CN103261789A - 减少来自锅炉的排放的系统和方法 - Google Patents

减少来自锅炉的排放的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于减少来自锅炉(40)的排放的系统(10)和方法。锅炉(40)大体具有燃烧区域(42)。系统(10)进一步包括用于输送燃料的燃料管(30)。系统(10)进一步包括管道(20)。孔(26)延伸通过管道(20)。管道(20)的孔(26)与燃料管(30)和锅炉(40)的燃烧区域(42)处于流体连通。预点燃源(50)定位在管道(20)中。预点燃源(50)运行来预点燃流过管道(20)的燃料的至少一部分。

Description

减少来自锅炉的排放的系统和方法
相关申请的交叉引用
根据35 U.S.C §119(e)，本申请要求2011年12月23日提交的临时专利申请No. 61/426,616的优先权，该申请的公开通过引用而整体地结合在本文中。
技术领域
本公开大体涉及燃烧装置。更特别地，本公开涉及用于减少锅炉中的排放的系统和方法。
背景技术
煤典型地用作锅炉中的燃料。在煤被引入到锅炉的燃烧区域中且燃烧之前，煤典型地被粉碎。在粉碎之后，煤典型地通过一个或多个管道而运送到锅炉的燃烧区域。粉煤在燃烧区域中被点燃且燃烧。在燃烧期间产生的气体被运送通过与锅炉的燃烧区域处于流体连通的一个或多个烟道。这些气体典型地被称为烟道气，并且典型地包括污染物，诸如氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)。
已经作出努力来从燃煤锅炉所产生的烟道气中移除污染物，诸如NOx和SOx。用以减少燃煤功率装置中的NOx排放的现有解决方法包括炉中技术，诸如低NOx燃烧装置/过度燃烧空气(OFA)系统，以及气体再燃烧系统。另外，使用诸如选择性非催化还原(SNCR)或选择性催化还原(SCR)的燃烧后技术来减少烟道气中的NOx。这些解决方法在商业上是可获得的，但这样的解决方法的资金和运行成本高。
发明内容
根据本文示出的方面，提供一种用于减少来自锅炉的排放的系统。锅炉大体具有燃烧区域。系统包括燃料管和管道。孔延伸通过管道，并且与燃料管和锅炉的燃烧区域处于流体连通。预点燃源定位在管道中。预点燃源运行来预点燃流过管道的燃料的至少一部分。 
根据本文示出的其它方面，提供一种用于减少来自锅炉的排放的方法。方法包括提供具有燃烧区域的锅炉的步骤。提供燃料管来将燃料输送到锅炉。方法进一步包括提供与燃料管和锅炉的燃烧区域处于流体连通的管道的步骤。方法进一步包括提供定位在管道内部的预点燃源。燃料通过管道而从燃料管输送到锅炉的燃烧区域。流过管道的燃料的至少一部分被预点燃源点燃。
附图说明
图1是预点燃系统的一部分的横截面图。
图2是图1中显示的系统的一部分的横截面图。
图3是预点燃系统的一部分的横截面图。
图4是锅炉的一部分的透视图。
具体实施方式
参照图1，大体由参考标号10指示的预点燃系统包括管道20，管道20限定延伸通过其中的孔26。用于输送燃料的燃料管30与管道20处于流体连通。预点燃系统10进一步包括锅炉40，锅炉40具有与管道20处于流体连通的燃烧区域42。预点燃源50定位在管道20中。在运行期间，诸如空气的气体将燃料从燃料管30运送通过管道20而进入燃烧区域42中。在燃料传送通过管道20所限定的孔26时，预点燃源50点燃燃料的至少一部分。在显示的实施例中，燃料包括粉煤。但应理解的是，本公开在这方面不受限制，而是也可使用不同类型的燃料，诸如(但不限于)其它含碳燃料和/或天然气。在本公开中，用语预点燃指的是在燃料输送到锅炉40的燃烧区域42之前燃料在管道20的孔26中点燃。
仍然参照图1，显示了管道20具有肘形形状。但应理解的是，本公开在这方面不受限制，而是许多不同的管道形状和构造可与公开的系统一起使用。例如，管道可为基本直的，或者，例如，管道可具有弯曲形状。 
燃料管30联接到管道20的第一端22上，使得燃料管30的内部区域与管道所限定的孔26处于流体连通。典型地，煤在一个或多个粉碎机中粉碎，并且然后被气体运送通过燃料管30。典型地，运送气体可为被一个或多个泵运送通过系统10的空气。但应理解的是，本公开在这方面不受限制，而是许多不同的运送气体及其混合物可与公开的系统一起使用，诸如(但不限于)氧、二氧化碳和/或回收烟道气。管道20的第二端24联接到锅炉40上，使得管道20所限定的孔26与锅炉所限定的燃烧区域42处于流体连通。
预点燃源50设置在管道20所限定的孔26中。预点燃源50联接到点燃支承件52上，点燃支承件52延伸到孔26中。如图1中显示的那样，预点燃源50紧邻预点燃支承件52的远端。预点燃支承件52延伸到管道的孔26中。预点燃源50可为能够预点燃输送通过孔26的燃料的任何装置。例如，预点燃源50可包括(但不限于)低容量油点火器、低容量天然气点火器和等离子点火器。但是，本公开在这方面不受限制，而是可使用能够预点燃被输送通过管道20的孔26的燃料的任何装置。虽然已经显示和描述了预点燃源紧邻从孔26外部的区域延伸到孔26内部的区域的点燃支承件52的远端，但本公开在这方面不受限制，而是可使用许多不同的构造。例如，电预点燃源和支承件可全部设置在孔中，点燃源由无线控制器促动。
