CN103216844A - 燃烧和综合污染移除的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种燃烧和综合污染移除的方法及装置。该装置包括燃烧系统、氧供应源、碳基燃料供应源、馈送构件、控制构件及污染物移除系统。采用本发明的装置或方法可以获得较高的燃烧效率。

Description

燃烧和综合污染移除的方法及装置
本申请是申请日为2006年12月27日，申请号为200680052837.4，发明名称为“使用综合污染控制的氧燃料燃烧”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及综合氧燃料燃烧及污染控制系统。更特定来说，本发明涉及具有综合污染控制以有效地将来自燃烧源的排放物降低到接近零的氧燃料燃烧系统。
背景技术
所属技术领域中已知氧燃料燃烧系统。所述系统以接近化学计量的比例且以高火焰温度使用大致上纯氧与燃料进行燃烧以用于高效能量产生。氧燃料系统用于锅炉以产生用于发电的蒸汽且用于工业环境中，例如在铝再生中将铝熔化以进行重铸。还涵盖氧燃料燃烧可用于废物焚化以及其它工业及环境应用。氧燃料技术及此技术的使用揭示于颁发给格罗斯(Gross)的第6,436,337、6,596,220、6,797,228及6,818,176号美国专利中，所有所述专利与本申请案共同拥有且以引用的方式并入本文中。
有利地，由于氧燃料燃烧使用氧而非空气来作为氧来源，因此所产生的烟气也随之减少。此外，实施燃烧使得NOx燃烧产物接近零且几乎完全归因于燃料生成的氮。也就是说，由于将氧而非空气用作氧来源，因此存在较小的质量流且且无氮参与NOx的形成。
虽然氧燃料燃烧提供燃料高效及减少的排放物的能量产生，但在所述燃烧工艺期间仍产生相当大量的排放物。此外，由于气体的体积较小(由于使用氧替代空气)，因此其它污染物的浓度较高。举例来说，SOx及微粒物质的质量将不改变，然而由于总体积减小因此所述浓度将上升。
在所属技术领域中已知污染控制或移除系统。这些系统可(举例来说)使用烟气与下游工艺装备(例如，沉淀器及洗涤器)之间的紧密接触来移除微粒物质、包含化合物的硫及包含化合物的汞。其它系统使用对污染物的一系列压缩脱吸来移除污染物并从烟气流中回收能量。所述系统揭示于颁发给奥克斯(Ochs)的第6,898,936号美国专利中，所述专利以引用的方式并入本文中。
相应地，需要使用综合污染移除来产生低烟气体积的燃烧系统。期望所述系统利用已知燃烧及污染控制系统来结合污染物产生的减少及所产生的剩余污染物的捕获来提供燃料高效的能量产生。
发明内容
一种综合氧燃料燃烧系统及污染物移除系统减小烟气体积、去除NOx并捕获可冷凝气体。所述系统包括具有炉的燃烧系统，所述炉具有至少一个燃烧器且经配置以充分防止空气的引入。氧供应源以大于21%的预定纯度供应氧且碳基燃料供应源供应碳基燃料。以氧与燃料彼此之间的受控制比例将二者馈送到所述炉内。控制燃烧以产生超过3000℉的火焰温度及包含CO2及其它气体且大致上无由含非燃料生成氮的燃烧所产生的气态化合物的烟气流。
所述污染物移除系统包括至少一个直接换热器，其用于使烟气与冷却液体紧密接触(优选为水)，以产生载有污染物的液体流及经脱吸的烟气流。所述系统包括用于接收并压缩所述经脱吸的烟气流的至少一个压缩机。
优选地，所述系统包括一系列换热器及压缩机以冷却并压缩所述烟气。可将所述烟气冷却并压缩为不可冷凝气体及可冷凝气体且可将所述经脱吸的烟气流分离为不可冷凝气体及可冷凝气体。将所述可冷凝气体(大部分为CO2)冷凝为大致液体状态且可将其分隔(sequestered)。所述CO2部分可经再循环以将固态燃料(例如，煤)携载到所述炉内。
