CN1103940A - 用于外燃式动力装置的多级燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

一种供外燃式动力装置使用的多级燃烧设备和 方法，这种设备和方法使在任何阶段释放的热量的温 度能与来自动力装置的工作流体的热特性相适应。

Description

本发明涉及一种用于使燃料燃烧、以向锅炉和外燃式动力装置的过热器供热的方法和系统。
目前用于外燃式动力装置的燃烧系统可以分为两种类型：将送入燃烧室的空气预热的系统，以及不将空气预热的系统。由于使用废气使例如通常在约华氏700度以上的温度范围内的迎面而来的空气预热，从而在这一温度以上的温度范围内释放热量，所以，带有空气预热的燃烧系统使动力系统具有高效率。
两种已知类型的燃烧过程包括粉化煤燃烧系统（燃煤被微化为细粉末）以及流化床燃烧系统。粉化煤燃烧系统通常只用于烧煤（煤不象其它种类的燃料，它可以被磨成细粉）。细煤粉一般同至少过量15～20%的空气燃烧才能达到完全燃烧。通过围绕在火焰区周围的特殊管子可以实现热量的转移。在这些管子中，工作流体（一般是水）是沸腾的，这样可防止管子过热和烧坏。一般来说，燃烧温度非常高，从而会产生一种对周围环境有害的氮的氧化物（NOx）的副产物。很高的燃烧温度也会妨碍例如通过加入石灰石来清除对于环境有害的硫化气体的工作。
在流化床燃烧系统中，可以燃烧不同形式的固体燃料。通常将燃料送进同石灰石混合的燃烧区;石灰石的目的就是要清除硫化气体。至于在粉化煤系统中，燃料一般同至少过量15～20%的空气燃烧才能达到完全燃烧。在这样的燃烧器内，吸收热量的特别冷却管直接位于燃烧区，以此来提供有效的冷却。结果，流化床燃烧系统可以在大约华氏1600度的温度下燃烧。在这种温度下，石灰石吸收硫化气体，而NOx气体不再从空气产生。但是，由于大部分热量是通过单独使废气从华氏1600度冷却到大约华氏700度而释放，没有足够释放的热量重新加热动力循环中的工作液体，从而使动力系统的效率降低。
在第一方面，本发明涉及一种向外燃式的动力系统供热的方法，它包括下列步骤：
向第一燃烧室输送预热空气流以及燃料总量的一部分;
使预热的空气和燃料的混合物燃烧，以形成第一废气流，
选择向所述第一燃烧室输送的所述燃料的量，从而使所述第一废气流的温度低于形面NOx气体的温度;
使热量从所述第一废气转移给来自外燃式动力系统的工作流体;
使剩余燃料在一系列的一个或多个连续燃烧阶段中燃烧，以在每个阶段中通过使用上一个燃烧阶段所产生的废气而形成一个废气流;
在每一相继燃烧阶段中选择燃料的量，从而使燃烧阶段所产生的废气流的温度低于使NOx气体形成的温度，
与每一燃烧阶段有关的总温升等于在一个单独的燃烧阶段、使用最小量的为燃烧所需的空气时使所有所述燃料燃烧而造成的温升;以及
使热量从每个相继的废气流向来自所述外燃式动力系统的工作流体转移。
在第二方面，本发明涉及一种用于向外燃式动力系统供热的方法，包括下列步骤：
向第一燃烧室输送预热空气流以及燃料总量的一部分;
使预热的空气和燃料的混合物燃烧，以形成第一废气流，
选择向所述第一燃烧室输送的燃料量，从而使所述第一废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;
使热量从所述第一废气流向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
使所述第一废气流和所述燃料的第二部分的混合物在第二燃烧室内燃烧，以形成第二废气流，
选择向所述第二燃烧室输送的燃料量，从而使所述第二废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;
使热量从所述第二废气流向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
使所述第二废气流和所述燃料的第三部分的混合物在第三燃烧室内燃烧，以形成第三废气流，
选择向所述第三燃烧室输送的燃料量，从而使所述第二废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;
使热量从所述第三废气流向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
与每一燃烧阶段有关的总温升等于在一个单独的燃烧阶段、使用最小量的为燃烧所需的空气时使全部所述燃料燃烧而造成的温升。
在第三方面，本发明涉及一种向外燃式动力系统供热的设备，包括：
用于利用废气流的热量使新来的空气流预热的预热器;
一个第一燃烧室，用于使预热的空气和燃料总量的一部分的混合物燃烧，以形成第一废气流;
一个表，用于选择输送到所述第一燃烧室的所述燃料的量，从而使所述第一废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;
