CN104769384A - 用于改装燃烧器前部并将第二燃料注入通用炉中的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于通过吹灰器、燃烧器或其它通用炉硬件注射化合物以使得该化合物可以输送至通用炉中目标区域的系统、设备和方法。在一个实施例中，该化合物是一种用于改善环境控制的化学剂。在另一个实施例中，该化合物是一种燃料。在该实施例中，该化合物可有利于将燃烧器加装到双燃烧通用炉上。在另一个实施例中，该化合物是用于清除炉中结渣的化学剂。
Description
技术领域
本公开的主题在总体上可以涉及便于将包括液体和气体燃料在内的多种化合物注入通用炉中的系统、设备和方法。
背景技术
通用炉出于不同的目的被应用于多种行业。在这些不同行业中有许多共同点，其中就包括燃料燃烧产生的副产物的处理。这些副产物会降低通用炉的效率并且还会带来其它污染问题。
在一个例子中，应用于不同类型的锅炉中的煤粉在燃烧室中进行燃烧。产生的高温气态燃烧产物在由烟囱排出之前按照不同的路径将热量传递给蒸汽、水和燃烧空气。锅炉主要由诸如过热管、水冷壁、不同的大直径集管和大的鼓筒这些类似圆柱体的内连接部件互连而成。水和蒸汽通常通过自然对流的方式在上述部件中进行循环，蒸汽最终储存于鼓筒上部以备排出使用。水/蒸汽管路几乎完全覆盖通道壁，使它们有效地将热量传递到水/蒸汽中。随着煤的燃烧，煤灰和/或其它燃烧产物在管路中积聚。
目前吹灰器可以在清除这些积聚物方面提供帮助。吹灰器是用来周期性地即时清理煤灰和结渣的机械设备。它们通过喷嘴引导压力流体进入在锅炉表面积聚的煤灰或烟尘以清除这些积聚物，并且维持换热器的高效换热。由燃烧产生的煤灰或烟尘积聚在管外表面上。为了维持向由通用炉加热的水/蒸汽中传递的热量，对燃料的需求便会相应增加。与增加燃料相伴的是积聚的燃料燃烧副产物的增加和由于过热而增大的导致管路失效的几率。上述问题最终会导致炉为了维修而停机。这一切都可以通过吹灰来避免。定期吹灰会节省燃料并减少锅炉停机时间。换言之，就是可以使蒸汽在更长的时间里维持恒定参数。目前吹灰器类型众多，其中包括但不限于壁式吹灰器、长伸缩式吹灰器、回转式吹灰器、螺旋吹灰器和耙式吹灰器。理想条件下，这些烟灰会通过吹灰器输送的压力流体(典型的如空气、饱和蒸汽或过热蒸汽)从管表面清除。然而，在非理想条件下，由于达到熔解温度，这些烟尘会熔化并造成结渣。吹灰器在清除结渣方面效果并不明显。
结渣形成的主要问题在于它们会隔离元件，因此炉必须要燃烧到更高的温度才能使水产生同样温升。燃煤锅炉的换热表面上过多的烟尘沉积会降低换热效率，在极端情况下锅炉还会因为烟尘相关的问题停机。与结渣伴随而来的是由于发电量的降低和设备维护造成的全面拖累实体工业。
不断变化的电力市场和政治压力已经推动了除煤以外的燃料的使用。例如天然气、生物燃料、共烧燃料等的应用已经非常广泛。上述因素导致燃煤电站在非正常的负荷下运转。这些运行上的变化已经改变了锅炉结渣的影响。和煤一起燃烧的其它燃料，尤其是生物燃料对通用炉的运行带来了巨大的挑战。这些备用燃料燃烧产生的灰尘中的化学成分通常与煤燃烧后产生的灰尘中的化学成分非常不同并产生了严重的问题。煤结渣的趋势依赖于它的组分。锅炉运行条件和燃料化学组分的复杂作用使得结渣的预判更加困难。而且，对燃煤电站与日俱增的减排压力推动了发展用于减少影响煤灰结渣的特殊污染物的科技。当前，通过使用高温高压蒸汽来设计的高效燃烧煤粉的电站也存在煤灰结渣和污染带来的进一步的挑战。
除采用吹灰器清灰以外的多种方法都在使用。例如在一些电站，工程师向炉内开枪来使管上的结渣掉落。其它方法需要将炉中的管路拆除来处理结渣的问题。其它方法包括一种这样的专用系统，即该专用系统定位成通达燃料气体，由此通过使用专用压力源(例如，不同于运行吹灰器的设备所使用的压力源)迫使流体进入供给管，该供给管将该流体与来自于喷雾嘴的化学物质进行混合。然后，将流体和化学物质喷射进入燃气蒸汽，其可以允许与由结渣影响的区域直接接触。然而，这种方法需要将大量的化学物质倒入燃料气体中，如果可以理解当炉内的流体动力不断变化时，这个倒入过程将会很艰难。例如，各管之间的结渣堆积会使燃料气体重定向成离开这些管从而使结渣不能吸收到化学物质。并且，用于将化学物质从专用系统导入通用炉的专用设备和特殊通路会使成本显著增加。因此，这项技术并不令人满意。
在处理副产物向环境释放(污染)的问题上，与通用炉相联系的多种系统在副产物释放前已经进行过处理。然而，之后一直在寻找更好的对这些副产物进行化学处理的方法。为了遵从气候变化驱动需求，几乎肯定要求新的通用炉在利于碳捕捉和储存的情况下运行。虽然此类需求一直在为了满足关于燃煤锅炉的应用，但是它们也可以适用于其它类型的燃料。
虽然通用炉的问题和限制很明确，但仍有解决方案。存在于通用炉中的某些化合物通过实验并最终会具有改善的解决结渣和污染的能力。而具体化合物全面地根据燃料的化学性质及要解决的问题而变化，有一个共同的问题，就是没有将化合物注入到炉中目标点位的合理的输送机制。
需要一种将各种化合物输送至通用炉目标位置这一问题的方案。由此，本发明将提供一种将化合物输送至通用炉的方案。
发明内容
在一个示例性实施例中，一种设备，包括混合室，该混合室构造成接收能够改善通用炉有害物质排放和通用炉除渣中的至少一个的化合物。在这个实施例中，该混合室进一步构造成将化合物和待注入通用炉中的流体混合，并且该流体由在通用炉的合适位置处的流体供应装置输送。
在一个示例性实施例中，一种方法，包括：将化合物供给装置附连到与流体供应装置直通连接的混合室；将化合物供应至混合室；将化合物和流体混合；并将化合物和流体输送至通用炉。
在一个示例性实施例中，一种系统，包括：流体供应装置，其输送受压流体以用于通用炉；化合物，其能够提高通用炉的效率；混合室，其能够操作以将受压流体与化合物混合，其中，该混合室构造成可移除地连接到该流体供应装置；和机构，连接到该流体供应装置，其将受压流体引导进入通用炉中。
在一个示例性实施例中，提供一种改装通用炉的方法。在该方法中通用炉具有燃烧器前部，燃烧器前部为通用炉加入第一种燃料，并且燃烧器前部提供与第一种燃料燃烧相关的燃烧空气，燃烧空气至少包括一次风，二次风，三次风中的至少一种。该方法包括：将第二种燃料源连接至燃烧器前部，其中该连接用于将第二种燃料引入燃烧空气中；其中，第一种燃料与第二种燃料是不同的燃料类型。
在一个示例性实施例中，一种将化合物注入通用炉的方法，包括：将化合物注入原有流体流中；其中，原有流体流是已有传输设备中携带的流体流，其中，该已有传输设备在改装通用炉以提供将化合物注入流体流的能力之前，以使得将原有流体流注入通用炉的方式连接到通用炉；将含有化合物的原有流体流通过燃烧器前部和吹灰器中的一个注入通用炉。在此示例性方法中，化合物包括固体、液体和气体中的一种。
在一个示例性实施例中，一种将化合物注入通用炉的方法，包括：通过将化合物注入传输燃烧空气的输送机构中从而将该化合物输送至通用炉；其中燃烧空气为一次风，二次风和三次风中的一种，其中，该化合物包括一种燃料，该燃料不是加入通用炉的主燃料。
在一个示例性实施例中，一种通用炉，包括：燃烧器；输送机构，其中该输送机构构造成将燃烧空气输送到通用炉中，其中，该输送机构构造成将燃烧空气输送到位于燃烧器附近的通用炉中，其中，该燃烧空气包括一次风、二次风和三次风中的一种；燃料源，其被提供到燃烧器，其中，该燃料源是第一种燃料，并且是用于通用炉的主燃料源；化合物源，其连接到输送机构，其中，该化合物源用来将化合物供应到输送机构中的燃烧空气中。
根据本发明的各个方面，一种装置，包括混合室，该混合室构造成接收用来提高通用炉中环境和/或效率条件的化合物，其中，混合室进一步构造成将化合物和位于通用炉中合适位置处的加压流体系统中的流体进行混合，并且构造成将流体和化合物注入通用炉中。
在另一个示例性实施例中，一种系统包括流体供应装置，其构造成输送流体；阀，其连接到流体供应装置，其中该阀能够操作以控制来自流体供应装置的流体；供给管，其构造成连接到该阀，并传送流体；输送装置，构造成连接到供给管并构造成将流体射入通用炉中；化合物，能够改善通用炉的效率；加料斗，够造成保持一定量的该化合物；输送系统，其连接到加料斗，并能够操作以传送来自加料斗的化合物；和混合室，其构造成接收来自输送系统的化合物并将该化合物与供应的流体混合，其中，该混合室构造成可移除地连接到该阀。
在另一个示例性实施例中，一种系统，包括流体供应装置，其构造成输送流体；阀，其连接到流体供应装置，其中，该阀能够操作以控制来自流体供应装置的流体；输送系统，其构造成连接到流体供应装置；化合物，能够改善通用炉的效率；混合室，能够操作以接收来自输送系统的化合物并将该化合物与供应的流体结合；该混合室和流体供应装置直通连接；流体供应装置将流体和化合物的混合物输送至燃烧器的鼓风机，鼓风机以直通方式连接到构造成将混合物注入炉中的流体供应装置。