一种与污染物移除综合的氧燃料燃烧方法包括：提供炉，其具有至少一个燃烧器且经配置以充分防止空气的引入；提供氧供应源，其以大于21%的预定纯度供应氧；及提供碳基燃料供应源，其用于供应碳基燃料。
将氧或碳基燃料中的任一者或其两者限定为小于所述化学计量比例的5%且控制燃烧以产生超过3000℉的火焰温度及包含CO2及其它气体且大致上无由含非燃料生成氮的燃烧所产生的气态化合物的烟气流。
提供包括与压缩机成串联布置的直接接触式换热器的污染物移除系统。使所述烟气在所述换热器中与冷却液体(优选为水)紧密接触以产生载有污染物的液体流及经脱吸的烟气流。将所述经脱吸的烟气流馈送到所述压缩机内以压缩所述经脱吸的烟气流。
在一种优选方法中，实施冷却所述经脱吸的烟气流及压缩所述经冷却经脱吸的烟气流的步骤以及分隔所述经压缩经冷却经脱吸的烟气流的步骤。
本发明的目的在于提供一种氧燃料综合污染物移除及燃烧系统。
该氧燃料综合污染物移除及燃烧系统包含：
燃烧系统，其包括：炉，其具有至少一个燃烧器且经配置以大致防止空气的引入；氧供应源，其用于以大于21%的预定纯度供应氧；碳基燃料供应源，其用于供应碳基燃料；馈送构件，其用于以所述氧与所述碳基燃料彼此之间的受控制比例将二者馈送到所述炉内；控制构件，其用于控制所述碳基燃料的燃烧以产生超过3000℉的火焰温度及包含CO2及其它气体且大致上无由含非燃料生成氮的燃烧所产生的气态化合物的烟气流；及
污染物移除系统，其用于从所述燃烧系统接收烟气，并且将多种污染物的移除合并为单个工艺，所述污染物移除系统包括：
至少一个直接接触式换热器，其用于使所述烟气与冷却液体紧密接触以产生载有污染物的液体流及经脱吸的烟气流，所述载有污染物的液体流包括可溶污染物和夹带的微粒物质，所述经脱吸的烟气流包含可冷凝和不可冷凝气体；
第一排出口，其用于排放所述载有污染物的液体流；
至少一压缩阶段，其用于接收并压缩来自所述直接接触式换热器的所述经脱吸的烟气流；
冷凝器，其用于接收来自最后压缩阶段的经压缩烟气流，且冷凝所述烟气流中任何包括CO2的可冷凝气体，以使液化的CO2和任何其他可冷凝气体能从所述经压缩烟气流中移除；
第二排出口，其用于排放主要是液化的CO2；和
汞过滤器，其用于在剩余烟气被释放到大气中之前，自所述冷凝器中接收不可冷凝气体。
本发明的另一目的在于提供一种氧燃料燃烧系统。
该氧燃料燃烧系统包含：
燃烧系统，其具有：炉，其具有大致上无来自外部环境的内泄漏的受控制环境，且经配置以大致防止空气的引入；氧化剂供应源，其用于供应具有预定纯度的氧；及碳基燃料供应源，其用于供应碳基燃料，且包括：馈送构件，其用于将所述氧与所述碳基燃料以一比例馈送到所述炉内，所述比例被限定为所述氧或所述碳基燃料任一者的超出量小于构成彼此之间的化学计量比例的所述氧或所述碳基燃料的量的5%；及控制构件，其用于控制所述碳基燃料的燃烧以从所述炉中产生大致上不具有由含氮燃烧所产生的来自所述氧化剂的气态化合物的烟气流；及
污染物移除系统，其用于在单个工艺中移除多种污染物，所述污染物移除系统包括：至少一个直接接触式换热器，其用于使所述烟气流与冷却液体紧密接触以产生载有污染物的液体流及经脱吸的烟气流，所述载有污染物的液体流包括可溶污染物和夹带的微粒物质，且排放所述载有污染物的流并引导所述经脱吸的烟气流进入至少一压缩机以压缩所述经脱吸的烟气流从而自所述经脱吸的烟气流中移除包含CO2的可冷凝气体，并在所有剩余烟气被释放到大气中前通过汞过滤器过滤不可冷凝气体。
本发明的又一目的在于提供一种燃烧及综合污染物移除方法。
该方法包含以下步骤：
提供具有至少一个燃烧器且经配置以大致上防止空气引入的炉；
提供用于以大于21%的预定纯度供应氧的氧供应源；
提供用于供应碳基燃料的碳基燃料供应源；
将所述氧与所述碳基燃料以一比例馈送到所述炉内，所述比例被限定为所述氧或所述碳基燃料任一者的超出量小于构成彼此之间的化学计量比例的所述氧或所述碳基燃料的量的5%；