一个第一换热器，用于使来自所述第一废气流的热量向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
串联排列的一个或多个附加的燃烧室，用于使剩余燃料在一系列的一个或多个相继的燃烧阶段中燃烧，以在每个阶段中通过使用上一个燃烧阶段所产生的废气而形成一个废气流;
一个或多个表，用于在每一相继燃烧阶段中选择燃料的量，从而使燃烧阶段所产生的废气的温度低于使NOx气体形成的温度，
与每一燃烧阶段有关的总温升等于在一个单独的燃烧阶段、使用最小量的为燃烧所需的空气时使所有所述燃料燃烧而造成的温升;以及
一个或多个附加热交换器，用于使热量从每个相继的废气流向来自所述外燃式动力系统的工作流体转移。
在第四方面，本发明涉及一种向外燃式动力系统供热的设备，包括：
用于通过使用废气流的热量使新来的空气流预热的预热器;
一个第一燃烧室，用于使预热的空气和燃料总量的一部分的混合物燃烧，以形成第一废气流;
第一个表，用于选择输送到所述第一燃烧室的所述燃料的量，从而使所述第一废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;
一个第一换热器，用于使来自所述第一废气流的热量向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
一个第二燃烧室，用于使所述第一废气流和所述燃料的第二部分的混合物燃烧，以形成第二废气流;
第二个表，用于选择输送到所述第二燃烧室的所述燃料的量，从而使所述第二废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;
一个第二换热器，用于使来自所述第二废气流的热量向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
第三燃烧室，用于使所述第二废气流和燃料的第三部分的混合物燃烧，以形成第三废气流;
第三个表，用于选择输送到所述第三燃烧室的所述燃料的量，从而使所述第三废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;以及
第三换热器，用于使来自所述第三废气流的热量向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
与每一燃烧阶段有关的总温升等于在一个单独的燃烧阶段、使用最小量的为燃烧所需的空气而使所有所述燃料燃烧造成的温升。
在最佳实施例中，燃烧方法和燃烧设备都可以进一步包括一个第四燃烧循环，在该循环中，第三废气流和燃料的第四部分的混合物在第四燃烧室中燃烧，以形成第四废气流。选择向第四燃烧室输送的燃料的量，从而使第四废气流的温度低于使NOx气体形成的温度。然后，使热量从第四废气流向来自外燃式动力系统的工作流体转移。与每一燃烧阶段有关的总温升等于在一个单独的燃烧阶段、使用最小量的为燃烧所需的空气时使所有所述燃料燃烧而造成的温升。
在其它的最佳实施例中，进一步使热量从最后的废气流向新来的空气流转移，在此之后，将废气排入大气。例如通过向在最后的燃烧阶段中（例如向第三或第四燃烧室）的燃料加入石灰石，或在将废气流排入大气之前通过洗涤最后的废气流（例如第三或第四废气流）也可以从废气流中除去硫化气体。一个或多个的燃烧室（例如第三或第四燃烧室）可以是流化床燃烧室。在任何一废气流没有足够的含氧量以支持燃烧的情况下，可使一部分预热空气流转换方向，同燃料一起燃烧，以弥补氧的不足。
每种废气流的温度最好不高于华氏1700度（例如不高于大约1600～1700度），以防止NOx气体的形成。相对于所消耗的燃料的总量，空气的全部剩余最好约为5～7%。
本发明的多级燃烧系统的最大优点是，通过控制燃烧阶段的数量，就可以控制在任何阶段的废气冷却的程度（从而也就控制释放热量的温度）。这也就使人们能使被释放热量的温度同工作液体的热特性相适应。通过管理多个燃烧阶段，精确地使在燃烧过程中任何点上释放热量的温度适合工作流体的热特性的能力为提高动力装置的效率提供一个简单然而高效的手段。
由于燃烧过程使用预热的空气，热量在足够高的温度下释放，以保证对动力系统工作流体的再加热，从而进一步提高效率。由于可以选择这些温度，以致于它们可以大大高于在最后的热交换器中废气被冷却到的温度，因此，在较高温度下产生的热量多于在较低温度下产生的热量。使用多级燃烧阶段通过缩小在任何燃烧阶段中废气冷却的程度使热量能够在更高温度下释放。最终结果是，释放全部热量后所处的平均温度提高了，从而可使所述系统用于对工作流体单次或多次再加热的动力循环，并进一步提高效率。与此同时，在燃烧过程中产生的任何废气流的温度不超过（例如）通过加入石灰石可以有效地清除硫化气体以及产生NOx气体的温度水平（大约1600～1700华氏度的），从而导致对环境来说是清洁的燃料产物。