进一步地，在一个示例性实施例中，一种方法，包括：将混合室和流体供应装置直通连接；输送化合物至混合室，该混合室将该化合物和流体混合以形成混合物；将该混合物通过制造的吹灰器输送至通用炉中；覆盖可由吹灰器通达的炉的区域；以及将化合物注入到受影响的结渣区域，而不改变烟气流动动力。
进一步地，在一个示例性实施例中，一种方法，包括：将混合室和流体供应装置直通连接；输送化合物至混合室，该混合室将该化合物和流体混合以形成混合物；将该混合物通过燃烧器输送至通用炉中；覆盖可由燃烧器通达的炉的区域；以及将化合物注入到受影响的结渣区域。
附图说明
以下附图将有利于更好地理解说明书和权利要求。
图1是示例性的通用炉，其中示出了吹灰器在中的位置：
图2a是示例性伸缩式吹灰器及从伸缩式吹灰器进行分布实例；
图2b是示例性壁挂式吹灰器，及从壁挂式吹灰器进行分布的实例；
图2c是示例性壁挂式吹灰器，及从壁挂式吹灰器进行分布的实例；
图2d是另一个示例性壁挂式吹灰器，及从壁挂式吹灰器进行分布的实例；
图2e是示例性壁挂式吹灰器阵列，及从壁挂式吹灰器阵列进行分布实例；
图3是用于将化合物注射到通用炉的系统的流程的示例性实施例；
图4a是用于混合各种化合物和加压流体的喷嘴的示例性实施例的横截面；
图4b是用于混合各种化合物和加压流体的混合室的示例性实施例的横截面；
图5a是用于混合化合物与加压流体的设备的示例性实施例的横截面；
图5b是用于混合化合物与加压流体的设备的示例性实施例的横截面；
图6是从壁挂式吹灰器分布化合物的示例性实施例；
图7是从伸缩式式吹灰器分布化合物的示例性实施例；
图8a是输送化合物到空气再到燃烧器的系统实例；
图8b是通过二次风接收化合物的燃烧器的示例性实施例；
图9是本发明的方法的示例性实施例的；以及
图10是构造成在燃烧器主燃料源出口附近接收来自燃烧空气中的第二燃料源的燃烧器前部的示例性实施例。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施例，提供其它便于将各种化合物注入通用炉中的系统、设备和方法。以下的说明不作为对本发明的使用或适用性的限制，相反，仅是对依据本发明各种示例性实施例的全面和完整的描述。
根据本发明中不同的示例性实施例，化合物可以通过与进入通用炉的加压流体混合而被注入通用炉中。在不同的例子中，化合物仅在一定压力下被注入加压流体。在不同的实施例中，系统构造成将化合物吸入流体中。上述例子同样可以结合起来。如将要在本文中讨论的，术语“喷嘴”和/或“混合室”都可被用于描述化合物和加压流体混合所在的设备、位置或环境。然而每个术语可以在不同的示例和实施例中被讨论，应当注意的是，其中每个术语不排除在示例和实施例中的使用以外的其它应用。
根据示例性实施例，参照图4a，喷嘴400a可以具有：第一侧404a，即流体的入口侧；和第二侧402a，即流体的出口侧。喷嘴400a可以具有多种尺寸来适配与其配合的设备。在示例性实施例中，喷嘴400a在出口处的直径在大约1-3英寸之间，从而可以与用于通用炉中的普通供给管尺寸相适配。然而，喷嘴400a可以定尺寸成适合各种组件。根据一个实施例，喷嘴400a中可以具有位于第一侧和第二侧之间的变化的横截面。在不同的实施例中，喷嘴的该变化的横截面包括一个长半径412a。长半径可以在喷嘴的第一侧404a处具有最大的开口，在喷嘴的第二侧402a上具有最小直径的横截面。根据示例性实施例，喷嘴400a具有变化的横截面，该变化的横截面引起在第一侧404a上的高压，相对地在第二侧402a上为低压。
喷嘴还可以具有化合物入口408。在示例性实施例中，化合物可通过化合物入口408被带入喷嘴400a中。喷嘴400a还具有化合物出口(在此也称为化学剂注入口)。在示例性实施例中，化合物通过化合物出口406a排出喷嘴400a。根据本发明的示例性实施例，喷嘴400a可构造成混合化合物与加压流体流。
根据不同的实施例，喷嘴400a可仅仅是一个混合室。例如，喷嘴400a可构造成用于混合化合物与加压流体。这一混合过程响应于化合物与流体供应装置中携带的流体之间的接触而发生。图4a中示出了此过程，其中化合物在化合物出口406a处离开而进入的腔室与加压流体在第二侧402a处离开而进入的腔室是相同的，并由此，形成混合室。该半径/变化的横截面412a有助于在系统中创造一个将化合物吸进混合室的条件。因此，所有的喷嘴可以是混合室，但所有的混合室不一定都是喷嘴。
根据不同的实施例，混合室可用于混合化合物和加压流体。参照附图4b，混合室400b可具有：第一侧404b，即流体的进口侧；和第二侧402b，即流体的出口侧。混合室400b可以具有多种尺寸来适配与其配合的设备。在一个示例性实施例中，混合室400b在出口处的直径可以在大约1-3英寸之间，从而与用于通用炉中的普通供给管尺寸相适配。然而，混合室400b可以定尺寸成适合各种组件。
混合室也具有化合物入口408。在示例性实施例中，化合物通过化合物入口408进入混合室400b。混合室400b还具有化合物出口406b(在此也称为化学剂注入口)。在示例性实施例中，化合物通过化合物出口406b离开混合室400b。根据本发明的示例性实施例，混合室400b可构造成用于混合化合物与加压流体流。
在不同实施例中，混合室包括一个点，在该点处，化合物供给管线和流体供应管线相交。在一个例子中，混合室可以是附加到流体供应管线的不同的独立部分。例如，混合室400b可以以直通方式添加。在另一个例子中，流体供应管线可以直接接入第二管线。化合物可以在一定压力下通过第二管线输送到流体供应管线中。在本实施例中，混合室可以是系统中加压流体和化合物相交的点或区域。通用炉上任意不同的流体供应管线都可以进入混合室，其中就包括厂仪表空气、工作空气、进入炉内的一次风、进入炉内的二次风和/或进入炉内的三次风。其中流体可进一步包括蒸汽或不同的加压水源。
在一个示例性实施例中，在吹灰器中使用的流体介质是空气，加入的化合物只有水。本实例中的水，能够闪蒸为蒸汽并且已经证明以此方式能够有效地进行吹灰。因此，该混合室便于将吹灰器改装成能够测量进入吹灰器气流中的水量。
在本发明的不同实施例中，喷嘴进一步包括阀410。一个示例性实施例中，阀410可以为球阀。在另一个示例性实施例中，阀410可以为闸阀。阀410可以控制化合物的流动。根据本发明的不同实施例，进入的化合物的流动可以通过打开和关闭阀410来停止和启动。在另一个示例性实施例中，阀410可以防止化合物从喷嘴400a中流动离开喷嘴400a，并且只允许所述化合物流入喷嘴400a。例如，阀410可以是止回阀。
根据本发明的示例性实施例，用于将化合物和加压流体混合的装置包括混合室、阀门和供给管。在该实施例中，参照图5a和/或5b，喷嘴500a和/或混合室500b可被设置在阀506和供给管504之间。来自阀506的加压流体能够穿过喷嘴/混合室500a/b并流入供给管504。而且，喷嘴/混合室500a/b可以构造成在进口508处接收化合物并将该化合物与加压流体混合。
不同示例性实施例中，喷嘴/混合室500a/b可包括以下特征：允许喷嘴/混合室500a/b连接到阀506或供给管504上。所述特征可包括行业公知的各种紧固件，如螺栓、焊接，压力连接件，托架法兰等。在其它不同的实施例中喷嘴/混合室500a/b可以是阀506或供给管504的一个整体或集成的部分。例如，喷嘴/混合室500a/b和供给管504可以被制造为一个部件。在其它不同的实施例中阀506和喷嘴/混合室500a/b可以被制造为一个部件。类似地，所有三个元件可以被制造为一个部件。
在一个示例性实施例中，阀506是一个提升阀。在其它实施例中，阀506是各种阀中的任意一种，包括但不限于隔膜阀、压力调节阀、止回阀等。在本发明不同实施例中，阀506可以是应用于本领域的各种阀门的一种，由此该阀控制流体的流动。此外，阀506可以构造成调节从中穿过的流体的压力。
如上所述，该装置还包括供给管504。在本发明的不同实施例中，供给管504可构造成直接附连到阀506或喷嘴/混合室500a/b上。在一个示例性实施例中，供给管504可构造成与阀506分离，且附连到插在供给管504和阀506之间的喷嘴/混合室500a或500b。以此方式，一个现有的设备可改装成包括喷嘴/混合室500a/b。如上所述，供给管也可以与喷嘴/混合室500a/b和/或阀506一体形成。在不同实施例中，供给管504可以构造成承受由任何流过它的材料带来的压力和腐蚀。在不同的实例中，流体可以在300标准立方英尺/分钟(SCFM)-1000标准立方英尺/分钟下流过供给管。然而，根据应用，可以使用较大或较小的流量。供给管由可以包括硬化钢，所述硬化钢能够承受在喷嘴/混合室500a/b处引入的化合物和高压流体的混合。另外，也可以根据系统的不同预期用途而使用其它不同材料。在一些实例中，供给管可以是已经安装在包含该装置的设备上的一个组件。