控制所述碳基燃料的燃烧以产生超过3000℉的火焰温度及包含CO2及其它气体且大致上无由含非燃料生成氮的燃烧所产生的气态化合物的烟气流；
在将所述烟气排放到大气中以前，在单个工艺中移除多种污染物，所述多种污染物包括可溶污染物和夹带的微粒物质和可冷凝气体和不可冷凝气体，其包括以下步骤：
在换热器中使所述烟气与冷却液体紧密接触以产生载有污染物的液体流及经脱吸的烟气流，所述载有污染物的液体流包括可溶污染物和夹带的微粒物质；
排出所述载有污染物的液体流；
将所述经脱吸的烟气流馈送到一个或一个以上的压缩机以压缩所述经脱吸的烟气流从而将包括CO2的可冷凝气体与不可冷凝气体分离；
冷凝包括CO2的所述可冷凝气体；
排出由所述可冷凝气体被冷凝后形成的冷凝液；和
在向大气中释放所有剩余烟气前通过汞过滤器过滤所述不可冷凝气体。
本发明的又一目的在于提供一种氧燃料综合污染物移除及燃烧系统
该氧燃料综合污染物移除及燃烧系统包含：
燃烧系统，其包括：炉，其具有至少一个燃烧器且经配置以大致上防止空气的引入；氧供应源，其用于以大于21%的预定纯度供应氧；碳基燃料供应源，其用于供应碳基燃料；馈送构件，其用于以所述氧与所述碳基燃料彼此之间的受控制比例将二者馈送到所述炉内；控制构件，其用于控制所述碳基燃料的燃烧以产生所需的火焰温度及包含CO2及其它气体且大致上无由含非燃料生成氮的燃烧所产生的气态化合物的烟气流；及
污染物移除系统，其用于在单个工艺中移除多种污染物，所述污染物移除系统包括：至少一个直接接触式换热器，其用于使所述烟气与冷却液体紧密接触以产生载有污染物的液体流及经脱吸的烟气流，所述载有污染物的液体流包括可溶污染物和夹带的微粒物质，且排放所述载有污染物的流并引导所述经脱吸的烟气流进入至少一压缩机以压缩所述经脱吸的烟气流从而自所述经脱吸的烟气流中移除包含CO2的可冷凝气体，并在所有剩余烟气被释放到大气中前通过汞过滤器过滤所述不可冷凝气体。
本发明的再一目的在于提供一种具有综合污染移除系统的氧-化石燃料燃烧系统。
该具有综合污染移除系统的氧-化石燃料燃烧系统包含：
燃烧系统，其具有：炉，其具有大致上无来自外部环境的内泄漏的受控制环境，且经配置以大致上防止空气的引入；氧化剂供应源，其用于供应具有预定纯度的氧；碳基燃料供应源，其用于供应碳基燃料且包括：馈送构件，其用于将所述氧与所述碳基燃料以一比例馈送到所述炉内，所述比例被限定为所述氧或所述碳基燃料任一者的超出量小于构成彼此之间的化学计量比例的所述氧或所述碳基燃料的量的5%，燃烧产物的再循环有助于供应碳基燃料并改善热传送性质；及控制构件，其用于控制所述碳基燃料的燃烧以从所述炉中产生具有由含低氮的燃烧所产生的来自所述氧化剂的气态化合物的烟气流；及
综合污染物移除系统，其用于在单个工艺中移除多种污染物，所述污染移除系统包括：至少一个直接接触式换热器，其用于使所述烟气流与冷却液体紧密接触以产生载有污染物的液体流及经脱吸的烟气流，所述载有污染物的液体流包括可溶污染物和夹带的微粒物质且排放所述载有污染物的流并引导所述经脱吸的烟气流进入至少一压缩机以压缩所述经脱吸的烟气流从而自所述经脱吸的烟气流中移除包含CO2的可冷凝气体，并在所有剩余烟气被释放到大气中前通过汞过滤器过滤所述不可冷凝气体。
依据以下详细说明并将明了本发明的这些及其它特征及优点。
附图说明
在阅读以下详细说明及附图之后，所属技术领域的技术人员将更容易地明了本发明的益处及优点，附图中：
图1是经装配以测试本发明的原理的综合氧燃料燃烧及污染物移除系统的流程图。
具体实施方式
虽然本发明容许各种形式的实施例，但图式中显示且将在下文中说明当前优选实施例，其中应了解，应将本揭示内容视为本发明的范例而非既定将本发明限定为所图解说明的具体实施例。应进一步了解，本说明书的本部分的标题(即，“本发明的详细说明”)与美国专利办公室的要求有关，而并非暗示也不应推断为限定本文所揭示的标的物。