系统10进一步包括设置在管道20中的多个预点燃管道60、70、80。各个预点燃管道60、70、80限定延伸通过其中的孔61、71、81。预点燃管道60、70、80设置在管道20所限定的孔26中。各个预点燃管道60、70、80在孔26中被相应的支承元件62、72、82固定就位。
预点燃源50在第一预点燃管道60的孔61中设置成紧邻第一预点燃管道60的前缘64。在运行期间，粉煤被运送通过管道20。粉煤的至少一部分传输在第一预点燃管道60的孔61中，而粉煤的至少一部分在第一预点燃管道60的孔61外部流过管道20。
第一预点燃管道60的后缘66设置在第二预点燃管道70的孔71内部。与在其后缘66处的第一预点燃管道60的外部尺寸相比，第二预点燃管道70的前缘74具有通往第二预点燃管道70的孔71的较大面积的开口。在运行期间，未传输在第一预点燃管道60的孔61中的流过管道20的粉煤的至少一部分传输在第二预点燃管道70的孔71中，而粉煤的至少一部分在第二预点燃管道70的孔71外部流过管道20。
类似地，第二预点燃管道70的后缘76设置在第三预点燃管道80的孔81内部。与在其后缘76处的第二预点燃管道70的外部尺寸相比，第三预点燃管道80的前缘84具有通往第三预点燃管道80的孔81的较大面积的开口。在运行期间，未传输在第一预点燃管道60的孔61或第二预点燃管道70的孔71中的流过管道20的粉煤的至少一部分传输在第三预点燃管道80的孔81中，而流过管道20的粉煤的至少一部分在第三预点燃管道80的孔81外部流动。
在图1中示出的实施例，显示和描述了系统10具有三个预点燃管道60、70、80。但是，本公开在这方面不受限制。例如，公开的系统可具有带有孔的管道，其中没有设置预点燃管道。预点燃管道的数量可从零变化到大于十。类似地，一个或多个预点燃管道的形状和构造可改变。
在系统10的运行期间，粉煤从燃料管30运送通过管道20而进入锅炉40的燃烧区域42中。在粉煤流经预点燃源50时且在其离开孔26之后，粉煤的至少一部分被预点燃源80预点燃。照这样，系统10对供应到锅炉42的燃烧区域42的燃料供应的一部分提供预点燃。已经被预点燃源50预点燃的燃料供应的那部分后续点燃管道20的孔26内部的环形粉煤流。 
预点燃源50和周围燃料在管道20的孔26中的后续预点燃会预点燃通往锅炉40的燃烧区域42的总粉煤流的10%和50%之间。应理解的是，这个范围参照图1中的公开的实施例，而不意于限制本公开，因为本公开的系统可预点燃流过管道的总粉煤流的不到10%或大于50%。粉煤在亚化学计量状况下点燃。在显示的实施例中，空气与粉煤的比介于0.1和0.4之间。应理解的是，本公开在这方面不受限制，而是可采用宽范围的空气与燃料比。已经发现在富含燃料的状况下，诸如上面描述的那些，煤的预点燃会起作用来在富含燃料的状况下释放燃料挥发物，包括氮。预点燃源50和所导致的燃料供应的至少一部分在管道20的孔26内部的预点燃可在锅炉的整个负荷范围中运行。例如，预点燃源可用来在锅炉的启动期间预点燃燃料。另外，预点燃源可用来在锅炉的常规运行期间预点燃燃料。锅炉的常规运行包括在锅炉已经联机之后的锅炉的持续运行。已经发现在锅炉的常规运行期间持续地预点燃燃料会增强锅炉的排放中的NOx的减少。
参照图3，显示了根据本公开的系统110的第二实施例。这个系统110类似于图1中公开的实施例。在图2中显示的系统110中，预点燃支承件52从管道120的孔126外部的区域向上延伸到管道的孔126中，使得预点燃源150在孔126的中心径向区域中。应理解的是，本公开在这方面不受限制，而是可使用许多不同构造的预点燃源来实现预点燃。
参照图4，显示了系统210，其中，多个管道220将燃料供应到锅炉240的燃烧区域242。在系统110中存在五个煤供应高度201、202、203、204、205。各个高度包括根据本公开和如上面描述的那样的四个管道(图3中仅显示了三个)，其中，各个管道都能够将燃料供应到锅炉240的燃烧区域242，以及在燃料离开孔且进入锅炉240的燃烧区域242之前，预点燃燃料的至少一部分。在锅炉240的运行期间，在第一高度201和第二高度202上的管道运行来预点燃流过管道的粉碎煤的至少一部分，而在第三、第四和第五高度上的管道不运行来预点燃流过那些管道的粉煤的任何部分。应理解的是，本公开在这方面不受限制，而是许多不同构造的管道、燃料管和/或高度可用于公开系统。例如，在各个水平上的管道的数量可改变。可存在不同数量的高度，而且用作预点燃高度的高度可改变。
虽然参照本公开的某些实施例来公开和描述了本公开，但应注意的是，可作出其它变型和修改，而且意于的是所附权利要求覆盖本公开的真实精神内的变型和修改。