在本发明的示例性实施例中，在喷嘴/混合室500a/b处引入的化合物可以是能够便于注入通用炉中的固体、液体或气体中的一种。此外，化合物可以构造成使得化合物能够通过压力系统以直通方式传输。在不同的例子中，可以通过正压或负压使化合物移动通过该系统。
根据示例性实施例，固态化合物可以是充分颗粒状的使得它可以穿过不同形式的管。在一个示例性实施例中，化合物可以是固体介质或干燥的化合物，由于是基本干燥的，颗粒状的固体具有很低水平的湿度或液体。在不同的示例性实施例中，化合物作为浆体、液体或气体被输送。例如，如果包含泵送过程，那么输送作为浆体、液体或气体的化合物可以是有利的。这在克服喷嘴处的高压的情况下，可以是特别合适的。在另一个例子中，当采用由真空产生的传输空气输送化合物时，输送作为固体的化合物可以是有利的。在系统中使用的化合物的不同的例子可以包括但不限于氢氧化镁、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铝、过氧化氢、镁、高岭土、富铝红柱石、天然碱、溴化钠、溴化钾、碳酸镁、菱镁矿、微粉化的石灰石、干送或湿送的尿素基固体，和/或氨。也可以包含可期望用于通用炉中不同的化学反应、清洗、加工或其它有益目的的任何所述化合物。因此，在一个示例实施例中，如果所述的化合物例如是氨或尿素基，那么化合物的注入会便于在炉中或者后端烟气中的选择性非催化还原。
在本发明的示例性实施例中，流体包括加压空气。在其它不同实施例中，流体可以包括蒸汽。此外，流体可以包括任何的能够注入该系统的压缩或加压流体。
根据本发明的示例性实施例，用于混合化合物和加压流体流的装置(包括喷嘴、阀、和供给管)可被用于或适配于通用炉。在示例性实施例中，参照图3，所述装置也可以被包含在一个更大的系统，其中，该系统包括化合物供给机构300，该化合物供给机构300包括化合物302、化合物存储室304、和混合室306，混合室306与流体输送系统320直通联接，所述流体输送系统320包括流体供应装置322、阀324、供给管326和输送机构328，其中输送机构328可移除地或永久地连接到通用炉330。
如系统的示例性实施例中所考虑的流体，可以包括蒸汽、空气或其它通常在通用炉中释放的其它压缩气体或流体中的任意种。根据示例性实施例，流体供应装置可以是空压机、蒸汽再循环系统、泵、压力容器等。此外，流体供应装置可以是如本文所考虑的能够产生、维持、或者调整这些压力的市售的机构。流体供应装置可以直接地或者通过其它连接元件和/或设备定位和/或联接到阀324。
根据本发明示例性实施例，参照图7，输送机构可以是喷枪(lance)718和/或注射喷嘴720。在另一个示例性实施例中，输送机构包括与壁式鼓风机有关的注射喷嘴。在不同的示例性实施例中，输送机构可以永久性或临时性地固定在通用炉上。在本发明的不同示例性实施例中，输送机构是能够将加压流体和/或混合有化合物的流体送入通用炉中的任何部件。
在示例性实施例中，喷枪718能够部分或者全部地插入通用炉中。喷枪管通过附连到吹灰器的传动箱/马达运送并旋转进入炉中。喷枪管可以围绕固定的供给管布置并由压盖密封。在其它示例性实施例中，注射喷嘴720构造成将流体供应和/或流体供应化合物的混合物输送至通用炉中的特定位置，例如输送至图2b所示的壁或进入如图2a、图2c、图2d和图2e所示的敞开腔室中。因此，化合物可以被输送至排气、排气室、燃烧室、预燃烧(例如，燃烧器)、水冷壁、管道、过热管、回转通路，或者通用炉中的其它任何部分或其排气流。
参照该化合物，如以上描述的，该化合物可以被喷嘴接收。该化合物可以储存在与喷嘴连接的多种设备中。根据示例性实施例，参照图6，一种化合物储存设备614包括加料斗，该加料斗具有与喷嘴602直接或间接相连的螺旋供给器。在一个示例中，化合物存储在非加压加料斗中。在一个示例中，加料斗可以储存湿的化合物。在另一个示例中，加料斗可以储存干燥的化合物。根据其它不同的示例性实施例，化合物储存设备614包括储存容器和加压机构。在该实施例中，化合物被储存并被加压机构输送，其中加压机构可以包括压力容器、重力供给、泵(包括各种直接提升泵、正排量泵、速度泵、浮力泵、离心泵和/或重力泵中的任一种)、输送机或任何公知的可以将化合物输送至喷嘴入口的装置。例如，加压机构可以包括正排量泵618。泵618可位于储存设备614中。泵618也可以沿输送管线610布置，其向喷嘴和/或混合室602提供压力。泵618可以输送湿的化合物到喷嘴和/或混合室602。
不同数量的此类化合物可以由在此讨论的系统的用途和功能包含。在一个示例性实施例中，超过1000磅的化合物在每个清洗周期被注入通用炉中以清除烟灰。然而，该数量是依据通用炉的尺寸和化合物注入的目的而变化的。
虽然，可以通过混合室/喷嘴以之前讨论过的多种方式输送和/或接受化合物，但也可以以多种方式将化合物移动通过混合室/喷嘴。根据本发明的示例性实施例，在喷嘴400a的第二侧存在真空，此可以产生一个力，该力可以将足够量的化合物抽送至由该系统输送的流体流中。在一个示例性实施例中，喷嘴400a可以引起60英寸真空(即，压降用水柱英寸数表示)。在其它不同的实施例中，真空可以依据应用比60英寸水柱更大或更小。例如，在喷嘴400a处可以没有真空，而是喷嘴400a可以创造一个与吹灰器中的流体相比静压或低压的区域。喷嘴的轮廓变体可以被优化以用来产生足够的真空和/或最大的压降。在其它不同的实施例中，化合物可以通过泵或者类似物加压并在压力下引入流体流中。所述加压可通过本领域任何典型的方式产生，包括但不限于由上述讨论的装置产生的力。
再次参照附图3，在一个示例性实施例中，以上讨论的流体输送机构320可构造成将加压流体输送至通用炉330中。在一个示例性实施例中，通用炉是一个燃煤感应通风电站锅炉。并且，通用炉可以是市售炉或定制炉的任一种，包括但不限于锅炉、暖通系统、炼焦炉、造纸炉等。在示例性实施例中，炉可以是燃烧不同化石燃料的锅炉中的一种，其中化石燃料包括但不限于煤、石油、天燃气等。在本发明其它不同的实施例中，通用炉可包括燃烧其它替代燃料的多种锅炉的任一种，其中替代燃料例如是生物燃料或者生物燃料和化石燃料的组合。在本发明的不同示例性实施例中，通用炉320可以包括使用在各个行业中的不同炉，这些行业包括金属精炼、(例如炼焦炉)、造纸、能量生产、废物回收、加热等。
参照附图1，吹灰器可围绕炉在多个位置设置。数量和位置取决于炉的尺寸和类型而变化。每个位置可以特定地用于允许通达炉中的具体元件和位置。在示例性实施例中，这些策略性定位的吹灰器可以用于向炉输送化合物。例如，壁挂式吹灰器可以位于炉的主燃烧区域。此外，可伸缩长喷枪型吹灰器可以位于炉的过热器或回转通道部分中。依据其它不同的示例性实施例，通用炉具有位于过热器、再热器、水平管对流截面、节能器和/或空气预热器附近的多种吹灰器。此外，在各实施例中，可经由加压流体流在吹灰器的任意位置中使用化合物注入。
在本发明的示例性实施例中，参照附图6，燃煤锅炉系统可以包括壁挂式吹灰器616。壁挂式吹灰器616例如可以是Diamond Power Model IR-3Z型吹灰器或Clyde Bergemann Model RW5E型吹灰器。此外，壁挂式吹灰器616可以包括任何可以将流体输送至通用炉内壁的设备。
在示例性实施例中，壁挂式吹灰器616可以包括供给管604和阀606。在一个示例性实施例中，喷嘴602插入供给管604和阀606之间。例如，喷嘴602可以被改装在壁挂式吹灰器616中。在另一个示例中，壁挂式吹灰器616可以最初就在供给管604和阀606之间构造有喷嘴602。在不同的示例性实施例中，喷嘴602是化合物供给机构600的一个部件，其中化合物供给机构600包括阀608、供给管线610、输送空气阀612和化合物储存装置614。阀608可联接到供给管线610。供给管线610可以联接到输送空气阀612。输送空气阀612可以联接到化合物储存装置614。
在示例性实施例中，喷嘴602可以接受来自化合物储存装置614的化合物并将化合物和流过壁挂式吹灰器616的流体混合。壁挂式吹灰器616可以输送化合物至多种类型的通用炉中的任何一种。壁挂式吹灰器616还可以输送化合物至壁630或通过壁挂式吹灰器616可送达的炉内任何目标区域。
在多种其它实施例中，输送空气阀612还包括将加压空气连接至供给管610的部件。例如，输送空气阀612还包括流量调节器，空气压力调节器，和/或过滤器。这些部件可以使得输送空气阀612作为空气压力源起作用从而可以增加附加的输送空气以移动更多更重的化合物。