如颁发给格罗斯的上述专利所论述，氧燃料燃烧系统大致上使用纯氧结合燃料源以高效、对环境无害的方式通过产生火焰(即，燃烧)来产生热量。可使用浓度为约85%至约99%的氧(其由氧化剂供应)，然而，优选地使氧的浓度(即，氧供应纯度)尽可能地高。
在所述系统中，以化学计量比例将高纯度的氧连同燃料源馈送到炉中的燃烧器内。将所述氧及燃料点燃以释放存储在所述燃料中的能量。出于本揭示内容的目的，提及炉应在广义上理解为包括燃烧化石(碳基)燃料的任何工业或商业热产生器。举例来说，用于发电的水冷壁式锅炉以及用于工业应用的直接加热炉均涵盖其中以使用所述氧燃料燃烧系统。在优选系统中，氧浓度或纯度与实际用于降低温室气体产生的氧浓度或纯度一样高。
本发明涵盖大致上可使用任何燃料源。举例来说，可将氧连同天然气馈送到炉中以进行燃烧。所涵盖的其它燃料源包括油(其包括精炼油以及废油)、木材、煤、煤粉、废物(垃圾废料)、动物粪便及产物及类似物。所属技术领域的技术人员将认识到可与本氧燃料系统一起使用的无数种燃料源。
与使用空气作为氧化剂来供应氧而非使用大致上纯氧来进行燃烧的常规燃烧工艺相比，所述氧燃料系统具有大大降低的总流量生产量。在燃烧中使用空气的氧成分(约21%)，而剩余成分(主要是氮)被加热且从所述炉中排出。此外，本工艺使用与所述燃料成化学计量比例的氧。也就是说，馈送与所述燃料成比例的充足的氧以确保所述燃料的完全燃烧。因此，无“过量”的氧被馈送到所述燃烧系统内。
使用所述氧燃料燃烧系统可实现许多优点及益处。除效率的提高(或相反，降低的燃料消耗产生相等量的能量)以外，由于气体的输入的减少，烟气的体积存在显著降低。基于使用空气(其是21%的氧)与使用纯氧之间的差异，与常规馈送空气的燃烧系统相比，使用氧燃料燃烧系统的体积流速约为五分之一(1/5)。此外，由于没有能量被与未燃烧相关的材料(例如，过量的氧或氮)吸收，因此更多的能量可用于基础工艺。
有利地，气体体积的降低(且因此烟气体积降低)还延长所述气体在所述炉或锅炉中的驻留时间以为热传送提供额外机会。
由于总烟气体积如此显著地降低，因此现在可在大规模工业及发电环境中使用否则将不可用或将不切实际的高效下游处理。
相应地，本发明结合多种污染物的移除(通过H2O及CO2与夹带微粒的综合冷凝及包括SO2的其它污染物的分解及冷凝)使用氧燃料燃烧。所述污染物移除系统及方法揭示于颁发给Ochs等人的上述专利中。
将污染物的移除合并为一个工艺具有降低成本且降低用于操作所述系统的功率要求的潜力。包括氧及氩的不可冷凝燃烧产物可出现在燃烧产物中。虽然以化学计量或以非常接近的化学计量(优选地在化学计量的5%以内)来操作所述氧燃料燃烧系统，但氧可出现在所述烟气中。氩可来自空气分离工艺(残留在所产生的氧中)。某些相对少量的氮也可因燃料生成或因空气内泄漏而出现在基础工艺装备中。
可冷凝蒸汽(例如，H2O、CO2、SOx及虽然极少量的NOx)在所述燃烧工艺中产生且是冷凝的目标。当在本发明中提及燃烧产物时，假设这些可冷凝蒸汽及不可冷凝气体以及微粒及其它污染物出现。
所述系统的污染物控制部分还可完成能量从来自具有化石燃料燃烧室(例如，锅炉、炉、燃烧涡轮或类似物)、压缩机、涡轮、换热器及氧来源(其可以是空气分离单元)的化石燃料电厂的燃烧产物的补救及回收。所属技术领域的技术人员将了解并理解提及(举例来说)压缩机包括一个以上压缩机。
所述化石燃料电厂燃烧产物可包括：不可冷凝气体，例如氧及氩；可冷凝蒸汽，例如水蒸汽及酸性气体，例如SOx(再次，虽然极少量NOx)；及CO2及污染物，例如微粒及汞。所述污染物移除及分隔工艺包括通过将所述燃烧产物冷却及/或压缩到低于某些或所有所述可冷凝蒸汽的露点以下的温度/压力组合来改变所述燃烧产物的温度及/或压力。