另一个优点是，由于在每个燃烧室中只有一部分燃料燃烧，在任何特定的燃烧室中的空气量仍然很高，而相对于燃烧的燃料总量的全部剩余空气仍只是5～7%。这就减小了多余气体的热量损失。
由于不必设置具有管子或其它热消耗表面的燃烧室，速度急剧增加的气体或空气可通过燃烧室，从而减少燃烧室的整体尺寸。此外，用于热量获取的热交换器可以事先做好，并拆成易于装配的部分运到现场，从而大大减低了制造这样的燃烧系统的成本。另一附加的优点是，热交换器的管子即不暴露在象在粉化煤燃烧系统中那样的连续高温下，也不暴露在流化床造成的腐蚀环境下。结果，在热交换器中可以使用更少更便宜的材料，从而进一步有助于系统成本的降低。
还有一个优点是，由于总是可以对任何特定的燃烧室调节燃料或空气的量，所以提出的系统很容易控制。
从下列对最佳实施例的说明中，本发明的其它特点和优点将会更加清楚。
图1是具有三个燃烧循环的本发明的方法和设备的一个实施例的原理图。
图2是具有四个燃烧循环的本发明的方法和设备的一个实施例的原理图。
本发明是用于使燃料燃烧而向外燃动力装置供热的一种新的方法和设备。图1所示的原理示出可以按本发明的方法使用的最佳设备的一个实施例。具体地说，图1示出一个燃烧系统100，它包括风扇101、空气预热器102，燃烧室103、104和105、热交换器106、107和108，以及外部动力系统109。
动力系统109可以是任何外部直燃式能量转换系统。根据本发明的燃烧系统特别用在功率循环系统和在为能量转换循环所需的大量热量不是用于使工作流体蒸发，而是用于使工作流体过热或重新加热的系统中。这种动力系统的例子在例如美国专利No.4，732，005和No.4，899，545中得到说明，并通过引用被纳入本发明中。
如图1所示，带有1处参数的大气由风扇101送入燃烧系统100。在空气压力增加之后空气流离开风扇，获得2处的参数。然后空气经过空气预热器102，在这里空气被预热到华氏500～600度并获得3处的参数。以后空气流被分成在4处和5处分别具有参数的两股分气流。含有大部分气体的、获得4处参数的分气流然后被送入第一燃烧室103，在那里它与送进燃烧室103的燃料一起燃烧，燃料以这样的量送进，使离开燃烧室103的废气温度不超过华氏1600～1700度，这是为避免形成氮的氧化物NOx所必需的。向燃烧室103输送的燃料的量只代表要燃烧的燃料总量的一部分。
这样，获得6处参数的废气通过第一热交换器106。动力系统109的工作流体也反向地流经热交换器106。最终结果是，热量从废气转换到这个工作流体上。然后，经冷却的废气离开热交换器106，具有7处的参数。选择7处的温度，以提供向工作流体转移的热量所必须的高温。如果必要，7处温度可以大大高于4处的温度，从而在第一热交换器中向工作流体转移的所有热量将具有相对高的温度。
由于在第一燃烧室103中只有燃烧的全部燃料的一部分被掉，离开第一燃烧室的废气仍然含有大量的氧，因而可用于进一步燃烧。这样，在经过热交换器106之后，具有7处参数的废气被导入第2燃烧室104，以使离开燃烧室104的废气温度不超过华氏1600～1700度所需要的量再次向燃烧室104输送燃料。
废气离开第二燃烧室104时，具有相应于8处的参数。随后，废气经过第二热交换器107，并再次冷却，从而将热量转移到动力系统109的工作流体上，并获得9处的参数。
选择9处的废气温度，以提供在热交换器107中释放并转移到工作流体上的热量所需要的高温。由于在第一和第二燃烧室中都只有一部分要参与燃烧的燃料被烧掉，具有9处参数的废气仍然含有为在第三燃烧室105内完成燃烧所需要的足够的氧气。但是，如果包含在废气中的氧气不足以在第三燃烧室中提供充分的燃烧，那来，就额外地将具有5处的参数的预热空气流送入第三燃烧室105。
燃料的剩余部分被送入第三燃烧室105，以完成燃烧过程（再次提清注意选择燃料的量，以致于最终的废气温度不超过华氏1600～1700度。）也可以向燃烧室105加入石灰石，以从废气中吸收硫化的气体，从而有效地控制它们的发散。为此，第三燃烧室105可以是一个流化床燃烧器。
离开第三燃烧室105，具有10处参数的废气经过第三热交换器108，在那里，它再一次将热量转移到来自动力系统109的工作流体上，然后离开热交换器108，获得11处的参数。11处的温度比7和9，即从第一和第二热交换器106和107的出口处的低。随后，废气与前进的空气相反地被送进空气预热器102内，然后冷却，具有12处的参数，然后被释放到烟囱。
每个单独的燃烧阶段都与进入的空气流的温度的升高有关。在所有燃烧室中的全部温升等于如果在使用完全燃烧所需要的最小量的空气时燃料在一个步骤中烧完的情况下得到的全部温升。但是，可能由于相对高的温度的废气进入第2和第三燃烧室，可以在那些燃烧室中燃掉的燃料数量必须减少，以防止离开那些燃烧室的废气的温度超过华氏1600～1700度。结果，在全部三个燃烧室中的全部温升可能小于通过在一个步骤中使所有燃料燃烧所造成的全部温升。这也会使离开第三燃烧室的废气保留大量的氧，从而致使被引入用于完全燃烧过程的空气不可接受地大量过剩。为防止这个问题，可以使用一个附加的燃烧阶段，即第四燃烧室。