在本发明的示例性实施例中，参照附图7，可伸缩式吹灰器716包括供给管704和阀706。在一个示例性实施例中，喷嘴702插入供给管704和阀706之间。例如，喷嘴702可以改装在可伸缩式吹灰器716中。在另一个例子中，伸缩式吹灰器716可以最初就在供给管704和阀706之间构造有喷嘴702。在不同的示例性实施例中，喷嘴702是化合物供给机构700的一个部件，其中化合物供给机构700包括阀708、供给管710、输送空气阀712和化合物储存装置714。阀708可联接到供给管710。供给管710可以联接到输送空气阀712。输送空气阀712可以联接到化合物储存装置714。
在示例性实施例中，喷嘴702可以接受来自化合物储存装置714的化合物并将化合物和流过伸缩式吹灰器716的流体混合。在不同示例中，吹灰器可以是Long Retract Diamond Power Model IK-525型或Long Retract ClydeBergemann Model US型。吹灰器716还包括可以将流体输送至各种通用炉的一种的内部的任何设备。具体来说，喷枪718和注射喷嘴720可延伸至通用炉的内部。伸缩式吹灰器716然后可以输送化合物到例如壁、过热管路、或通过伸缩吹灰器716可到达的炉的任何目标区域。
在本发明的不同示例性实施例中，喷嘴与市售或定制的吹灰器直通连接，所述吹灰器包括但不限于壁挂式吹灰器、长伸缩式吹灰器、旋转式吹灰器、螺旋吹灰器和耙式鼓风机。所述喷嘴可以被包含作为阀、供给管或两者组合的构成件。此外，吹灰器在增加喷嘴和化合物供给之前安装到炉上。可替换地，吹灰器可以在改装有喷嘴后安装于炉中。
根据不同的示例性实施例，装置将化合物与输送至通用炉的加压流体混合。化合物和加压流体的混合可以发生在喷嘴本体内部或可以发生在喷嘴将化合物和加压流体输送至供给管时。喷嘴起作用以将化合物和加压流体混合。然后，加压流体和化合物的混合物通过市售设备或定制设备被输送至炉中。任何在功能上可以将流体与化合物的混合物输送至炉中的设备在此都是可考虑的。
为方便，可以讨论在此本文中出现的多个压力和相对压力。例如，第一压力可以为在提升阀处的压力，该压力是没有本发明时通过吹灰器的物体的压力。该压力也会由于如电站系统压力、提升阀设置和/或吹灰器类型等多种因素而有较大变化。第二压力可以是在化学剂注入端口处的压力。第二压力是经过所述喷嘴的压降的函数。讨论的第三压力可以是将化合物推入流过吹灰器的流体流中所需的压力。第三压力形成于化合物上或化合物后以用于将化合物输送至吹灰器。第三压力可由泵产生。例如如果在化学剂注入端口处有足够的真空或第二压力，则不需要第三压力来输送化合物。本文所讨论的压力是相对于大气压力而言的。在不同的示例中，具有不同商业制造的吹灰器的系统的功能测试如表1所示：
表1
在不同示例中，例如在Copes Vulcan T-40(见表1)的测试结果中，在通用炉中提升阀处流体的压力在试图处理极端结渣的情况时会达到最大值。在一些示例中，在提升阀处的流体压力可被操作在比通用炉制造推荐的设定压力更高的压力下。高的提升阀压力可以转换成高的化学剂注入端口的压力。在此类情况下，泵可以用于增加化合物压力以克服在化学剂注入端口处的压力。此外，根据用于克服化学剂注入端口压力的机构的位置和/或类型，为了便于将化合物引入加压流中，化合物可以做成湿浆引入。
在其它示例中，如Clyde Bergmann US Blower(见表1)的测试结果，在提升阀处较低的流体压力对应在化学剂注入端口处的较低的压力。在此类示例中，来自泵的较低的压力被用于克服化学剂注入端口的压力。同样，为了便于将化合物引入加压流中，化合物可以做成湿浆引入。
在另外一些示例中，如Diamond Power IK-525Blower(见表1)的测试结果，在提升阀处仍然较低的压力表示可以在喷嘴处产生的真空，由此允许不管化合物是湿浆还是干燥的形式，都更容易被引入炉中。
然而，在工业中，在不同吹灰器的提升阀处的压力的变化很大程度上取决于吹灰器的类型或条件，或者取决于介质、通用炉的条件或其它因素，应该注意的是，无论怎样变化，在此讨论的系统，设备和方法都有助于使吹灰器接受和分散通用炉中的不同的化合物。
根据本发明的各个方面，如上所讨论的，输送机构可以是通用炉上的任何永久或临时的固定装置。在本发明不同的示例性实施例中，输送机构是可以将加压流体和/或化合物与流体的混合物输送至通用炉的任何部件。
如通用炉中典型的燃烧器，该燃烧器可以是竖直或水平的，并且在燃烧器周围还设有鼓风机。鼓风机的出口处是具有控制来自燃烧器的火焰形状和特性的可动翼板或叶片的装置。上述鼓风机可以根据导入炉中的空气的时间的不同分为一次鼓风机、二次鼓风机和三次鼓风机。一次风是引入炉中的第一空气。一次风是加到被带入燃烧器中的燃料的第一燃烧空气。二次风用于补充和微调一次风。通过将化合物藉由工厂通用空气供应到燃烧器前侧进而将化合物注入炉中。然后，在炉外部，从燃烧器前部布置高温管(或类似材料)至由鼓风设备输送的内部燃烧空气中。
根据各种实施例，如图8a和8b所示，化合物通过燃烧器被输送至通用炉。例如，化合物在燃烧器处或附近被输送至一次风，并随一次风进入炉中。一次风提供初始点火的氧气以用于与燃料混合以及后续燃烧。在另一个示例中，化合物在燃烧器处或附近被输送至二次风，并随二次风进入炉中。二次风是附加的用于精确控制的空气流，其允许较多的烃燃烧(如调节空气)。在另一个示例中，化合物可由三次风传送。三次风保证了氮氧化物(NOx)的延迟燃烧(例如用在低氮氧化物燃烧器上的超调节空气(super trim air))。在不同的示例中，化合物可以通过任何空气传输或可用开口在燃烧器处传送至炉内部。
根据不同的实施例，混合室802可位于流体供应装置820处。如典型的通用炉，可以是仪表空气和/或厂通用空气的流体供应装置820可以布置到燃烧器前部。化合物可由化合物输送装置814通过输送管810和阀门812传送至混合室802中。在混合室中，化合物和厂通用空气在一定压力下混合。化合物和加压流体的混合物随后通过流体供应装置820行进至燃烧器前部824。流体供应管路820具有阀822，该阀822切断朝向燃烧器的化合物输送和/或调节朝向燃烧器的供应空气。高温管线840从燃烧器前部824布置到燃烧器中的鼓风机830。在燃烧器前部824和鼓风机830之间的高温管线840可能在市售燃烧器中并不存在，所以高温管线840可能需要在现场布置在燃烧器上。在一个示例中，高温管线840可以将化合物输送至一次风。在一个示例中，高温管线840可以将化合物输送至二次风。在一个示例中，高温管线840可以将化合物输送至三次风。在一个示例中，高温管线840可以将化合物输送至一次风、二次风或三次风中的一种或多种。来自鼓风机的携带有化合物的空气从燃烧器退出而进入通用炉中。
当将化合物引入通用炉中时，其增加了相对于现有可用加压流体的有益效果。在一个示例性实施例中，化合物为氢氧化镁(MgHO2)。在该示例中，氢氧化镁被吹灰器输送至覆盖在蒸汽/水管路上的结渣以帮助除去结渣。在该示例中，氢氧化镁是专门用于破碎在通用炉中由煤基燃料燃烧所引起的各种积渣。
在另一个示例性实施例中，镁被加入通用炉中用于帮助吸收有害的副产物。在另一个示例性实施例中，镁、高岭土、富铝红柱石、和/或其它有益的药剂或上述药剂的组合物都可以被引入通用炉中。上述药剂可以被引入到通用炉、过热器、回转管路、预热器、排气流、或其它位置以用于帮助吸收二氧化硫(SO2)。
在另一个示例性实施例中，多种化合物被注入到吹灰器中以用于处理例如低温等恶劣条件。干燥在炉中吹灰器的极端低温下具有优势；干燥注射是注入管路和空气预热器的排放的较好选择。然而，由于在高压下输送干燥化合物具有一定难度，聚乙二醇(PEG)和上面所讨论的其它化学剂(例如氢氧化镁)的混合是替代极端低温下干燥注入的较好组合。根据其中一个实施例，聚乙二醇可以和固体质量百分数为55-60％的化合物有效混合。此外，将聚乙二醇注入通用炉中是符合EPA标准的。在不同的其它实施例中，聚乙二醇和化合物的混合物可以有效去除煤粉输送过程中的灰尘。因此，这种组合可以起到粉尘抑制器和炉渣抑制器的作用。
根据一个示例性实施例，参照附图9，提供了一种将固态化合物引入炉中的方法。该方法包括在吹灰器上改装一喷嘴，所述喷嘴如图4a中的喷嘴400a(步骤910)。将喷嘴附连到化合物供给装置并接收化合物到喷嘴中(步骤920)。通过吹灰器供应流体(步骤930)。将化合物和流体混合(步骤940)。将化合物和流体通过供给管送入通用炉中(步骤950)。不同的示例性实施例可以进一步包括使化合物在通用炉中反应(步骤960)。此外，在一个示例性实施例中，该方法包括从系统中移除喷嘴(其在步骤910中安装)(步骤970)。
