EA010344B1 - Устройство и способ регулирования температуры перегрева котла - Google Patents

Устройство и способ регулирования температуры перегрева котла Download PDF

Info

Publication number
EA010344B1
EA010344B1 EA200701019A EA200701019A EA010344B1 EA 010344 B1 EA010344 B1 EA 010344B1 EA 200701019 A EA200701019 A EA 200701019A EA 200701019 A EA200701019 A EA 200701019A EA 010344 B1 EA010344 B1 EA 010344B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
boiler
steam
burner
burners
zone
Prior art date
Application number
EA200701019A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200701019A1 (ru
Inventor
Дитрих М. Гросс
Original Assignee
Юпитер Оксиген Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юпитер Оксиген Корпорейшн filed Critical Юпитер Оксиген Корпорейшн
Publication of EA200701019A1 publication Critical patent/EA200701019A1/ru
Publication of EA010344B1 publication Critical patent/EA010344B1/ru

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22GSUPERHEATING OF STEAM
    • F22G1/00Steam superheating characterised by heating method
    • F22G1/02Steam superheating characterised by heating method with heat supply by hot flue gases from the furnace of the steam boiler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22GSUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00Controlling superheat temperature
    • F22G5/02Applications of combustion-control devices, e.g. tangential-firing burners, tilting burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/08Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2900/00Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/07002Injecting inert gas, other than steam or evaporated water, into the combustion chambers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

Котел (10), сконструированный или модифицированный таким образом, чтобы он производил меньше парниковых газов благодаря использованию, по существу, чисто кислородной атмосферы для сжигания топлива. Котел имеет основную горелку (14) и водяные трубы (13а). Котел далее содержит по меньшей мере одну вторичную горелку (24), размещенную в зоне (26) выше зоны (15) основных горелок и ниже паровыпускного отверстия котла. Вторичная горелка обеспечивает тепло или энергию для повышения температуры пара и его массового содержания. Вторичная горелка обеспечивает то тепло или энергию, которая теряется в результате уменьшенной интенсивности проходящих через котел отработавших газов, как следствие использования кислорода вместо сжатого воздуха.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к паровым котлам, сконструированным или модифицированным таким образом, что они работают на кислороде и топливе при отсутствии обычного воздуха для горения и требуют регулирования температуры перегретого и/или промперегретого пара с использованием усовершенствованного способа регулирования температуры перегрева и/или промперегрева пара в котле над обычной зоной сгорания. Более конкретно, настоящее изобретение относится к котлу, имеющему по меньшей мере одну вторичную горелку в зоне конвекции, работающую на кислороде и топливе при отсутствии обычного воздуха для горения, с целью формированного нагрева и выработки энергии в зонах пароперегрева и/или промперегрева, а также в зонах конвекции, что может потребоваться для поддержания надлежащих температур пара на выходе парового котла.
Предшествующий уровень техники
Электростанции и/или пароэнергетические установки, применяемые энергетическими компаниями, отраслями промышленности и муниципалитетами для, помимо прочих назначений, производства пара и электричества, в типичном случае содержат системы котлов, варьирующиеся от малых до гигантских, используемые для производства пара, который может предназначаться для различных процессов и применений, в том числе в турбинах, которые, в свою очередь, приводят в движение генераторы и другие устройства. Котлы в основном имеют базовую конструкцию, не изменившуюся с 19-го века, содержат многочисленные трубы, в которых циркулирует вода. Котлы также в типичном случае содержат одну или несколько горелок, питаемых различными видами топлива на основе углерода, включая ископаемое топливо, которое зажигается и сгорает в присутствии воздуха. Горелки и водяные трубы находятся близко друг к другу, и тепло, производимое горелкой или горелками, нагревает в трубах воду. Горячая вода, как и газы, нагретые горелками, поднимается в области котла, находящейся выше зоны горелок, так что горячая вода продолжает нагреваться по мере поднятия в многочисленных трубах. В типичном случае, в трубах создается повышенное давление, так что вода, кипящая примерно при 100°С при атмосферном давлении, не кипит, но только продолжает нагреваться.