实施此工艺以冷凝液体，所述液体使某些酸性气体溶解及/或夹带其中及/或直接冷凝来自所述燃烧产物的酸性气体(例如，CO2及SO2)。实施此工艺以进一步溶解某些所述污染物，从而回收所述燃烧产物。在本揭示内容的上下文中，溶解意指夹带及/或溶解。
以可冷凝蒸汽及酸性气体的冷凝及分离，通过一个或一个以上冷凝及/或压缩步骤重复此工艺。还可完成潜在及/或显热汽化形式的热量的回收。所述冷凝通过降低质量及温度来减少连续压缩所需要的能量，直到经部分补救的烟气含有极少的CO2、SO2及H2O。其后将剩余烟气发送到排出口。
所述化石燃料可以是那些上述燃料中的任一者。在某些情况下，所述污染物将包括细小的微粒物质及/或重金属(例如，汞)及其它金属(例如，钒)。
本发明还涉及一种在烟气再循环及污染物移除期间应用能量节约技术的方法，使得发电系统的效率可得到充分改善。举例来说，在不具有能量回收的亚临界粉煤(PC)系统的情况下，所述性能可从38.3%的热效率(对于不具有CO2移除的现代系统)降到20.0%(对于具有CO2移除但无能量回收的系统)。当模型设计中包括能量回收时，根据本发明的一个实施例的系统可以29.6%(具有CO2移除)运行，预期将实现更高的效率。具有综合污染控制的本氧燃料燃烧适用于新构造、增容改造及改装。
在使用本氧燃料及IPR工艺的实例性系统中，预测如在下表中所说明的烟气。所述烟气将从所述燃烧区或炉区域排出，其中其将穿过用于大微粒移除的旋风除尘器/布袋除尘器或静电沉淀器。然后，所述燃烧气体穿过直接接触式换热器(DCHX)。在此单元中，所述烟气与冷却器液体接触。此冷却步骤允许所述蒸汽冷凝。所述步骤还允许溶解所夹带的可溶污染物及细小颗粒。
从所述第一列排出的气体现在更清洁且大致不含有污染物。这些气体被压缩且可继续进入连续的DCHX及压缩步骤。使用最后压缩及换热步骤来将氧、氩及氮(极少量)从CO2分离出来。还使用汞捕集器来在释放到大气中之前移除气态汞。
下表显示本氧燃料燃烧及IPR系统与常规以空气为燃料的燃烧工艺的比较的所期望结果。如所述结果显示，由于从所述输入流中去除了氮，开始时所述氧燃料燃烧系统中的烟气的体积较小。在本系统中，IPR用于通过连续压缩及冷却阶段来进一步减小体积及气流。当所述烟气前进穿过经组合的工艺时，最终产物是所捕获的用于分隔的CO2。
Figure BDA00002979545000071
Figure BDA00002979545000081
表1-经IPR处理的氧燃料燃烧产物与来自常规燃煤锅炉的产物的性质及成分比较
从表1的数据可看出，由于连续的压缩及冷却阶段，所述燃烧产物的体积显著地降低。结果是捕获到CO2及随后分隔，此是最终目标。因此，可存储所得CO2或将其用于(举例来说)化学或工业应用中。
构造测试系统10以确定关于结合CO2分隔及污染物移除的氧燃料燃烧的实际结果。所述测试系统的示意图图解说明于图1中。系统10包括氧燃料燃烧室12，其具有煤进料口14(其中CO2作为载体气体16)及氧进料口18。煤被以27lbs/小时(pph)的速率馈送，由CO2以40pph的速率携载，且以52pph的速率馈送氧。由于系统10是测试系统而非商业或工业系统(举例来说，用于发电的商业锅炉)，因此用冷却水来冷却燃烧室12以用作吸能/吸热器。
燃烧室排出物20流到旋风除尘器/布袋除尘器22，在此处以约1pph的速率移除灰烬(如在24处)。在灰烬移除24之后，约118pph的燃烧气体残留在排出温度(其低于约300°F)的烟气流26中。