根据一个示例性实施例，用户可以通过在任何通用炉中运行的吹灰器上安装喷嘴而改装该喷嘴(步骤910)。例如，用户可以将吹灰器中的提升阀和供给管分离(步骤912)，并通过可移除地将喷嘴连接在阀门和供给管之间而插入喷嘴(步骤914)。当分离阀门和供给管时移除紧固机构。例如，在一些商用吹灰器中，紧固机构为一个带有四个1/2英寸NPT螺栓的600磅的法兰。根据不同的实施例，用户可能需要替换初始用于保持供给管和提升阀的螺栓。新螺栓需要更长以弥补由喷嘴增加的新距离。例如，当将喷嘴与商用的供给管和阀门以直通方式布置时，需要使用长度在2英寸以上的螺栓。用户需要将在阀门和供给管与它们之间的喷嘴重新连接(步骤916)。
根据示例性实施例，用户可将喷嘴安装于化合物供给机构上(步骤920)。如上所述，化合物供给机构可以通过多种方式将化合物输送至喷嘴。根据本发明的一个实施例，化合物通过在喷嘴处产生的真空被吸入喷嘴中。这一真空可产生传输空气流。化合物可以通过多种方式进入传输空气流，上述方式包括但不限于物理力(如螺旋)、压力、重力或真空。然而，导入过多的化合物(例如极限负荷)或过重的化合物都会可能导致传输空气超负荷。当处于极限负荷或者移动过重的固体化合物时，需要增加额外的运力。同样，根据另一个实施例，传输空气可通过化合物供给来加压。例如，加压供给来自于厂仪表空气并在化合物供给机构的输送空气阀处连接(图6中612或图7中712)。同样的，在一些实施例中，喷嘴仅产生一个静压或低压条件。在这种情况下，化合物可泵送至喷嘴处以提供足够的压力来克服喷嘴处的压力。
根据示例性实施例，可将流体供应通过吹灰器(步骤930)。在一个示例中，可以通过打开提升阀开启流体供应。根据其它示例性实施例，可以根据吹灰器或者其它流体供应或输送设备的单独操作来开启流体供应。
根据本发明的一个实施例，化合物可以与加压流体混合(步骤940)。在一个示例性实施例中，化合物可以和流体供应组合形成层流。化合物可受控地供给到传送流体流中。在一个示例性实施例中，示例性参照附图7，阀门708在吹灰器启动后打开。在一个示例性实施例中，传送空气由真空牵引通过化合物供给机构进入到吹灰器流体流中。在另一个示例性实施例中，化合物由泵驱动通过喷嘴。所述泵为化合物供给机构的一部分。响应于喷嘴720处在通用炉内部的正确位置，可以将化合物输送至喷嘴702中。可通过致动传送设备来启动化合物的输送，所述传送设备可以是例如螺旋供给机、传送空气或泵。正如之前所讨论的，在提升阀处的流体流的压力可能会有很大的变化。同样，化学剂注入端口的压力(即喷嘴后部的流体压力)也可能会有很大的变化。这种变化可以通过在化合物供给机构和化合物储存机构中调节由压力设备(如泵、螺旋和/或传送空气)产生的压力来进行调整。混合或者注入可以发生在流体流过吹灰器之后。由于喷嘴产生真空，峰值冲击压力(即，在注射喷嘴720处测量的、可以有效移除炉中的灰尘的吹灰器系统的设计压力)会下降。在一个示例性实施例中，该压降可以通过重新调整提升阀来进行补偿。因此，该补偿可以避免给喷枪管的冷却流和/或峰值冲击压力带来负面影响。类似的，也可以测量混合室。由于混合室可以得到补偿，混合室不会引起与喷嘴处的压降相同的压降。
根据本发明的一个实施例，加压的流体和化合物的混合物可以在随后被有利地供应到通用炉中的目标位置(步骤950)。上述目标位置通常只有通过吹灰器才可通达。例如，参照附图2a、2c、2d和2e，各种远离壁的元件都可以是目标。参照附图2b，该壁也可以是目标位置。此外，吹灰器可以遍布基本上整个通用炉。同样，不同实施例中，用户能够将混合物通过制造的所有类型的吹灰器输送到通用炉中。在通用炉中使用的任何吹灰器都允许覆盖这些吹灰器所通达的区域。此外，可以不依赖于烟气而由安装于通用炉中的吹灰器来输送化合物。这样，避免了依赖于烟气的流动动力。最终，化学剂的输送量也可以通过针对性的努力而最小化。
根据本发明的一个实施例，混合物会与炉内部的目标物质发生反应(步骤960)。将化合物引入通用炉中可以提高炉的运行效率。此可以通过使化合物注入到受影响的结渣区域并且化学地转变炉内积累的污染物、结渣或其它有害物质来完成。在一个示例性实施例中，该设备构造成在与结渣发生第一次化学反应后更易于除渣。在一个例子中，此可以允许炉作用在更少的燃料上同时保持基本类似的运行参数。
根据本发明的一个实施例，在完成向炉中分配化合物的工作后，可以从吹灰器中移除喷嘴(步骤970)。此会使吹灰器回复其初始状态。一旦喷嘴被移除，化合物供给机构可以被储存以用在相同的吹灰器上或者被移到其它吹灰器上。根据本发明的另一个实施例，喷嘴和/或化合物供给机构可留在合适位置以备将来使用。
在此关于本发明的各个方面、实施例和示例，可以理解的是，用于使排放气体对环境友好、降低结渣和/或提高通用炉的总体效率的化合物可以经由原有流体系统(例如压缩空气系统)通过使该化合物和流体系统的中的流体混合而注入通用炉中。混合物可以通过炉上的包括燃烧器、吹灰器、进入面板、燃料输送装置等一种或多种原有设备而注入通用炉中。
如上所述，化合物可以是便于注入通用炉中的多种固体、液体或气体中的任意一种。根据一个示例性实施例，所述化合物可包括燃料。在实施例中，化合物包含的燃料与加在通用炉中的主燃料基本不同。例如，如果加在通用炉中的主燃料是煤，那化合物可以包含不是煤的燃料。例如，化合物可以包含易燃气体或液体燃料。在一个示例中，固体燃料是不同于液体燃料或气体燃料的类型。在一个示例性实施例中，化合物可以包含一燃料，所述燃料诸如是天然气液体(NGL)，天燃气(NG)、甲烷、丙烷、丁烷、汽油、燃油、#6Bunker C、石油、生物燃料、液化煤、烃类燃料和/或类似的燃料。在一个示例中，如果主燃料是煤，则该化合物可以包括NGL。在另一个示例中，如果主燃料是燃料油，则化合物可以包括甲烷。在一个示例性实施例中，液化天然气(LNG)是液态形式的纯甲烷，而NGL主要是液态形式的乙烷和各种重烃的组合。LNG或NGL在压力下可以为液态，但是在注入燃烧空气中后会汽化。
将例如第二燃料的化合物通过改装的燃烧器前部加入炉中可有利于改善通用炉中有害物排放和结渣两种问题中的至少一种。各种改善都与煤燃烧量的减少相关。然而，尽管加在通用炉中的煤减少了，但是通过增加第二燃料可以维持效果。因此，通过将第二燃料类型加到燃烧中(例如通过增加NGL)而改装燃煤电站，有利于颗粒物的减少。这种改装有益于减少结渣和污垢。减少供应到炉的煤这一方法可以有效减少飞灰的产生，并且因此减少可能发生的结渣的量。煤的减少还可以减少由通用炉产生的温室气体。例如，对比煤量的降低，氮氧化物(NOx)、硫化物(SOx)和烟灰几乎可以呈线性降低。因此，在一个示例性实施例中，对于基本负载，在通用炉处的改装后的燃烧器工作时可以比改装前的煤消耗量减少1％-35％。这意味着氮氧化物、硫化物和烟灰的排放量同样可以减少1％-35％。同样，用在通用炉中的试剂可以减少35％。例如，如果煤使用量降低35％，那么用于炉中的氨可以减少35％。很显然，减少这些温室气体、颗粒物和试剂的使用可以产生巨大的环境效益。
此外，灵活地改变主燃料和第二燃料的数量或比例的能力也是很有益的。在一个示例性实施例中，一旦改装完成，主燃料和第二燃料的比例不需要使燃烧器前部的结构发生任何变化就可以调整。此与将燃烧单种燃料的通用炉转换成共烧炉的改装之间形成鲜明对比。在以前，上述改装需要从燃烧器前部移除燃烧器并且由第二燃料燃烧器替代。上述改装不仅是非常昂贵且费时的，而且这些改装是永久性的操作。例如，在现有技术的改装中，燃烧器前部可以被改造以除去进煤机构并且用第二燃料机构替换，第二燃料机构例如是专门设计的燃料油。在这一点上，如果出于任何原因不想使用或失去第二燃料的供给，那么改装后的通用炉在使用单一燃料的情况下只能在降低的运行能力下继续运行。如果想要通用炉恢复原来的运行能力，则需要进行同样昂贵的大修。
与此相反，根据一个示例性实施例，通用炉可以灵活且廉价地改装。炉的改装便于使炉以单加料燃烧或双加料燃烧模式灵活操作，并且/或改变主燃料和第二燃料的比例。这种灵活性可以在不停机、不大修或者燃烧器前部不进行物理返工的条件下实现。在一个示例性实施例中，上述比例和运行模式可以在炉运行时进行改变。在另一个实施例中，当炉没有运行时也可以简单地作出上述改变。因此，在一个实施例中，这种比例和运行模式的改变是通过选择所需的燃料源供给速率完成的。这种改装可以在不需要更换燃烧器前部的情形下实现，并且在上述方式中原始安装的功能操作在不需要对燃烧器前部进行任何修复就可以恢复。换言之，在增加了将第二燃料加入到在燃烧器前部所提供的燃烧空气中的能力后，通用炉能够在不进行任何结构性改变的情况下在100％烧煤或在双燃料模式下灵活操作。需要注意的是，依据本文所述的原理，甚至双燃料燃烧器也可以改装以增加第三燃料源。