Эти котлы в типичном случае имеют высоту от нескольких футов до нескольких этажей здания и в своей верхней части содержат зоны, в которых горячая вода, выпускаемая из ограничивающих ее труб, вскипает и превращается в пар. Такое стремительное высвобождение воды и превращение ее в пар дает значительную энергию для вращения турбины. Котлы такого типа сконструированы для производства количества тепла и энергии, достаточного и/или превосходящего то, которое необходимо для выполнения котлом его функции.
Улучшения таких систем котлов включают в себя добавление зон перегрева или промперегрева, что дает возможность еще больше увеличить температуру пара путем пропускания пара через трубы перегрева и промперегрева, расположенные в области быстрого потока отходящих газов. Такие приспособления поднимают температуру пара выше температуры его насыщения благодаря использованию вторичной энергии сгорания. Установлено, что, помимо преимуществ дополнительной энергии пара, перегретый пар также суше обычного и поэтому оказывает менее вредное воздействие на лопасти турбин по сравнению с паром, имеющим более высокое содержание влаги. Установлено, что сухой пар имеет более высокую удельную энергию, чем насыщенный пар.
В целом котлы конструируются таким образом, что производится больше энергии, чем необходимо, и эту энергию уменьшают путем охлаждения пара до требуемой температуры. В системах, известных из уровня техники, которые используют воздух, приблизительно содержащий 18% кислорода, должен быть обеспечен повышенный расход воздуха для подачи кислорода, достаточного, согласно стехиометрическому отношению, для полного сжигания топлива. Использование воздуха под давлением, создающим ускоренный поток, заставляло горячие газы быстро подниматься из зоны котла, где находятся горелки, по всей высоте труб с водой. Как таковые, необходимые тепло и энергия имеются в наличии для того, чтобы продолжать нагревать и передавать энергию воде и пару в пароперегревателях, на всем пути до верха котла. Однако наряду с этим преимуществом установлено, что сжигание топлива в присутствии воздуха, богатого азотом, приводит к образованию оксида азота (ΝΟχ), вредного газа, вызывающего парниковый эффект. В котлах, известных из уровня техники, сжигание воздуха и увеличение его расхода, необходимое для обеспечения стехиометрического отношения кислорода для полного сгорания, неизбежно ведет к созданию громадного потока воздуха и образованию очень больших количеств ΝΟχ.
Один из способов уменьшения образования парниковых газов раскрыт в патенте США 6436737 «Кислородно-топливная система сгорания и ее применения», принадлежащем преемнику прав на настоящее изобретение, содержание которого полностью включено в настоящую заявку. В патенте '737 раскрыта система, в которой на горелки подается, по существу, чистый кислород, так что излишний оксид азота не образуется. Такая система может использоваться как в новых котлах, так и в модификации существующих.
Однако поскольку использование чистого кислорода без создания форсированного расхода обеспечивает стехиометрическое отношение, требуемое для сжигания топлива, без необходимости ускоренного/принудительного потока, включающего воздух, тепло и энергия соответственно также усиленно не подаются (в отличие от давления, вызываемого нагнетанием воздуха) в верхнюю зону котла. В результа
- 1 010344 те в некоторых котлах с такими кислородными системами, как это известно специалистам в данной области техники, вода в трубах, не омываемых нагретыми газами в верхних уровнях котла, начинает остывать раньше, чем будет произведено необходимое количество тепла и энергии. Далее, в таких котлах поток горячих газов, омывающих устройства перегрева, не является достаточным для производства желаемого количества перегретого пара. В результате такие котлы не могут быть эффективной альтернативой известным из уровня техники топкам, производящим парниковые газы.