图2示出一个四阶段燃烧系统200。除了该系统包括一个第四燃烧室110和第四热交换111之外，燃烧系统200同图1所示的燃烧系统100是一致的。在废气离开第三热交换器108之后，具有11处参数的废气同剩余的燃料一起被送入第四燃烧室110，以完成燃烧过程（再一次提请注意，要选择燃料数量，以致使最终废气的温度不超过华氏1600～1700度）。如果废气的含氧量不足以在第四燃烧室中提供足够的燃烧，那末，就将具有5处参数的预热空气的气流补充入第四燃烧室110。也可向燃烧室110加入石灰石，以从废气中吸收硫化气体（在这种情况下，燃烧室110可以是一个流化床燃烧器）。
离开第四燃烧室110并具有12处参数的废气经过第四热交换器111，在那里，它再次将热量转移到来自动力系统109的工作流体上，然后离开热交换器111，并具有13处的参数。13处的温度低于7、9和11处，即离开第一、第二和第三热处换器106、107和108处的温度。随后，将废气与前进的空气反向地送入空气预热器200，并使之冷却，具有14处的参数。然后将其排至烟囱。
当根据多个最佳实施例说明本发明时，那些技术熟练的人将理解本发明的多种变化和修正。下文中的权利要求包括所有落入本发明的精神和范围的改型和修正。
例如，上述系统只以一个三阶段或四阶段燃烧系统形式，但可以使用任何数目的阶段，即，设备可以具有多于三个或四个阶段，甚至只有两个阶段。阶段的数目是以工作流体的热特性为基础来选择的，以使被释放的热量的温度与这些特性适合。这样，就可以使释放出的热量精确地满足与动力装置的需要相适应的量，从而增加总的效率。
可以在向烟囱排放气体之前用涤气器清洗废气，以除去硫化气体。
多个燃烧室可以垂直排列，即，将前面的燃烧室放在下面，而将后面的燃烧室顺序地放在上面。在这种情况下，系统可以配置成：最后一级燃烧室的灰以及来自最后一级燃烧室的没有充分燃烧的燃料依次下落到每一个先前的燃烧室。这种配置会保证所有燃烧的完全燃烧，同时使灰只从最低的燃烧室中除去。

Claims (42)

1、一种用于向外燃式动力系统供热的方法包括下列步骤：
向第一燃烧室输送预热空气流以及燃料总量的一部分；
使预热的空气和燃料的混合物燃烧，以形成第一废气流，
选择向所述第一燃烧室输送的所述燃料的量，从而使所述第一废气流的温度低于使NOx气体形成的温度；
使热量从所述第一废气流向来自外燃式动力系统的工作流体转移；
使剩余燃料在一系列的一个或多个连续燃烧阶段中燃烧，以在每个阶段中通过使用上一个燃烧阶段所产生的废气而形成一个废气流；
在每一相继燃烧阶段中选择燃料的量，从而使燃烧阶段所产生的废气流的温度低于使NOx气体形成的温度，
与每一燃烧阶段有关的总温升等于在一个单独的燃烧阶段、使用最小量的为燃烧所需的空气使所有所述燃料燃烧所产生的温升；以及
使热量从每个连续的废气流向来自所述外燃式动力系统的工作流体转移。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括使热量从后面的废气流向新来的空气流转移，以使所述空气流预热;以及
向大气排出所述最终的废气。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括在最后燃烧阶段向燃料加石灰石，以除去硫化气体。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括通过洗涤最后的废气流来清除硫化气化。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括使一部分所述预热空气流换向，并使所述部分与所述燃料在一个或多个所述燃烧阶段一起燃烧。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：每个所述废气流的温度不大于大约华氏1700度，以防止形成NOx气体。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对于所消耗燃料的总量，空气的全部剩余约为5～7%。
8、一种用于向外燃式动力系统供热的方法包括下列步骤：
向第一燃烧室输送预热空气流以及燃料总量的一部分;
使预热的空气和燃料的混合物燃烧，以形成第一废气流，
选择向所述第一燃烧室输送的所述燃料的量，从而使所述第一废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;
使热量从所述第一废气流向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
