[發(fā)明專(zhuān)利]用于改裝燃燒器前部并將第二燃料注入通用爐中的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380042144.7
• 申請(qǐng)日: 2013-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104769384A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·L·阿貝塔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 能量與控制解決方案股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F28G1/12
• 分類(lèi)號(hào): F28G1/12;F28G9/00;F22B37/52
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 胡曉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)的主題在總體上可以涉及便于將包括液體和氣體燃料在內(nèi)的多種化合物注入通用爐中的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。

背景技術(shù)

通用爐出于不同的目的被應(yīng)用于多種行業(yè)。在這些不同行業(yè)中有許多共同點(diǎn)，其中就包括燃料燃燒產(chǎn)生的副產(chǎn)物的處理。這些副產(chǎn)物會(huì)降低通用爐的效率并且還會(huì)帶來(lái)其它污染問(wèn)題。

在一個(gè)例子中，應(yīng)用于不同類(lèi)型的鍋爐中的煤粉在燃燒室中進(jìn)行燃燒。產(chǎn)生的高溫氣態(tài)燃燒產(chǎn)物在由煙囪排出之前按照不同的路徑將熱量傳遞給蒸汽、水和燃燒空氣。鍋爐主要由諸如過(guò)熱管、水冷壁、不同的大直徑集管和大的鼓筒這些類(lèi)似圓柱體的內(nèi)連接部件互連而成。水和蒸汽通常通過(guò)自然對(duì)流的方式在上述部件中進(jìn)行循環(huán)，蒸汽最終儲(chǔ)存于鼓筒上部以備排出使用。水/蒸汽管路幾乎完全覆蓋通道壁，使它們有效地將熱量傳遞到水/蒸汽中。隨著煤的燃燒，煤灰和/或其它燃燒產(chǎn)物在管路中積聚。

目前吹灰器可以在清除這些積聚物方面提供幫助。吹灰器是用來(lái)周期性地即時(shí)清理煤灰和結(jié)渣的機(jī)械設(shè)備。它們通過(guò)噴嘴引導(dǎo)壓力流體進(jìn)入在鍋爐表面積聚的煤灰或煙塵以清除這些積聚物，并且維持換熱器的高效換熱。由燃燒產(chǎn)生的煤灰或煙塵積聚在管外表面上。為了維持向由通用爐加熱的水/蒸汽中傳遞的熱量，對(duì)燃料的需求便會(huì)相應(yīng)增加。與增加燃料相伴的是積聚的燃料燃燒副產(chǎn)物的增加和由于過(guò)熱而增大的導(dǎo)致管路失效的幾率。上述問(wèn)題最終會(huì)導(dǎo)致?tīng)t為了維修而停機(jī)。這一切都可以通過(guò)吹灰來(lái)避免。定期吹灰會(huì)節(jié)省燃料并減少鍋爐停機(jī)時(shí)間。換言之，就是可以使蒸汽在更長(zhǎng)的時(shí)間里維持恒定參數(shù)。目前吹灰器類(lèi)型眾多，其中包括但不限于壁式吹灰器、長(zhǎng)伸縮式吹灰器、回轉(zhuǎn)式吹灰器、螺旋吹灰器和耙式吹灰器。理想條件下，這些煙灰會(huì)通過(guò)吹灰器輸送的壓力流體(典型的如空氣、飽和蒸汽或過(guò)熱蒸汽)從管表面清除。然而，在非理想條件下，由于達(dá)到熔解溫度，這些煙塵會(huì)熔化并造成結(jié)渣。吹灰器在清除結(jié)渣方面效果并不明顯。

結(jié)渣形成的主要問(wèn)題在于它們會(huì)隔離元件，因此爐必須要燃燒到更高的溫度才能使水產(chǎn)生同樣溫升。燃煤鍋爐的換熱表面上過(guò)多的煙塵沉積會(huì)降低換熱效率，在極端情況下鍋爐還會(huì)因?yàn)闊焿m相關(guān)的問(wèn)題停機(jī)。與結(jié)渣伴隨而來(lái)的是由于發(fā)電量的降低和設(shè)備維護(hù)造成的全面拖累實(shí)體工業(yè)。