Желательным было бы получить более высокое массовое паросодержание без образования оксидов азота.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагается котел, содержащий, по меньшей мере, одну основную горелку, работающую на кислороде и топливе при отсутствии обычного воздуха для горения и предназначенную для первичного нагревания воды, совокупность водяных труб, каждая из которых имеет первый конец, расположенный вблизи по меньшей мере одной основной горелки, и второй конец, отстоящий от первого конца, расположенный вблизи паровыпускного отверстия котла. Котел может содержать пароперегреватель и/или промперегреватель, соединенный с возможностью передачи пара с паровыпускным отверстием. По меньшей мере одна вторичная горелка установлена выше типичного положения горелки, для производства большего количества тепла или энергии с целью повышения температуры и массового паросодержания в самом котле и в зонах пароперегрева и/или промперегрева котла.
Согласно одному варианту настоящего изобретения, существующий, известный из уровня техники котел модифицируют для питания по существу чистым кислородом вместо сжатого воздуха. Модификация такого котла включает в себя установку в зоне, находящейся выше зоны основных горелок, по меньшей мере одной вторичной горелки для производства тепла и энергии, необходимых для выработки требуемого количества пара и его массового содержания. В предпочтительном воплощении вторичная горелка, будь то в модифицированной известной системе или в котле новой конструкции, питается по существу чистым кислородом.
Во время работы котла основная горелка или горелки нагревают воду, текущую по трубам, заставляя нагретую воду подниматься вверх внутри котла. Нагретая вода мгновенно испаряется в пар, выходящий через паровыпускные отверстия, который направляется в устройство пароперегрева. Благодаря конвективным течениям, в зоне перегрева пар получает дополнительное тепло, что поднимает температуру пара выше точки насыщения. Вторичная горелка обеспечивает дополнительное тепло, что дает возможность более постоянного и последовательного регулирования нагрева пара. Таким образом, достаточно нагретый пар подается на турбину, что обеспечивает ее эффективную и надлежащую работу. В других воплощениях устанавливают более одной вторичных горелок, так что, по желанию, тепло, передаваемое элементам перегрева, более тщательно регулируется. В данном воплощении, в силу того, что кислород в типичном случае подается с меньшей интенсивностью, чем воздух, а следовательно, уменьшается поток нагретых газов, этот недостаток тепла и энергии от основной горелки или горелок покрывается за счет энергии от, по меньшей мере, одной вторичной горелки. По меньшей мере одна вторичная горелка, установленная между основной горелкой (горелками) и паровыпускным отверстием, сообщает воде в трубах и пару в зоне перегрева ту энергию, которая теряется в связи с использованием кислорода, который подается с меньшей интенсивностью.
В дальнейшем варианте вторичная горелка питается вместо обычного воздуха для горения кислородом из системы выработки кислорода в стехиометрическом отношении с топливом так, что выброс парниковых газов минимизируется. Поскольку обычный воздух для горения, состоящий примерно на 80% из азота, потребляет значительное количество тепла, теряемого с выбросом, использование кислорода из системы выработки кислорода уменьшает количество тепла, теряемого с выбросом, и позволяет использовать тепло горелки в пароперегревателе более эффективно. В другом воплощении и вторичная, и основная горелки питаются кислородом из системы выработки кислорода в стехиометрических отношениях.
Нагретая вода мгновенно испаряется в пар в паровыпускных отверстиях, который направляется в устройство пароперегрева, причем вторичная горелка продолжает подачу дополнительного тепла и энергии для повышения массового паросодержания. Пар из пароперегревателя затем может подаваться на турбину. В одном воплощении пар возвращается с турбины в устройство промперегрева, где он опять подвергается действию тепла и энергии, вырабатываемых основной и вторичной горелками, затем опять подается на турбину. Благодаря конвективным течениям, производимым вторичными горелками, пар получает дополнительное тепло или энергию в тех зонах, в которых котлы, имеющие низкую интенсивность питания кислородом, типично имеют тепловые и энергетические провалы, приводящие к остыванию воды в котле. Конвективные течения повышают температуру пара выше точки насыщения, обеспечивая желаемое количество пара и его массовое паросодержание. Вторичная горелка обеспечивает дополнительное тепло или энергию, что дает возможность более постоянного и последовательного нагрева пара. Таким образом, достаточно нагретый пар подается на турбину, что обеспечивает эффективную и правильную ее работу.
