[發明專利]用于運行燃燒爐的方法以及燃燒爐

無效

• 申請號: 200880102384.0
• 申請日: 2008-08-01
• 公開（公告）號: CN102216687A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 卡斯滕·格雷伯;托拜厄斯·喬肯霍伊維爾;哈拉爾德·蘭德斯;弗蘭茲·斯圖爾米勒
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F23L7/00
• 分類號: F23L7/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 任宇

技術領域

本發明涉及一種用于運行燃燒爐的方法以及燃燒爐。

背景技術

例如，為在發電站中產生蒸汽而燃燒化石能量載體時，所產生的燃燒氣體(煙氣)中除其它以外還有CO₂，它是導致氣候變化的溫室效應可能的主要原因。

為了在地質結構如石油或天然氣層、地下蓄水層或煤層長久貯藏(儲藏)的目的，可以通過不同的方法在發電站過程中分離CO₂。

在燃燒后(燃燒后捕集)通過吸收(化學和物理地)、吸附、液化或通過薄膜方法在常規的發電站過程的冷端從燃燒氣體的N₂/CO₂/H₂O混合物中分離CO₂是耗費的。為此所需的能量例如從過程蒸汽獲取并且導致顯著的效率損失。但是，燃燒后CO₂分離的優點在于，相對于其它方法而言對于電站過程的干預較小，因此該方法也適于對現有的發電站的再修改。

在煤氣化方法中，為了在燃燒之前(燃燒前捕集)分離CO₂，首先氣化燃料煤(集成氣化組合循環，IGCC-發電站)，并且在此形成的CO與水蒸汽反應得到H₂和CO₂(水煤氣反應或CO置換)。

CO+H₂O-＞CO₂+H₂

現在，CO₂可以以更高的濃度并在高壓下從燃氣中通過物理吸收去除。剩余的氫氣用于通過燃氣輪機或蒸汽輪機發電。因此，最后從發電站排出的廢氣實際上沒有CO₂。

在所謂的氧燃料方法中，替代空氣向燃燒過程供應氧氣作為氧化劑。該方法具有多個優點。

第一是與從燃燒后帶有空氣的尾氣流分離CO₂相比，從CO₂高度富集的燃燒氣體中分離CO₂更容易，因為燃燒氣體基本上由CO₂和H₂O組成。第二是由于在燃燒氣體中省去了空氣-氮氣的成份而減少了燃燒氣體-能量損失，以及第三是避免了由于空氣-氮氣導致的氮氧化物排放。

因為在純氧中的燃燒會導致高得多的燃燒溫度，將從空氣中分離的氧氣與燃燒氣體的循環部分混合，然后才輸送到燃燒中。因此，用回饋的燃燒氣體替代空氣-氮氣。

空氣可以通過各種方法分離其成分(即首先是氮氣、氧氣，其次是稀有氣體)。技術上成熟、但耗費能量、低溫工作的空氣分離(低溫空氣分離)在機械驅動的熱力學過程中將空氣分離為其主要的成分氮氣和氧氣，并且包括子步驟，如壓縮空氣、去除水蒸氣和二氧化碳、分散蒸餾(精餾)以及通過定量膨脹制冷。

替代低溫空氣分離設備，現在建議以薄膜為基礎用于分離氧氣的裝置(氧傳送膜OTM)。薄膜效應——滲透性地或電化學地或也通過產生氧氣的空氣側(滯留側)和接受氧氣側(滲透側)之間的局部壓差表示——導致氧氣至少部分地從空氣中分離。通過薄膜替代低溫的空氣分離設備被認為在無CO₂的發電站方案中提高效率的可能選擇。

然而，基于薄膜的、用于空氣分離的裝置具有這樣的缺點，即，薄膜裝置必須保持在700℃至1000℃范圍內的相對高的運行溫度(高溫薄膜方法)，以便薄膜能夠實現其功能。相應地必須持續地向薄膜反應器輸送熱能，以便該薄膜反應器具有用于將氧氣從空氣分離所需的過程溫度。

氧燃料方案，其中薄膜是過程的核心組件，例如由AZEP-項目(advancedzero?emission?power?plant，5.Rahmenprogramm?der?Union，Projektnummer：ENK5-CT-2001-00514；CORDIS，Forschungs-&Entwicklungsinformationsdienst?der?Gemeinschaft)公知或由亞琛工業大學進一步發展以及由RWE?Power股份公司、E.ON能源公司、西門子公司、Linde公司和WS-有限公司共同參與并一起贊助。