[發(fā)明專利]燃燒和綜合污染移除的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310103986.0
• 申請(qǐng)日: 2006-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103216844A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 布萊恩·R·帕特里克;湯姆·L·奧克斯;凱茜·A·薩默思;達(dá)尼洛爾·B·奧賴欣;保羅·特納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 丘比特氧氣公司
• 主分類號(hào): F23L7/00
• 分類號(hào): F23L7/00;F23J15/00;B01D53/00
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 孟銳

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2006年12月27日，申請(qǐng)?zhí)枮?00680052837.4，發(fā)明名稱為“使用綜合污染控制的氧燃料燃燒”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及綜合氧燃料燃燒及污染控制系統(tǒng)。更特定來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及具有綜合污染控制以有效地將來(lái)自燃燒源的排放物降低到接近零的氧燃料燃燒系統(tǒng)。

背景技術(shù)

所屬技術(shù)領(lǐng)域中已知氧燃料燃燒系統(tǒng)。所述系統(tǒng)以接近化學(xué)計(jì)量的比例且以高火焰溫度使用大致上純氧與燃料進(jìn)行燃燒以用于高效能量產(chǎn)生。氧燃料系統(tǒng)用于鍋爐以產(chǎn)生用于發(fā)電的蒸汽且用于工業(yè)環(huán)境中，例如在鋁再生中將鋁熔化以進(jìn)行重鑄。還涵蓋氧燃料燃燒可用于廢物焚化以及其它工業(yè)及環(huán)境應(yīng)用。氧燃料技術(shù)及此技術(shù)的使用揭示于頒發(fā)給格羅斯(Gross)的第6,436,337、6,596,220、6,797,228及6,818,176號(hào)美國(guó)專利中，所有所述專利與本申請(qǐng)案共同擁有且以引用的方式并入本文中。

有利地，由于氧燃料燃燒使用氧而非空氣來(lái)作為氧來(lái)源，因此所產(chǎn)生的煙氣也隨之減少。此外，實(shí)施燃燒使得NOx燃燒產(chǎn)物接近零且?guī)缀跬耆珰w因于燃料生成的氮。也就是說(shuō)，由于將氧而非空氣用作氧來(lái)源，因此存在較小的質(zhì)量流且且無(wú)氮參與NOx的形成。

雖然氧燃料燃燒提供燃料高效及減少的排放物的能量產(chǎn)生，但在所述燃燒工藝期間仍產(chǎn)生相當(dāng)大量的排放物。此外，由于氣體的體積較小(由于使用氧替代空氣)，因此其它污染物的濃度較高。舉例來(lái)說(shuō)，SOx及微粒物質(zhì)的質(zhì)量將不改變，然而由于總體積減小因此所述濃度將上升。

在所屬技術(shù)領(lǐng)域中已知污染控制或移除系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可(舉例來(lái)說(shuō))使用煙氣與下游工藝裝備(例如，沉淀器及洗滌器)之間的緊密接觸來(lái)移除微粒物質(zhì)、包含化合物的硫及包含化合物的汞。其它系統(tǒng)使用對(duì)污染物的一系列壓縮脫吸來(lái)移除污染物并從煙氣流中回收能量。所述系統(tǒng)揭示于頒發(fā)給奧克斯(Ochs)的第6,898,936號(hào)美國(guó)專利中，所述專利以引用的方式并入本文中。

相應(yīng)地，需要使用綜合污染移除來(lái)產(chǎn)生低煙氣體積的燃燒系統(tǒng)。期望所述系統(tǒng)利用已知燃燒及污染控制系統(tǒng)來(lái)結(jié)合污染物產(chǎn)生的減少及所產(chǎn)生的剩余污染物的捕獲來(lái)提供燃料高效的能量產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

一種綜合氧燃料燃燒系統(tǒng)及污染物移除系統(tǒng)減小煙氣體積、去除NOx并捕獲可冷凝氣體。所述系統(tǒng)包括具有爐的燃燒系統(tǒng)，所述爐具有至少一個(gè)燃燒器且經(jīng)配置以充分防止空氣的引入。氧供應(yīng)源以大于21%的預(yù)定純度供應(yīng)氧且碳基燃料供應(yīng)源供應(yīng)碳基燃料。以氧與燃料彼此之間的受控制比例將二者饋送到所述爐內(nèi)。控制燃燒以產(chǎn)生超過(guò)3000℉的火焰溫度及包含CO₂及其它氣體且大致上無(wú)由含非燃料生成氮的燃燒所產(chǎn)生的氣態(tài)化合物的煙氣流。

所述污染物移除系統(tǒng)包括至少一個(gè)直接換熱器，其用于使煙氣與冷卻液體緊密接觸(優(yōu)選為水)，以產(chǎn)生載有污染物的液體流及經(jīng)脫吸的煙氣流。所述系統(tǒng)包括用于接收并壓縮所述經(jīng)脫吸的煙氣流的至少一個(gè)壓縮機(jī)。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括一系列換熱器及壓縮機(jī)以冷卻并壓縮所述煙氣。可將所述煙氣冷卻并壓縮為不可冷凝氣體及可冷凝氣體且可將所述經(jīng)脫吸的煙氣流分離為不可冷凝氣體及可冷凝氣體。將所述可冷凝氣體(大部分為CO₂)冷凝為大致液體狀態(tài)且可將其分隔(sequestered)。所述CO₂部分可經(jīng)再循環(huán)以將固態(tài)燃料(例如，煤)攜載到所述爐內(nèi)。

一種與污染物移除綜合的氧燃料燃燒方法包括：提供爐，其具有至少一個(gè)燃燒器且經(jīng)配置以充分防止空氣的引入；提供氧供應(yīng)源，其以大于21%的預(yù)定純度供應(yīng)氧；及提供碳基燃料供應(yīng)源，其用于供應(yīng)碳基燃料。

將氧或碳基燃料中的任一者或其兩者限定為小于所述化學(xué)計(jì)量比例的5%且控制燃燒以產(chǎn)生超過(guò)3000℉的火焰溫度及包含CO₂及其它氣體且大致上無(wú)由含非燃料生成氮的燃燒所產(chǎn)生的氣態(tài)化合物的煙氣流。

提供包括與壓縮機(jī)成串聯(lián)布置的直接接觸式換熱器的污染物移除系統(tǒng)。使所述煙氣在所述換熱器中與冷卻液體(優(yōu)選為水)緊密接觸以產(chǎn)生載有污染物的液體流及經(jīng)脫吸的煙氣流。將所述經(jīng)脫吸的煙氣流饋送到所述壓縮機(jī)內(nèi)以壓縮所述經(jīng)脫吸的煙氣流。

在一種優(yōu)選方法中，實(shí)施冷卻所述經(jīng)脫吸的煙氣流及壓縮所述經(jīng)冷卻經(jīng)脫吸的煙氣流的步驟以及分隔所述經(jīng)壓縮經(jīng)冷卻經(jīng)脫吸的煙氣流的步驟。

本發(fā)明的目的在于提供一種氧燃料綜合污染物移除及燃燒系統(tǒng)。

該氧燃料綜合污染物移除及燃燒系統(tǒng)包含：