然后，将剩余烟气26馈送至直接接触式换热器28(第一换热器)。将水(在30处指示)直接喷入热的烟气流26中。所述冷却水使某些所述热水蒸汽冷凝且进一步移除可溶污染物及夹带的微粒物质(参见32处的排放)。约13pph的水蒸汽在第一换热器28中冷凝——以约105pph的速率呈现剩余的烟气34。
在从第一换热器28排出之后，将剩余气体34馈送到第一、低压压缩机36内(以约等于大气的进口压力)且以约175lbs/平方英寸(表压)(psig)的压力从压缩机36排出。作为所述压缩阶段的结果，气体38的温度上升。然后，将所述剩余烟气馈送到第二直接接触式换热器40内，使所述剩余烟气在所述第二直接接触式换热器40中与冷却水流紧密接触(如在42处)。排出流44释放额外约4pph的水且因此具有约101pph的排出排出物/烟气44流速。
在第二换热器40之后，在第二压缩机46处将烟气44进一步压缩为约250psig。虽然所述第二压缩阶段导致温度上升，但我们在测试期间确定第三换热步骤是不必要的。然而，将理解，在较大规模的操作中，所述额外换热/冷却阶段可能是必要的。
然后，在第三压缩机48处对剩余烟气50实施第三压缩阶段以将排出气体流52的压力提高到约680psig。再次，我们确定，虽然所述气体的温度上升，但由于经由携载所述气体的管道系统的到周围环境的丢失足以降低所述气体的温度，因此主动或直接冷却是没有必要的。
在最后压缩机52处实施对所述气体的最后压缩以将所述气体的压力提高到约2000psig。在所述最后压缩阶段之后，将剩余气体56馈送到换热器58(所述最后的换热器)内，在所述换热器中，所述流56的温度降到所述气体的露点以下且因此所述气体的冷凝开始。抽取并分隔所述冷凝物(如在60处)，其主要是液化的CO2(以80pph的速率)。在此情况下，将CO2装瓶并保留。
将包括少量CO2的不可冷凝气体(如在62处)穿过汞过滤器64且随后将其抽入蓄积器66内。蓄积器66提供对系统流速控制的弹性。将来自蓄积器66的排出物68排放到大气中。来自蓄积器66的流速(从整个系统标准化为稳定状态)为约21pph。
所属技术领域的技术人员将理解，上文所呈现的实例性系统10是用于测试及验证用途且可以且可能会改变所述压缩及冷却阶段的数量及位置以适应特定的所需设计及/或结果。此外，各种化学注入点70、过滤器72、旁路74及类似物也可并入系统10中，且相应地，所有所述改变归属于本发明的范围及精神。
由于具有IPR的本氧燃料燃烧系统的所规划燃料节约及其它效率提高，使得预期此经组合工艺的成本将与当前燃烧技术具有竞争性。另外，对新规章要求的展望致使电厂设计者回到用于移除污染物的常规方法，所述方法将仅用于改善此方法背后的经济。
将理解在许多工业及发电应用中使用具有IPR的氧燃料燃烧系统可在相等的能量输出及热量产生的前提下提供降低的燃料消耗。燃料消耗的降低、连同对燃料的高效使用(即，高效燃烧)及综合IPR提供总操作成本的显著降低及其它排出物/烟气的降低及分隔的排放物。
由于可使用多种多样的工业燃料(例如，煤、天然气、各种油(加热及废油)、木材及其它再生废物)，连同用以产生氧的各种方法(当前的及所提议的)，所属技术领域的技术人员将认识到本燃烧系统关于商业及工业可应用性的巨大潜力。可基于可应用性、经济因素及环境考虑来做出燃料选择。因此，并未规定任一燃料；而是无数种，且事实上，所有碳基燃料均与本系统兼容。相应地，综合IPR系统的微粒移除阶段可变化。
至于用于氧燃料燃烧器(燃烧系统)的氧的供应源，存在许多用于以高纯度水平产生氧的可接受技术，例如低温、膜系统、吸收单元、水解及类似技术。所有所述燃料使用及氧供应源归属于本发明的范围。