- 2 010344
В других вариантах настоящего изобретения устанавливают более одной вторичных горелок, так что тепло или энергия, сообщаемые устройствам перегрева, могут более тщательно регулироваться. Далее, в предпочтительном воплощении, котел согласно настоящему изобретению производит больше тепла или энергии, чем это необходимо. В таком воплощении могут использоваться охлаждающие и другие устройства, известные специалистам в данной области техники, необходимые для того, чтобы разредить пар или довести его до желательных пониженных уровней тепла и энергии. Специалистам в данной области техники понятно, что использование охлаждающих устройств для получения пара с требуемыми характеристиками будет более эффективно, чем попытки использовать нагревающие компоненты, внутри котла, для нагревания пара до желаемых уровней.
В другом варианте настоящего изобретения горелки используются как форсунки или проходы для регулирования температуры перегрева пара с помощью подачи рециркулирующих дымовых газов. Понятно, что рециркулирующие дымовые газы наиболее полезны в случае использования в расположенных в топочной зоне котла горелках, питаемых кислородом и топливом на основе углерода, включая ископаемые виды топлива. Пониженный объем дымовых газов, образующихся в процессе горения, и более высокое излучение тепла процессом могут делать выгодным использование рециркулирующего дымового газа для регулирования температуры перегретого пара. В данном примере рециркулирующие дымовые газы используются для регулирования температуры пара путем увеличения газового объема или создания охлаждающих эффектов в конвективной зоне котла.
Другим способом регулирования температуры перегретого пара (или сверхкритической температуры) является подача рециркулирующего дымового газа на наконечник вторичной горелки. Либо весь требующийся рециркулирующий дымовой газ, используемый в качестве охлаждающего средства, либо его часть может подаваться на наконечник вторичной горелки, причем дымовые газы используются в качестве газа-носителя распыленного угля или других видов топлива на основе углерода, включая ископаемое топливо. Здесь снова имеется координация с особенностями горелок, работающих на кислороде и топливе на основе углерода. С такими системами желательно не допускать никакого привнесения азота.
В дополнение, при использовании в качестве средства транспортировки угля рециркулирующегодымового газа, в котором по существу нет азота, если используются продукты сгорания системы, включающей кислород и топливо на основе углерода, такая конструкция также способна обеспечить регулирование температуры перегретого пара. В следующем варианте другая часть дымовых газов подается на верхние горелки или форсунки для завершения регулирования систем.
Более детальное раскрытие изобретения приведено в нижеследующем описании и формуле изобретения, что иллюстрируется прилагаемыми чертежами.
Описание чертежа
Чертеж представляет схематическое изображение котла, имеющего конструкцию согласно настоящему изобретению
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Хотя настоящее изобретение доступно для реализации в различных формах, на чертежах показан ряд реализаций, предпочтительных в настоящее время, которые ниже обсуждаются более детально. Следует понимать, что данное описание нужно считать примером настоящего изобретения, и оно не предназначено для того, чтобы ограничить изобретение конкретными иллюстрируемыми вариантами. Следует далее понимать, что название этого раздела заявки («Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения») объясняется требованием Патентного Ведомства США и не должно рассматриваться как ограничивающее изложенное здесь содержание.