使所述第一废气流和所述燃料的第二部分的混合物在第二燃烧室内燃烧，以形成第二废气流，
选择向所述第二燃烧室输送的所述燃料的量，从而使所述第二废气流的温度低于使NO气体形成的温度;
使热量从所述第二废气流向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
使所述第二废气流和所述燃料的第三部分的混合物在第三燃烧室内燃烧，以形成第三废气流，
选择向所述第三燃烧室输送的所述燃料的量，从而使所述第三废气流的温度低于使NO气体形成的温度;以及
使热量从所述第三废气流向来自外燃式动力系统的工作流体转移，
与第一燃烧阶段有关的总温升等于在一个单独的燃烧阶段、使用最小量的为燃烧所需的空气使全部所述燃料燃烧所引起的温升。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括使热量从所述第三废气流向新来的空气流转移，以使所述空气流预热;以及
向大气排出所述第三废气流。
10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括在所述第三燃烧室内向燃料加石灰石。
11、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括通过洗涤所述第三废气流来清除硫化气体。
12、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括使一部分所述预热空气流换向，并使所述部分与所述燃料在一个或多个所述燃烧阶段一起燃烧。
13、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：每个所述废气流的温度不大于大约华氏1700度，以防止形成NOx气体。
14、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：相对于所述消耗燃料的总量，空气的全部剩余约为5～7%。
15、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括使所述第三废气流和所述燃料的第四部分的混合物在第四燃烧室内燃烧，以形成第四废气流，
选择向所述第四燃烧室输送的所述燃料的量，从而使所述第四废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;以及
使热量从所述第四废气流向来自外燃式动力系统的工作流体转移，
与每一燃烧阶段有关的总温升等于在一个单独的燃烧阶段、使用最小量的为燃烧所需的空气使全部所述燃料燃烧所引起的温升。
16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：还包括使热量从所述第四废气流向新来的空气流转移，以使所述空气流预热;以及
向大气排出所述第四废气流。
17、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：还包括在所述第四燃烧室内向燃料加石灰石。
18、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：还包括通过洗涤所述第四废气流清除硫化气体。
19、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：还包括使一部分所述预热空气流换向，并使所述部分与所述燃料在一个或多个所述燃烧阶段一起燃烧。
20、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：第个所述废气流的温度不大于大约华氏1700度，以防止形成NOx气体。
21、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：相对于所消耗燃料的总量，空气的全部剩余约为5～7%。
22、一种向外燃式动力系统供热的设备包括：
使用废气流热量使新来的空气流预热的预热器;
一个第一燃烧室，用于使预热的空气和燃料总量的一部分的混合物燃烧，以形成第一废气流;
一个表，用于选择输送到所述第一燃烧室的所述燃料的量，从而使所述第一废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;
一个第一换热器，用于使来自所述第一废气流的热量向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
串联排列的一个或多个附加的燃烧室，用于使剩余燃料在一系列的一个或多个相继的燃烧阶段中燃烧，在每个阶段中通过使用上一个燃烧阶段所产生的废气而形成一个废气流;
一个多个表，用于在每一相继燃烧阶段中选择燃料的量，从而使燃烧阶段所产生的废气的温度低于使NO气体形成的温度，