Claims (16)

1. 一种用于减少具有燃烧区域的锅炉中的排放的系统，包括：
能够运行来输送燃料的燃料管；
具有延伸通过其中的孔的管道，所述孔与所述燃料管和所述锅炉的所述燃烧区域处于流体连通；
预点燃源，其定位在所述管道中，并且能够运行来预点燃流过所述管道的燃料的至少一部分。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料包括含碳燃料。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述燃料包括粉煤。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在所述锅炉的常规运行期间，所述预点燃源持续地预点燃流过所述管道的燃料的至少一部分。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述点燃源在整个锅炉负荷范围中运行。
6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
限定延伸通过其中的第一孔的第一预点燃管道，所述第一预点燃管道设置在所述管道的孔中，所述预点燃源定位在所述第一预点燃管道的孔中；
其中，流过所述管道的燃料的至少一部分传输在所述第一预点燃管道的孔中。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，进一步包括：
限定延伸通过其中的第二孔的第二预点燃管道，所述第二预点燃管道设置在所述管道的孔中，
其中，流过所述管道的燃料的至少一部分传输在所述第二预点燃管道的孔中。
8. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，进一步包括：
限定延伸通过其中的第三孔的第三预点燃管道，所述第三预点燃管道设置在所述管道的孔中；
其中，流过所述管道的燃料的至少一部分传输在所述第三预点燃管道的孔中。
9. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，流过所述管道的燃料的10%至50%在所述管道中被预点燃。
10. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，流过所述管道的燃料的至少一部分在亚化学计量状况下被预点燃。
11. 根据权利要求10所述的系统，其特征在于，空气与燃料比介于0.1和0.4之间。
12. 一种用于减少具有燃烧区域的锅炉中的排放的方法，包括以下步骤：
提供能够运行来输送燃料的燃料管；
提供具有延伸通过其中的孔的管道，所述孔与所述燃料管和所述锅炉的所述燃烧区域处于流体连通；
提供定位在所述管道中的预点燃源，
通过所述管道而将燃料从所述燃料管输送到所述锅炉的所述燃烧区域；
预点燃流过所述管道的燃料的至少一部分。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
在整个锅炉负荷范围内，运行所述预点燃源来预点燃燃料。
14. 一种用于减少具有第一燃料高度和第二燃料高度的锅炉中的排放的方法，所述第一燃料高度和第二燃料高度中的各个包括能够运行来将燃料输送到所述锅炉的燃烧区域的喷嘴，所述方法包括以下步骤：
通过与所述第一燃料高度和所述第二燃料高度相关联的喷嘴来将燃料输送到所述锅炉的燃烧区；
在通过与所述第一燃料高度和所述第二燃料高度相关联的喷嘴来输送燃料之前，预点燃通过与所述第一燃料高度和所述第二燃料高度相关联的喷嘴而输送的燃料的至少一部分。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，各个喷嘴与管道处于流体连通，
其中，在流过与所述第一燃料高度和所述第二燃料高度相关联的喷嘴之前，通过与所述第一燃料高度和所述第二燃料高度相关联的喷嘴来输送的燃料流过所述管道，以及
其中，燃料在所述管道中被预点燃。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，燃料的所述预点燃在所述锅炉的常规运行期间持续。
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