一般来说，使用优于当前或传统空气燃料系统的燃烧氧燃料的燃烧在许多领域中提供显著优点。首先是以精确的化学计量水平运作而不受燃烧包封中的氮的妨碍的能力。此允许燃料使用的较高效率，同时在燃烧应用中大大降低NOx水平。显著地，实现相同水平的能量输出需要更少的燃料，此又降低总的操作成本。使用较少的燃料来释放相同的能量输出导致排放物的自然降低。燃料节约及较少的排放物仅是本系统所提供的益处中的两者。结合所述综合污染物移除(IPR)系统，本氧燃料IPR系统提供远远高于已知系统水平的效率及污染控制。
预期将燃烧室(例如，锅炉)设计在具有综合IPR的氧燃料燃烧系统周围以充分利用这些系统的益处。还预期，对现存装备的改装或修改也将向操作者(例如，效用)及环境两者提供这些益处中的许多益处。
在本揭示内容中，应将词语“一”视为包括单数及复数两者。相反，对复数用语的任一提及应在恰当时包括单数。
从以上所述将看到，可在不背离本发明的新颖概念的真实精神及范围的情况下实行众多修改及变更。应了解，并不打算或不应推测相对于所图解说明的具体实施例的限定。本揭示内容既定通过随附权利要求书来涵盖归属于所述权利要求书的范围内的所有所述修改。

Claims (11)

1.一种氧燃料综合污染物移除及燃烧系统，其包含：
燃烧系统，其包括炉，所述炉具有至少一个燃烧器且经配置以大致防止空气的引入；
氧供应源，其用于以大于21%的预定纯度供应氧；
碳基燃料供应源，其用于供应碳基燃料；
馈送构件，其用于以所述氧与所述碳基燃料彼此之间的受控制比例将二者馈送到所述炉内；
控制构件，其用于控制所述碳基燃料的燃烧以产生超过1650℃的火焰温度及包含CO2及燃烧产生的气态化合物且大致上无非燃料生成的氮化合物的烟气流；及
污染物移除系统，其用于接受所述烟气流，所述污染物移除系统包括：至少一个直接接触式换热器，其用于使所述烟气与冷却液体紧密接触以产生载有污染物的液体流及经脱吸的烟气流，以及多个压缩机，其用于接受并相继压缩所述经脱吸的烟气流从而自其它燃烧产物中分离CO2。
2.如权利要求1所述的综合燃烧系统，其中所述冷却液体是水。
3.如权利要求1所述的综合燃烧系统，其进一步包括至少一个压缩机，以接受所述经脱吸的烟气流从而将之分离成可冷凝和不可冷凝气体。
4.如权利要求3所述的综合燃烧系统，其进一步包括冷凝器，以使得所述可冷凝气体能被冷凝成大体液体状态。
5.如权利要求4所述的综合燃烧系统，其中所述冷凝器经设置以接受所述可冷凝气体并将所述可冷凝气体冷凝成液体。
6.如权利要求5所述的综合燃烧系统，其中所述液体包含CO2以及冷凝器可连接至将液体CO2分隔并装瓶的瓶。
7.如权利要求1所述的综合燃烧系统，其进一步包括再循环构件，其再循环一部分所述经脱吸的烟气流从而将所述碳基燃料携载到所述炉内。
8.如权利要求1所述的综合燃烧系统，其包括多个换热器及压缩机，其中所述换热器中的至少两者是用于使冷却水与所述烟气流紧密接触的直接接触式换热器，且其中至少一个压缩机设置于所述换热器之间以压缩所述换热器之间的所述经脱吸的烟气流。
9.一种燃烧和综合污染移除的方法，其包含如下步骤：
大致上防止空气引入燃烧室；
往至少一个用于燃烧的燃烧器中以大于21%的预定纯度供应燃烧氧以及供应碳基燃料；
限定所述氧或所述碳基燃料任一者的超出量小于化学计量比例的所述氧或所述碳基燃料的量的5%；
控制所述碳基燃料的燃烧以产生超过1650℃的火焰温度及包含CO2及燃烧产生的气态化合物且大致上无非燃料生成的氮化合物的烟气流；
将所述烟气流引导至污染物移除系统；
使所述烟气流与冷却液体紧密接触以产生载有污染物的液体流及经脱吸的烟气流；
压缩所述经脱吸的烟气流；
冷凝所述经脱吸的烟气流从而自其它燃烧产物中分离CO2。
10.如权利要求9所述的方法，其包括如下步骤：冷却所述经脱吸的烟气流以及压缩经冷却的经脱吸的烟气流。
11.如权利要求10所述的方法，其包括如下步骤：分隔经压缩的经冷却的经脱吸的烟气流。
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