在一个示例性实施例中，由减少主燃料引起的热量的降低通过增加第二(新)燃料来补偿。在这一示例性实施例中，燃烧器原始的热量额定值没有被超过，但是燃烧器可以在等于、接近或者低于所设计的热量额定值下运行。以这种方式，燃烧器前部的改装不会显著改变炉的操作，也不需要间接改变其它系统。
作为附加的优点，这种灵活性有助于使通用炉的操作者根据恒定的基础和较长时间理利用各种燃料变化的商品价格，而不需要任何成本来改变结构的或者推迟使用新的运行参数。类似地，这种灵活性有助于通用炉的操作者作出调整以达到符合环保的标准/规格/目的。而且，这种灵活性在发生某种燃料源暂时缺乏时非常有用。例如，如果第二燃料是天燃气，出于某种原因天燃气管道被关闭了，通用炉可以迅速地调整回到100％能力的单燃料模式直到天燃气管道再次发挥作用。再次，本文所述的灵活性可以便于缓和供应链，例如，如果一个电厂开始由于长期检修而在现场囤积了过量的煤，那么电厂可以按要求调整两种燃料的比例，以调整两种燃料中一种燃料的使用比例，以平衡现场囤积的燃料。
在一个示例性实施例中，化合物可以间接地加入到被注入炉内的供应流体中。例如，参照附图8，化合物可以和仪表空气或干净/干燥空气混合，而这些空气又输送化合物至燃烧空气中(类似于用吹灰器)。这在化合物是固体时最有可能发生。在另一个实施例中，化合物被直接加入到被注入炉内的供应流体中。例如，化合物可以直接加入到燃烧空气(例如，一次风、二次风、和/或三次风)中。在这一示例性实施例中，在燃烧器前部围绕燃烧器的空间可以是混合燃烧空气和化合物的混合室。例如，一种气体，比如NGL，能够被直接输送至燃烧器前部，然后在燃烧器前部处或附近加入到燃烧空气中。
应当注意的是，在整个公开中，已经参考使用工厂仪表空气、工作空气、吹扫空气、蒸汽或加压水源。在上述流体源是预先存在的情况下，这些流体源也是常常通过冗余和可靠性测量而安置就位。因此，在一个示例性实施例中，用于注射化合物的流体流是一种可靠的、冗余的、预先存在的流体流。与使用流体流的独立源和新源相比，此便于对注射的化合物进行相对便宜并且可靠的作用。
参照附图10，燃烧器前部1000包括具备主出口1011的主燃烧器管1010、燃烧器水管开口1030、各种空气阻尼器和第二燃料管1020。在一个示例性实施例中，第二燃料可以通过第二燃料管或供给管(第二燃料的“来源”)1020输送至燃烧器前部1000。管1020可以构造成进入燃烧器前部并且将第二燃料管1020中的第二燃料输送至主燃烧器出口处附近的点1021处。第二燃料管出口可位于接触或接近主燃料燃烧器的位置。在燃煤电站的例子中，主燃料为煤的燃烧器的管出口开口位于通向炉中的燃烧器开口附近。煤燃烧器管构造成能将煤粉吹入炉1050中。第二燃料管例如可以定向成以类似方式将第二燃料通过在水冷壁中的相同燃烧器开口1030吹入炉中。在一个示例性实施例中，第二燃料管1020的出口位于第一燃料管1010的出口1011的后面或与之平齐(相对于水管燃烧器开口1030)使得粉煤不会磨损第二燃料管。
在一个示例性实施例中，第二燃料管出口1021位于风箱或燃烧空气箱1060中。在一个示例性实施例中，第二燃料管的出口1021位于煤管的外径和风箱的内壁之间。风箱将燃烧空气输送至炉。所述燃烧空气包括一次、二次和三次风。所述空气携带并包围被注入炉的燃料。在一个示例性实施例中，风箱为混合室。在一个示例性实施例中，值得注意的是，混合室(例如风箱)位于炉的附近，意味着化合物(燃料)和燃烧空气在刚进入炉时或在进入炉之前可以汇合在一起。然而，燃烧空气将化合物(第二燃料)与主燃料(例如煤)一起运送到炉中。
在一个示例性实施例中，第二燃料在燃烧器附近注入燃烧空气中。存在许多不同设计的燃烧器，因此，化合物注入管线(第二燃料管线)依据改装的燃烧器类型的不同而不同。然而，该原理也同样适用于各燃烧器的设计。例如，对于NG、LNG或NGL，燃料管线基于燃烧器的设计进行现场布置。在一个示例性实施例中，燃料管线布置穿过燃烧空气的路径。参见附图10。例如，燃料管线可以布置于燃烧器管(例如，煤燃烧器管)的外部，并布置在流过燃烧器管的燃烧空气中。在一个示例性实施例中，燃料管线1020是这样的管，即该管终止于燃烧器管外部的燃烧器管1010的出口1011附近的喷嘴环处。在一个示例性实施例中，该管和喷嘴环隔离于煤燃烧器管，并且/或被构造成远离燃烧器管1010。这可以有利于减少向燃料管的热辐射。因此，在一个示例性实施例中，喷嘴(集管环)布置在燃烧空气的路径上，而不是煤的路径上。例如，该管可以进入空气箱，并沿着燃烧器管或在其附近布置，终点所在位置比燃烧器管尖点短或与燃烧器尖点平齐。在一个示例性实施例中，第二燃料管1020包括高温管或类似材料管。在一个示例性实施例中，输送第二燃料源的管和集管并没有延伸超过煤燃烧器管的出口处，因此不在吹入炉中煤流中。根据一个示例性实施例，提供了一种改装通用炉的方法，具体而言提供了一种改装通用炉上的现有燃烧器的方法。在该示例性实施例中，在现有的燃烧器改装之前，燃烧器构造成向通用炉提供单一的，第一(最初的)燃料。示例中的方法包括将现有的燃烧器改装成可以向通用炉提供第二燃料的燃烧器，其中第二燃料和燃烧器中使用的第一(最初的)燃料不同。在将现有的燃烧器改装之后，燃烧器可以在共烧模式和单一燃烧模式之间改变操作，或者使两种燃料的比例变化，而不用对燃烧器进行物理返工。在该示例性实施例中，第一燃料是固体，第二燃料是液体或气体。在另一个示例性实施例中，第一燃料是气体，而第二燃料是液体。在另一个示例性实施例中，第一燃料是液体，而第二燃料是气体。在另一个示例性实施例中，第二燃料是液体或气体的其中一种。在另一个示例性实施例中，第二燃料类型是NGL。在另一个示例性实施例中，第二燃料类型是LNG。在另一个示例性实施例中，第一燃料在煤燃烧器管中被供应到炉中并且第二燃料经由位于煤燃烧器管外部或附近的第二管供应至炉，其中的煤燃烧器管和第二管都位于燃烧器前部的风箱中。
在一个示例性实施例中，第二管1020可以沿着煤燃烧器管或在其附近布置。在燃烧器管端部附近，第二管路可以绕着燃烧器管1010的部分形成装有喷嘴的集管以用于将第二燃料注入燃烧空气中。在一个示例性实施例中，可以使用任何合适的喷嘴，并且喷嘴尺寸可以基于气体或液体的流速而确定。在一个示例性实施例中，喷嘴定向成能够将第二燃料沿与燃料管路相垂直的方向喷洒。以此方式，第二燃料和燃烧空气混合并被送入炉中。此外，可以使用任何合适的喷嘴定向。
在一个示例性实施例中，第二管路可以具有一个或多个阀以将第二燃料与燃烧器前部1000隔离。例如，第二燃料管具有IV级(Class)截止阀1071、调节控制阀1072和/或类似的阀。在不同的示例性实施例中，这些阀可以是手动阀或者自动控制阀，自动控制阀例如是编程逻辑控制阀或分布式控制系统阀。所述阀可以构造成与燃烧器管理系统或燃烧管理系统配合工作。
值得注意的是第二燃料管和输送机构与典型的燃油点火器有很大的不同。点火器通常不能被调节一它们通常是二元开/关设备。点火器也由于仅用于启动炉或有助于受控停机而通常被限制尺寸和热量输出。点火器不能产生炉热量的例如30％或者更多。
在一个示例性实施例中，可经由管而从该特定燃料源来提供第二燃料。例如，第二管可以使一条NGL供应管线。在另一个示例性实施例中，该管可由现场储罐供应。例如，一个大的压缩天然气或LNG或NGL储罐可以提供燃料源。例如，可在一定压力下供给第二燃料。在不同的实施例中，如果燃料是液体，其可以在被吸入空气流之前雾化。任何适合的雾化喷嘴/技术都可以被用于雾化该液体燃料。
如上所述，化合物可包含多种物质、化学成分、燃料和类似物。特别是，当注入化合物时，该反应的化学计量通常非常依赖于温度。换言之，在错误的温度时注入化合物会导致不能完全反应或者根本不会发生反应。将化合物注射通过原有吹灰器和/或燃烧器前部的优势是，在炉和后端烟气中有许多可供选择的注入点。在这些不同的注入点中温度呈现明显的差异。因此，在一个示例性实施例中，原有的吹灰器位置提供了可选择的用于注入化合物的多种不同温度部位。例如，双氧水(H2O2)可以有利地通过跨越节约器的各管道鼓风机注入。
在以下的说明书和/或权利要求书中，术语“联接”和/或“连接”及其衍生词都会被使用。在具体实施例中，连接可以用来指示两个或更多元件彼此直接物理接触。联接意味着两个或更多元件彼此直接物理接触。然而，联接也意味着两个或更多元件可能不是彼此直接接触，但是仍然可以彼此协作和/或相互作用。此外，联接意味着例如两个硬件部件的两个物体之间彼此处于联系状态，和/或彼此建立联系。此外，术语“和/或”可以“和”，它也可以意味着“或”，它可以意味着“异或”，它可以意味着“一个”，可以意味着“一些，但不是所有”，它可以意味着“两者都不”，和/或可以意味着“两者都”，但要求保护的主题的范围不限于这一方面。