与每一燃烧阶段有关的总温升等于在一个单独的燃烧阶段、使用最小量的燃烧所需的空气使所有所述燃料燃烧所引起的温升;以及
一个或多个附加热交换器，用于使热量从每个相继的废气流向来自所述外燃式动力系统的工作流体转移。
23、根据权利要求22所述的设备，其特征在于：还包括用于向最后的燃烧室内的燃料加石灰石以除去硫化气体的装置。
24、根据权利要求22所述的设备，其特征在于：还包括一个涤气器，用于洗涤最后的废气流，从而清除硫化气体。
25、根据权利要求22所述的设备，其特征在于：还包括用于使一部分所述预热空气流变换方向一个或多个所述燃烧室与所述燃料一起燃烧的装置。
26、根据权利要求22所述的设备，其特征在于：每个所述废气流的温度不大于大约华氏1700度，以防止形成NOx气体。
27、根据权利要求22所述的设备，其特征在于：相对于所消耗燃料的总量，空气的全部剩余约为5～7%。
28、根据权利要求22所述的设备，其特征在于：至少一个燃烧室包括一个流化床燃烧室。
29、一种向外燃式动力系统供热的设备包括：
用于通过使用从废气流转换的热量使新来的空气流预热的预热器;
第一燃烧室，用于使预热的空气和燃料总量的一部分的混合物燃烧，以形成第一废气流;
第一个表，用于选择输送到所述第一燃烧室的所述燃料的量，从而使所述第一废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;
第一换热器，用于使来自所述第一废气流的热量向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
第二燃烧室，用于使所述第一废气流和所述燃料的第二部分的混合物燃烧，以形成第二废气流;
第二个表，用于选择输送到所述第二燃烧室的所述燃料的量，从而使所述第二废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;
第二换热器，用于使来自所述第二废气流的热量向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
第三燃烧室，用于使所述第二废气流和燃料的第三部分的混合物燃烧，以形成第一废气流;
第三个表，用于选择输送到所述第三燃烧室的所述燃料的量，从而使所述第三废气流的温度低于使NOx气体形成的温度;以及
第三换热器，用于使来自所述第三废气流的热量向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
与每一燃烧阶段有关的总温升等于在一个单独的燃烧阶段、使用最小量的为燃烧所需的空气使所有所述燃料燃烧所引起的温升。
30、根据权利要求29所述的设备，其特征在于：还包括用于向所述第三燃烧室中的燃料加石灰石以除去硫化气体的装置。
31、根据权利要求29所述的设备，其特征在于：还包括一个涤气器，用于洗涤所述第三废气流，以清除硫化气体。
32、根据权利要求29所述的设备，其特征在于：还包括用于使一部分所述预热空气流变换方向到一个或多个所述燃烧室、与所述燃料一起燃烧的设备。
33、根据权利要求29所述的设备，其特征在于：每个所述废气流的温度不大于约华氏1700度，以防止形成NOx气体。
34、根据权利要求29所述的设备，其特征在于：相对于所消耗的燃料的总量，空气的全部剩余约为5～7%。
35、根据权利要求29所述的设备，其特征在于：所述第三燃烧室包括一个流化床燃料室。
36、根据权利要求29所述的设备，其特征在于还包括：
第四燃烧室，用于使所述第三废气流和所述燃料的第四部分的混合物燃烧，以形成第四废气流;
第四个表，用于选择输送到所述第四燃烧室的所述燃料的量，从而使所述第四废气流的温度低于使NO气体形成的温度;
第四换热器，用于使来自所述第四废气流的热量向来自外燃式动力系统的工作流体转移;
与每一燃烧阶段有关的总温升等于在一个单独的燃烧阶段、使用最小量的为燃料所需的空气使所有所述燃料燃烧所引起的温升。
37、根据权利要求36所述的设备，其特征在于：还包括用于向所述第四燃烧室中的燃料加石灰石以除去硫化气体的装置。
38、根据权利要求36所述的设备，其特征在于：还包括一个涤气器，用于洗涤所述第四废气流，以清除硫化气体。
39、根据权利要求36所述的设备，其特征在于：还包括用于使一部分所述预热空气流变换方向到一个或多个所述燃烧室、与所述燃料一起燃烧的设备。
40、根据权利要求36所述的设备，其特征在于，每个所述废气流的温度不大于约华氏1700度，以防止形成NOx气体。
41、根据权利要求36所述的设备，其特征在于，相对于所消耗的燃料的总量，空气的全部剩余约为5～7%。
42、根据权利要求36所述的设备，其特征在于：所述第四燃烧室包括一个流化床燃料室。
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