不斷變化的電力市場(chǎng)和政治壓力已經(jīng)推動(dòng)了除煤以外的燃料的使用。例如天然氣、生物燃料、共燒燃料等的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。上述因素導(dǎo)致燃煤電站在非正常的負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)。這些運(yùn)行上的變化已經(jīng)改變了鍋爐結(jié)渣的影響。和煤一起燃燒的其它燃料，尤其是生物燃料對(duì)通用爐的運(yùn)行帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。這些備用燃料燃燒產(chǎn)生的灰塵中的化學(xué)成分通常與煤燃燒后產(chǎn)生的灰塵中的化學(xué)成分非常不同并產(chǎn)生了嚴(yán)重的問(wèn)題。煤結(jié)渣的趨勢(shì)依賴(lài)于它的組分。鍋爐運(yùn)行條件和燃料化學(xué)組分的復(fù)雜作用使得結(jié)渣的預(yù)判更加困難。而且，對(duì)燃煤電站與日俱增的減排壓力推動(dòng)了發(fā)展用于減少影響煤灰結(jié)渣的特殊污染物的科技。當(dāng)前，通過(guò)使用高溫高壓蒸汽來(lái)設(shè)計(jì)的高效燃燒煤粉的電站也存在煤灰結(jié)渣和污染帶來(lái)的進(jìn)一步的挑戰(zhàn)。

除采用吹灰器清灰以外的多種方法都在使用。例如在一些電站，工程師向爐內(nèi)開(kāi)槍來(lái)使管上的結(jié)渣掉落。其它方法需要將爐中的管路拆除來(lái)處理結(jié)渣的問(wèn)題。其它方法包括一種這樣的專(zhuān)用系統(tǒng)，即該專(zhuān)用系統(tǒng)定位成通達(dá)燃料氣體，由此通過(guò)使用專(zhuān)用壓力源(例如，不同于運(yùn)行吹灰器的設(shè)備所使用的壓力源)迫使流體進(jìn)入供給管，該供給管將該流體與來(lái)自于噴霧嘴的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行混合。然后，將流體和化學(xué)物質(zhì)噴射進(jìn)入燃?xì)庹羝淇梢栽试S與由結(jié)渣影響的區(qū)域直接接觸。然而，這種方法需要將大量的化學(xué)物質(zhì)倒入燃料氣體中，如果可以理解當(dāng)爐內(nèi)的流體動(dòng)力不斷變化時(shí)，這個(gè)倒入過(guò)程將會(huì)很艱難。例如，各管之間的結(jié)渣堆積會(huì)使燃料氣體重定向成離開(kāi)這些管從而使結(jié)渣不能吸收到化學(xué)物質(zhì)。并且，用于將化學(xué)物質(zhì)從專(zhuān)用系統(tǒng)導(dǎo)入通用爐的專(zhuān)用設(shè)備和特殊通路會(huì)使成本顯著增加。因此，這項(xiàng)技術(shù)并不令人滿(mǎn)意。

在處理副產(chǎn)物向環(huán)境釋放(污染)的問(wèn)題上，與通用爐相聯(lián)系的多種系統(tǒng)在副產(chǎn)物釋放前已經(jīng)進(jìn)行過(guò)處理。然而，之后一直在尋找更好的對(duì)這些副產(chǎn)物進(jìn)行化學(xué)處理的方法。為了遵從氣候變化驅(qū)動(dòng)需求，幾乎肯定要求新的通用爐在利于碳捕捉和儲(chǔ)存的情況下運(yùn)行。雖然此類(lèi)需求一直在為了滿(mǎn)足關(guān)于燃煤鍋爐的應(yīng)用，但是它們也可以適用于其它類(lèi)型的燃料。

雖然通用爐的問(wèn)題和限制很明確，但仍有解決方案。存在于通用爐中的某些化合物通過(guò)實(shí)驗(yàn)并最終會(huì)具有改善的解決結(jié)渣和污染的能力。而具體化合物全面地根據(jù)燃料的化學(xué)性質(zhì)及要解決的問(wèn)題而變化，有一個(gè)共同的問(wèn)題，就是沒(méi)有將化合物注入到爐中目標(biāo)點(diǎn)位的合理的輸送機(jī)制。