但是应当理解的是，本文所示和所描述的具体实施方式是说明性的不同的实施方案，包括其最佳实施方式，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。此外，本发明所包含的各附图中示出的连线意在表示示例性的功能关系和/或各元件之间的物理联接。值得注意的是，在实际的系统中可以存在许多替换的或附加的功能关系或物理连接。
虽然本发明的原理已经在实施例中示出，但是在实际应用中为了适用于特殊环境和运行要求可以对结构、布置、比例、元件、材料和部件做出修改，而不脱离本发明的原理和保护范围。这些和其它改变或修改旨在包括于本发明公开的范围内并且可以由所附权利要求表示。
示例性实施例的说明
在示例性第一实施例中，一种设备，包括：混合室，该混合室构造成接收能够改善通用炉有害物质排放和通用炉中结渣中至少一个的化合物，其中，该混合室进一步构造成将化合物和待注入通用炉中的流体混合，并且其中，流体由设在通用炉的合适位置处的流体供应装置输送。在该示例性实施例中，混合室中接收来自于化合物供给机构的化合物。在该示例性实施例中，混合室构造以改装在阀门和供给管之间。在该示例性实施例中，混合室为吹灰器的整体的一部分。
在示例性第二实施例中，一种方法，包括：将化合物供给装置附连到与流体供应装置直通连接的混合室；将化合物供应至混合室；将化合物和流体混合；并将化合物和流体输送至通用炉。在该示例性实施例中，通过利用真空或泵中的至少一种将化合物由加料斗输送至混合室。在该示例性实施例中，流体被输送至吹灰器。在该示例性实施例中，该方法进一步包括：在吹灰器上加装混合室，加装包括：将吹灰器上的供给管和阀门分离；将混合室插入供给管和阀门之间；并将混合室、供给管和阀门连接在一起。在该示例性实施例中，其中混合室位于燃烧器附近，通过通用炉的燃烧器前部将化合物输送至通用炉。在该示例性实施例中，流体供应为厂仪表空气、工作空气、吹扫空气、蒸汽和加压水源中的一种。在该示例性实施例中，厂仪表空气连入位于通用炉上的燃烧器的二次风，化合物从混合室由厂仪表空气输送进入二次风并从燃烧器前部流出而进入通用炉。在该示例性实施例中，该化合物是氢氧化镁。在该示例性实施例中，流体是包括一次风、二次风和三次风其中之一的燃烧空气。在该示例性实施例中，化合物是燃料。在该示例性实施例中，流体是包括一次风、二次风和三次风之一的燃烧空气，其中化合物是包含天然气液体(NGL)的燃料。在该示例性实施例中，化合物是气体或液体。
在示例性第三实施例中，一种系统，包括：流体供应装置，其输送受压流体以用于通用炉；化合物，其能够提高通用炉的效率；混合室，其能够操作以将受压流体与化合物混合，其中，该混合室构造成可移除地连接到该流体供应装置；和机构，其连接到该流体供应装置，其将受压流体引导进入通用炉中。在该示例性实施例中，系统进一步包括：加料斗，其构造成保持一定量的化合物，其中该混合室构造成接收来自加料斗的化合物；和泵系统，其构造成以足以克服受压流体压力的压力将化合物从加料斗输送至混合室。在该示例性实施例中，化合物是氢氧化镁。在该示例性实施例中，该机构是具有阀、供给管和输送装置的吹灰器，输送装置与流体供应装置相连，其中，混合室以直通方式连接于阀和供给管之间。在该示例性实施例中，化合物、加料斗、泵系统和混合室与安装于通用炉上的可伸缩吹灰器或壁挂式吹灰器中的至少一个形成整体。在该示例性实施例中，该机构是位于通用炉中的燃烧器前部，流体供应是流入在燃烧器前部二次风中的厂仪表空气，其中混合室中经过厂仪表空气，其中化合物从加料斗被输送至混合室并在厂仪表空气中与受压流体混合，继而传送至燃烧器前部的二次风，然后从燃烧器前部流出而进入通用炉。在该示例性实施例中，和没有混合室的情况相比，所述系统能够调节以藉由所述混合室操作处在同样的峰值冲击压力下的流体供应。在该示例性实施例中，化合物被直接加入位于混合室中的流体中。在该示例性实施例中，化合物几乎在注入流体的同时被雾化。
在示例性第四实施例中，一种改装通用炉的方法，其中通用炉具有燃烧器前部，燃烧器前部为通用炉加入第一种燃料，并且其中，燃烧器前部提供与第一种燃料的燃烧相关的燃烧空气，燃烧空气包括以下的至少一种：一次风、二次风、和三次风，该方法包括：将第二种燃料源连接至燃烧器前部，该连接用于将第二种燃料引入燃烧空气中；其中，第一种燃料与第二种燃料是不同的燃料类型。在该示例性实施例中，通用炉为燃煤锅炉，并且第一种燃料为煤。在该示例性实施例中，第二种燃料为液体或气体中的一种。在该示例性实施例中，第二种燃料为天然气液体(NGL)。在该示例性实施例中，第二种燃料为液化天然气(LNG)。在该示例性实施例中，第二种燃料被直接引入燃烧空气中。在该示例性实施例中，第二种燃料被间接引入燃烧空气中。
在示例性第五实施例中，一种将化合物注入通用炉的方法，包括：将化合物注入原有流体流中；其中，原有流体流是已有传输设备中携带的流体流，其中，该已有传输设备在改装通用炉以提供将化合物注入流体流的能力之前，以使得将原有流体流注入通用炉的方式连接到通用炉；将含有化合物的原有流体流通过燃烧器前部和吹灰器注入通用炉；并且其中，该化合物包括固体、液体和气体中的一种。在该示例性实施例中，原有流体流为一次风、二次风和三次风中的一种。在该示例性实施例中，化合物为液体或气体中的一种。在该示例性实施例中，该化合物为一种燃料，该燃料不同于加入通用炉的主燃料。在该示例性实施例中，原有流体流和该化合物通过燃烧器前部注入通用炉。其中主燃料为煤，并且其中，该化合物包括天然气液体(NGL)。
在示例性第六实施例中，一种将化合物注入通用炉的方法，包括：通过将化合物注入用于传输燃烧空气的输送机构中从而将该化合物输送至通用炉；其中燃烧空气为一次风、二次风和三次风中的一种，其中，该化合物包括一种燃料，该燃料不是加入通用炉的主燃料。在该示例性实施例中，输送机构用于通用炉的燃烧器前部，其中，该燃烧器前部包括燃烧器并且该燃烧器前部构造成混合化合物和燃烧空气。在该示例性实施例中，该燃料为天然气液体(NGL)，并且主燃料为煤。
在示例性第七实施例中，一种通用炉，包括：燃烧器；输送机构，其中，该输送机构构造成将燃烧空气输送到通用炉中，其中，该输送机构构造成在燃烧器附近将燃烧空气输送到通用炉中，其中，该燃烧空气包括一次风、二次风和三次风中的一种；燃料源，其被提供到燃烧器，其中，该燃料源是第一种燃料，并且是用于通用炉的主燃料源；化合物源，其连接到输送机构，其中，该化合物源用来将化合物供应到输送机构中的燃烧空气中。在该示例性实施例中，化合物为不同于第一种燃料的第二种燃料。在该示例性实施例中，第二种燃料为液体和气体中的一种。在该示例性实施例中，第二种燃料为天然气液体(NGL)。在该示例性实施例中，第二种燃料为液化天然气(LNG)。在该示例性实施例中，第一种燃料在煤燃烧器管中被供应至通用炉，并且其中，第二种燃料通过位于煤燃烧器管外部及附近的第二管被供应至通用炉，其中，煤燃烧器管和第二管均位于燃烧器前部的风箱中。
在示例性实施例中，任何前述的示例性实施例都可以和之前阐述的已有实施例组合。
Claims (48)
1.一种设备，包括：
混合室，所述混合室构造成接收能够改善通用炉有害物质排放和通用炉除渣中的至少一个的化合物，其中，所述混合室进一步构造成将化合物和待注入通用炉中的流体混合，并且其中，所述流体由在通用炉的合适位置处流体供应装置输送。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述混合室中接收来自于化合物供给机构的化合物。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述混合室构造成改装在阀和供给管之间。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述阀和所述供给管位于吹灰器上。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述混合室为吹灰器的整体的一部分。
6.一种方法，包括：
将化合物供给装置附连到与流体供应装置直通连接的混合室；
将化合物供应至所述混合室；
将化合物和流体混合；并且
将所述化合物和所述流体输送至通用炉。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过利用真空或泵中的至少一种将所述化合物从加料斗供应至所述混合室。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述流体输送至吹灰器。
9.如权利要求8所述的方法，其进一步包括：
在所述吹灰器上加装所述混合室，所述加装包括：
