热换热表面，从而将进给水转化为过热蒸汽；过热蒸汽在高压蒸汽涡轮中转化以产生动力；从高压蒸汽涡轮中提取第一部分蒸汽，用于预热进给水；从高压蒸汽涡轮传送第二部分蒸汽到布置在排放气体通道中的再加热换热表面，用于产生再加热蒸汽；以及，再加热蒸汽在中压蒸汽涡轮中膨胀以产生动力。氧化剂气体可以是基本纯的氧与再循环排放气体的混合物，可控制第一和第二部分蒸汽的比率，以在最末节约装置的下游的排放气体通道中获得期望的废气温度。
文档编号F01K7/38GK102016241SQ200980114284
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月21日 优先权日2008年4月22日
发明者A·塞尔策, A·罗伯逊, H·哈克, O·西普, T·埃里克森, 范镇 申请人:福斯特能源公司