На чертеже показан котел 10, содержащий ряд водяных труб 12, совместно образующих водяной экран 13. Котел 10 далее содержит, по меньшей мере, одну основную горелку 14, расположенную в зоне 15 основных горелок, соединенную с источником топлива 16 и воздуха 18. В предпочтительном варианте настоящего изобретения вместо использования воздуха 18, который должен нагнетаться в котел с увеличенным расходом (для достижения стехиометрического отношения топлива к кислороду в горелке), подается по существу чистый кислород. Понятно, что при использовании кислорода наддув под давлением не является необходимым, так как стехиометрическое отношение с топливом более легко достижимо. Такая система требует кислорода лишь той чистоты, которая обеспечит полное сгорание топлива. В такой системе уменьшается образование вредных парниковых газов благодаря тому, что чистый кислород в отличие от воздуха не содержит азота, создающего при сжигании оксид азота. Понятно, что в случае необходимости дальнейшего уменьшения количества парниковых газов потребуется более высокая чистота кислорода. Хотя в данном изложении несколько раз использовался термин «по существу чистый кислород», специалистам в данной области техники понятно, что степень чистоты кислорода может варьироваться в зависимости от необходимости правильного соотношения топлива и кислорода для требуемого состава продуктов сгорания и побочных продуктов, без отступления от рамок настоящего изобретения.
Водяной экран 13 котла 10 состоит из множества водяных труб 13а, проходящих от зоны 15 основных горелок до верхних зон котла 10. Котел 10 может далее содержать пароперегреватель 20 и/или промперегреватель 21, типов, хорошо известных из уровня техники. В такие пароперегреватели 20 пар,
- 3 010344 произведенный в котле 10, поступает в основном в зоне 22 передачи пара. Пар проходит внутри пароперегревателя 20, и конвективные течения несут тепло или энергию от сгорания, а также тепло и энергию, излучаемые водяными трубами 13а, к пароперегревателю 20, окружая его и нагревая проходящий через него пар. Промперегреватели 21 в типичном случае питаются паром, возвращающимся в котел с турбины, который требует дальнейшего нагрева прежде, чем он может быть возвращен на турбину для дополнительного использования. Такое тепло или энергия передается этому пару, поднимая его температуру выше точки насыщения, что делает его более пригодным для использования в турбинах. Понятно, что охлаждающие устройства могут быть включены таким образом, что пар, имеющий слишком высокую температуру и/или слишком большую энергию для предназначенной ему функции, может быть разрежен в случае необходимости.
В качестве дополнительного компонента, котел 10 содержит вторичную горелку 24, которая может быть размещена в ряде мест выше обычной зоны 15 основных горелок котла 10 и ниже зоны 22 передачи пара. В одном варианте по меньшей мере одна вторичная горелка 24 размещена в зоне 26 пароперегрева. В других вариантах вторичные горелки 24 помещены в многочисленных точках котла 10, так чтобы можно было добиться более правильного регулирования тепла или энергии.
Таким образом происходит добавление тепла или энергии для выработки пара в большем количестве и/или имеющего более высокое массовое содержание. Далее, добавление вторичной горелки 24 в зоне 26 пароперегрева или промперегрева позволяет использовать более значительную часть энергии горелки для нагрева исключительно пара, а не воды. Поскольку требуется меньше энергии для добавления тепла или энергии пару по сравнении с водой, энергия вторичной горелки 24 более просто преобразуется в энергию турбины, чем то тепло или энергия, которые создаются в зоне расположения основной горелки 14 или рядом с этой зоной.
Как известно специалистам в данной области техники, вторичные горелки 24 могут быть значительно меньше, чем основные горелки 14; при этом производится большее количество пара и обеспечивается более высокое паросодержание, в кислородной среде, чем с помощью большой дополнительной основной горелки 14, помещенной в зоне 15 основных горелок. Понятно также, что использование больших основных горелок 14 как в зоне основных горелок, так и выше нее, может быть осуществлено без выхода за рамки настоящего изобретения. Далее, количество основных 14 и вторичных 24 горелок в котле 10 может варьироваться без выхода за рамки настоящего изобретения. Типоразмер и число горелок будет зависеть от применения и желаемого количества пара и его массового содержания. Хотя на фиг. 1 показано использование одной горелки 24, из вышеприведенного описания понято, что может быть использована как одна горелка 24, так и любое число горелок 24, без выхода за рамки настоящего изобретения. Понятно, что эти вариации могут быть осуществлены для обеспечения регулирования температуры, например, путем добавления большего количества тепла или энергии, когда это требуется, или уменьшения количества тепла или энергии, когда это необходимо или желательно.