将所述吹灰器上的供给管和阀门分离；将所述混合室插入所述供给管和所述阀门之间；并将所述混合室、所述供给管和所述阀门连接在一起。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合室位于燃烧器附近，通过所述通用炉的燃烧器前部将所述化合物输送至通用炉。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，供应的流体为厂仪表空气、工作空气、吹扫空气、蒸汽和加压水源中的一种。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述厂仪表空气连入位于通用炉上的燃烧器的二次风中，并且所述化合物从所述混合室由所述厂仪表空气输送进入二次风并从所述燃烧器前部流出而进入所述通用炉。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述化合物是氢氧化镁。
14.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述流体是包括一次风、二次风和三次风其中之一的燃烧空气。
15.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述化合物是燃料。
16.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述流体是包括一次风、二次风和三次风之一的燃烧空气，其中所述化合物是包括天然气液体(NGL)的燃料。
17.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述化合物是气体或液体。
18.一种系统，包括：
流体供应装置，其输送受压流体以用于通用炉；
化合物，其能够提高所述通用炉的效率；混合室，其能够操作以将受压流体与化合物混合，其中所述混合室构造成可移除地连接到所述流体供应装置；以及
机构，连接到所述流体供应装置，其将受压流体引导进入所述通用炉中。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，进一步包括：
加料斗，其构造成保持一定量的化合物，其中，所述混合室构造成接收来自所述加料斗的化合物；和
泵系统，其构造成以足以克服受压流体压力的压力将所述化合物从所述加料斗输送至所述混合室。
20.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述化合物是氢氧化镁。
21.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述机构是具有阀、供给管和输送装置的吹灰器，所述输送装置连接到所述流体供应装置，其中，所述混合室以直通方式连接于所述阀和所述供给管之间。
22.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述化合物、加料斗、泵系统和混合室与安装于通用炉上的可伸缩吹灰器或壁挂式吹灰器中的至少一个形成整体。
23.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述机构是位于所述通用炉中的燃烧器前部，并且供应的流体是流入在所述燃烧器前部中的二次风中的厂仪表空气，其中所述混合室中经过所述厂仪表空气，其中所述化合物从所述加料斗被输送至所述混合室并在所述厂仪表空气中与受压流体混合，继而传送至所述燃烧器前部的二次风中，然后从所述燃烧器前部流出而进入所述通用炉。
24.如权利要求19所述的系统，其特征在于，和没有所述混合室的情况相比，所述系统能够调节以藉由所述混合室操作处在同样的峰值冲击压力下的流体供应。
25.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述化合物被直接加入位于所述混合室中的所述流体中。
26.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述化合物几乎在注入所述流体的同时被雾化。
27.一种改装通用炉的方法，其中，所述通用炉具有燃烧器前部，其中，所述燃烧器前部为通用炉加入第一种燃料，并且其中，所述燃烧器前部提供与所述第一种燃料的燃烧相关的燃烧空气，其中，所述燃烧空气包括一次风、二次风和三次风中的至少一种，所述方法包括：
将第二种燃料源连接至所述燃烧器前部，其中，所述连接用于将第二种燃料引入所述燃烧空气中；
其中，所述第一种燃料是与所述第二种燃料不同的燃料类型。
28.如权利要求27所述的方法：其特征在于，所述通用炉为燃煤锅炉，并且所述第一种燃料为煤。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述第二种燃料为液体或气体中的一种。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述第二种燃料为天然气液体(NGL)。
31.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述第二种燃料为液化天然气(LNG)。
32.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述第二种燃料被直接引入所述燃烧空气中。
33.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述第二种燃料被间接引入所述燃烧空气中。
34.一种将化合物注入通用炉的方法，包括：
将化合物注入原有流体流中；
其中，所述原有流体流是已有输送设备中携带的流体流，所述已有输送设备在改装所述通用炉以提供将所述化合物注入所述流体流的能力之前，以使得所述原有流体流注入所述通用炉的方式连接到所述通用炉；
将含有所述化合物的所述原有流体流通过燃烧器前部或吹灰器中的一个注入所述通用炉，并且
其中，所述化合物包括固体、液体和气体中的一种。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述原有流体流为一次风、二次风和三次风中的一种。
36.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述化合物为液体或气体中的一种。
37.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述化合物为一种燃料，所述燃料不同于用于加入通用炉中的主燃料。
38.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述原有流体流和所述化合物通过所述燃烧器前部注入所述通用炉。
39.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述主燃料为煤，所述化合物包括天然气液体(NGL)。
40.一种将化合物注入通用炉的方法，包括：
通过将化合物注入用于传输燃烧空气的输送机构中而将所述化合物输送至所述通用炉中，其中，所述燃烧空气为一次风，二次风和三次风中的一种，其中，所述化合物包括一种燃料，所述燃料不是用于加入所述通用炉的主燃料。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述输送机构为用于所述通用炉的燃烧器前部，所述燃烧器前部包括燃烧器并且所述燃烧器前部构造成混合所述化合物和所述燃烧空气。
42.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述燃料为天然气液体(NGL)，并且所述主燃料为煤。
43.一种通用炉，包括：
燃烧器，
输送机构，其中所述输送机构构造成将燃烧空气输送至所述通用炉中，其中所述输送机构构造成在所述燃烧器附近将燃烧空气输送到所述通用炉中，其中，所述燃烧空气包括一次风、二次风和三次风中的一种；
燃料源，其被提供到所述燃烧器，其中所述燃料源是第一种燃料，并且是用于所述通用炉的主燃料源；
化合物源，其连接到所述输送机构，其中，所述化合物源用来将化合物供应到所述输送机构中的燃烧空气中。
44.如权利要求43所述的通用炉，其特征在于，所述化合物为不同于所述第一种燃料的第二种燃料。
45.如权利要求44所述的通用炉，其特征在于，所述第二种燃料为液体和气体中的一种。
46.如权利要求44所述的通用炉，其特征在于，所述第二种燃料为天然气液体(NGL)。
47.如权利要求44所述的通用炉，其特征在于，所述第二种燃料为液化天然气(LNG)。
48.如权利要求44所述的通用炉，其特征在于，所述第一种燃料在煤燃烧器管中被供应至所述通用炉，并且其中，所述第二种燃料通过位于所述煤燃烧器管外部及附近的第二管被供应至所述通用炉，其中，所述煤燃烧器管和所述第二管均位于燃烧器前部的风箱中。
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