[發(fā)明專利]運(yùn)行氧-燃料鍋爐系統(tǒng)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310393711.5
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103672939A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: O.斯塔爾曼恩;F.K.恩南巴奇;C.布里茨;J.納杰斯;M.J.維特澤爾
• 申請（專利權(quán)）人: 阿爾斯通技術(shù)有限公司
• 主分類號: F23L7/00
• 分類號: F23L7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐晶;林森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧-燃料鍋爐系統(tǒng)和一種運(yùn)行所述系統(tǒng)的方法。本發(fā)明還涉及一種包含此類系統(tǒng)的氧燃料燃燒發(fā)電廠。

背景技術(shù)

在燃燒工廠如發(fā)電廠中燃料如煤、石油、泥煤、廢棄物等的燃燒中，將生成熱的過程氣體，此類過程氣體含二氧化碳CO₂及其他組分。隨著環(huán)境要求的提高，人們已開發(fā)出各種用以從過程氣體去除二氧化碳的工藝。一種這樣的工藝為所謂的氧-燃料工藝。在氧-燃料工藝中，燃料(如上面提到的燃料中之一)在貧氮?dú)怏w的存在下燃燒。由氧氣源提供的氧氣被供給到鍋爐，在其中，氧氣氧化燃料。在氧-燃料燃燒工藝中，產(chǎn)生富二氧化碳的煙氣，該煙氣可用各種CO₂捕集技術(shù)處理以減少二氧化碳向大氣中的排放。

CO₂捕集常包括煙氣的冷卻或壓縮和冷卻來以液體或固體形式從不可冷凝的煙氣組分如N₂和O₂分離CO₂。

在二氧化碳的凈化和分離后，獲得富二氧化碳的流并需要搬運(yùn)，例如通過在罐槽(固定罐槽或是卡車或輪船上的罐槽)中貯存和運(yùn)輸、經(jīng)由管線運(yùn)輸和/或泵送到地下以長期(最終)貯存和礦化。

氧-燃料工藝中使用的不同部件可能不總是在其滿負(fù)荷下使用。鍋爐下游的部件考慮到自鍋爐的輸出而設(shè)計(jì)。同樣，鍋爐上游的部件考慮到鍋爐中需要的輸入而設(shè)計(jì)。氧-燃料工藝中使用的一些裝置因此尺寸過大，因?yàn)檠?燃料工藝不總是始終在滿負(fù)荷下運(yùn)行。

總是需要改善氧-燃料工藝的靈活性。期望找到新的途徑來降低總體能耗、縮減部件的尺寸/容量以及更好地利用氧-燃料工藝中存在的部件。

發(fā)明內(nèi)容

通過使用來自部分過程的熱能并將其送至需要其的其他部分，總體能耗可降低。同樣，通過根據(jù)工藝的負(fù)荷而使用不同的換熱系統(tǒng)，提高此類工藝運(yùn)行中的靈活性。通過在低負(fù)荷期間積聚氧(對于燃料繞少的一種重要的進(jìn)入組分)，工藝可能不需要如同如果要產(chǎn)生系統(tǒng)高負(fù)荷期間所需的全部氧所需那么高的容量的氧氣供給。因此，這提供了減少氧氣供給容量的機(jī)會。另外，使用工藝中可利用的熱能，所需的能量輸入可減少和/或調(diào)節(jié)至一天中能源價(jià)格較低的時(shí)間段以節(jié)約成本。

依賴于負(fù)荷的傳熱系統(tǒng)的組合使得總體能耗降低、工藝的運(yùn)行成本降低并且一些所需裝置的規(guī)模減小。

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種運(yùn)行鍋爐系統(tǒng)的方法，所述鍋爐系統(tǒng)包括其中燃燒氧和燃料流以生成煙氣流的氧燃料鍋爐、為鍋爐產(chǎn)生氧流的氧氣源和用以清潔和壓縮鍋爐中生成的煙氣流的至少一部分以產(chǎn)生包含二氧化碳的加壓流體流的氣體處理單元，所述方法包括：

在蒸發(fā)模式下運(yùn)行鍋爐系統(tǒng)至少一段時(shí)間，其中來自氧氣源的以液體形式的氧流在被引入鍋爐中之前通過自氣體處理單元的二氧化碳的第一流向液體氧流傳遞熱能而被蒸發(fā)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述方法還包括在冷凝模式下運(yùn)行鍋爐系統(tǒng)至少一段時(shí)間，其中來自氧氣源的氣態(tài)氧流在被送至液體氧貯存單元之前通過自氣態(tài)氧流向氣體處理單元的二氧化碳的第二流傳遞熱能而被冷凝。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述方法還包括在冷凝模式下自氣態(tài)氧向來自氣體處理單元(45)的以加壓二氧化碳流(34)形式的二氧化碳的第二流傳遞熱能，其中在熱能傳遞之前使得所述加壓二氧化碳膨脹。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述方法還包括：確定鍋爐系統(tǒng)是在第一負(fù)荷下還是在第二負(fù)荷下運(yùn)行，其中第二負(fù)荷為比第一負(fù)荷低的負(fù)荷；當(dāng)鍋爐系統(tǒng)在第一負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，控制鍋爐系統(tǒng)以在蒸發(fā)模式下運(yùn)行；而當(dāng)鍋爐系統(tǒng)在第二負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，控制鍋爐系統(tǒng)以停止在蒸發(fā)模式下運(yùn)行。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述方法還包括：確定鍋爐系統(tǒng)是在第三負(fù)荷下還是在第四負(fù)荷下運(yùn)行，其中第四負(fù)荷為比第三負(fù)荷低的負(fù)荷；當(dāng)鍋爐系統(tǒng)在第四負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，控制鍋爐系統(tǒng)以在冷凝模式下運(yùn)行；而當(dāng)鍋爐系統(tǒng)在第三負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，控制鍋爐系統(tǒng)以停止在冷凝模式下運(yùn)行，其中當(dāng)鍋爐系統(tǒng)在第四負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，液體氧的存量將累積。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，第四負(fù)荷為比第一負(fù)荷低的負(fù)荷。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述方法還包括控制鍋爐系統(tǒng)以避免，至少對于一段時(shí)間，同時(shí)在蒸發(fā)模式和冷凝模式下運(yùn)行，其中當(dāng)在第四負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)液體氧的存量將在冷凝模式下累積，而當(dāng)在第一負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，所述液體氧的存量將在蒸發(fā)模式下蒸發(fā)以用于鍋爐中，其中第四負(fù)荷為比第一負(fù)荷低的負(fù)荷。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述方法包括中間傳熱流體，其在蒸發(fā)模式下采用以自二氧化碳流向液體氧流傳熱。