Понятно также, что в типичном котле, а также котле согласно настоящему изобретению, пар может производиться в больших количествах и более высокой температуры, чем желательно или необходимо, и затем охлаждаться до желаемой температуры, энергии и точки насыщения с использованием охлаждающих компонентов, таких как устройства, позволяющие паропроводам контактировать с охлаждающей водой, что известно специалистам в данной области техники, без выхода за рамки настоящего изобретения.
Для регулирования температуры пароперегрева при слишком значительном уменьшении объема дымовых газов, когда в кислороде сгорает топливо на углеродной основе (включая ископаемые виды топлива), или при слишком сильном увеличении теплоизлучения и теплопередачи, используется рециркулирующий дымовой газ, либо для того, чтобы уменьшить температуру газообразных продуктов сгорания для охлаждения труб пароперегрева, либо для обеспечения адекватного рассеяния путем увеличения объема дымового газа в зоне пароперегрева. Любое из этих применений позволяет регулировать температуру перегретого пара в трубах. Дымовой газ для целей регулирования температуры пароперегрева может подаваться в предлагаемую точку, где находятся вторичные горелки 24 (для того случая, когда температуры пароперегрева слишком низки) с использованием форсунки или прохода; либо в точку источника топлива 16, в данном примере - распылителя угля, в качестве дополнительного инструмента для того, чтобы избежать поступления азота в систему сгорания, использующую кислород и топливо на основе углерода.
Как известно специалистам в данной области техники, точное расположение и требования к компонентам дополнительного нагрева или охлаждения труб пароперегрева варьируются в зависимости от размера и формы котла. Варианты настоящего изобретения сосредотачиваются на регулировании температуры перегретого пара путем добавления или отбора тепла в зоне конвективных паропроводов котла. Более конкретно, использование регулирующего дымового газа или увеличенных объемов дымового газа в зоне пароперегрева котла может оказывать положительное воздействие тогда, когда используется в сочетании с системами сгорания, использующими кислород и топливо на основе углерода.
Хотя было показано и описано иллюстративное воплощение настоящего изобретения, следует понимать, что различные модификации и замены могут быть сделаны специалистами в данной области
- 4 010344 техники без выхода за рамки и сущность настоящего изобретения.

Claims (13)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Котел, содержащий по меньшей мере одну основную горелку для первичного нагревания воды, установленную в зоне основных горелок и имеющую низкую интенсивность питания, по существу, чистым кислородом в стехиометрическом отношении с котельным топливом; совокупность водяных труб, причем первый конец каждой трубы расположен вблизи по меньшей мере одной основной горелки, а второй конец, отстоящий от первого конца, расположен вблизи паровыпускного отверстия котла; и по меньшей мере одну вторичную горелку, установленную в зоне выше зоны основных горелок и ниже паровыпускного отверстия котла, вырабатывающую энергию для обеспечения более высокого массового паросодержания.
  2. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что содержит две вторичные горелки.
  3. 3. Котел по п.1, отличающийся тем, что вторичная горелка снабжается, по существу, чистым кислородом в стехиометрическом отношении с топливом.
  4. 4. Котел по п.1, отличающийся тем, что содержит пароперегреватель или промперегреватель или тот и другой.
  5. 5. Котел по п.4, отличающийся тем, что по меньшей мере одна вторичная горелка установлена рядом с пароперегревателем.
  6. 6. Котел по п.4, отличающийся тем, что по меньшей мере одна вторичная горелка установлена рядом с промперегревателем.
  7. 7. Котел, содержащий по меньшей мере одну основную горелку для первичного нагревания воды; совокупность водяных труб, причем первый конец каждой трубы расположен вблизи по меньшей мере одной основной горелки, а второй конец, отстоящий от первого конца, расположен вблизи паровыпускного отверстия котла; пароперегреватель или промперегреватель или тот и другой, соединенный с возможностью передачи пара с указанным паровыпускным отверстием; и две вторичные горелки, установленные в зоне выше зоны основных горелок и ниже паровыпускного отверстия котла, вырабатывающие тепло или энергию для обеспечения более высокого массового паросодержания в котле.
  8. 8. Котел по п.7, отличающийся тем, что вторичные горелки снабжаются, по существу, чистым кислородом в стехиометрическом отношении с топливом.
  9. 9. Способ модификации существующего котла для устранения существенной части парниковых газов, содержащий этапы обеспечения питания основной горелки или горелок котла, по существу, чистым кислородом; снабжения котла по меньшей мере одной вторичной горелкой, которую устанавливают выше зоны основных горелок котла; и управления работой котла таким образом, что топливо как в основной, так и вторичной горелках сжигается в присутствии, по существу, чистого кислорода с обеспечением сгорания большей части топлива.
  10. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что содержит этап установки пароперегревателя в зоне пароперегрева котла и установки по меньшей мере одной вторичной горелки рядом с зоной пароперегрева.
  11. 11. Котел, содержащий по меньшей мере одну основную горелку для первичного нагревания воды, установленную в зоне основных горелок и имеющую низкую интенсивность питания, по существу, чистым кислородом в стехиометрическом отношении с котельным топливом; совокупность водяных труб, причем первый конец каждой трубы расположен вблизи по меньшей мере одной основной горелки, а второй конец, отстоящий от первого конца, расположен вблизи паровыпускного отверстия котла; пароперегреватель конвективного типа, соединенный с возможностью передачи пара с указанным паровыпускным отверстием; и по меньшей мере одну форсунку или проход, расположенный вблизи пароперегревателя конвективного типа для изменения температуры с целью регулирования температуры пара в пароперегревателе.
  12. 12. Котел, содержащий по меньшей мере одну основную горелку для первичного нагревания воды, установленную в зоне основных горелок и имеющую низкую интенсивность питания, по существу, чистым кислородом в стехиометрическом отношении с котельным топливом; совокупность водяных труб, причем первый конец каждой трубы расположен вблизи по меньшей мере одной основной горелки, а второй конец, отстоящий от первого конца, расположен вблизи паровыпускного отверстия котла; пароперегреватель конвективного типа, соединенный с возможностью передачи пара с указанным паровыпускным отверстием, причем котел использует для передачи топлива газы-носители с высокой концентрацией СО2 и малым содержанием азота, в качестве средства регулирования температуры пара в пароперегревателе.
  13. 13. Котел, содержащий по меньшей мере одну основную горелку для первичного нагревания воды, установленную в зоне основных горелок и имеющую низкую интенсивность питания, по существу, чистым кислородом в стехиометрическом отношении с котельным топливом; совокупность водяных труб, причем первый конец каждой трубы расположен вблизи по меньшей мере одной основной горелки, а второй конец, отстоящий от первого конца, расположен вблизи паровыпускного отверстия котла; пароперегреватель конвективного типа, соединенный с возможностью передачи пара с указанным паровыпу
    - 5 010344 скным отверстием, причем котел использует для передачи топлива газы-носители с высокой концентрацией СО2 и малым содержанием азота, в качестве средства предотвращения введения азота в газыносители топлива на основе углерода.
EA200701019A 2004-11-12 2004-11-12 Устройство и способ регулирования температуры перегрева котла EA010344B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2004/038580 WO2006054990A1 (en) 2004-11-12 2004-11-12 Device and method for boiler superheat temperature control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200701019A1 EA200701019A1 (ru) 2007-10-26
EA010344B1 true EA010344B1 (ru) 2008-08-29

Family

ID=36407435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200701019A EA010344B1 (ru) 2004-11-12 2004-11-12 Устройство и способ регулирования температуры перегрева котла

Country Status (14)

Country Link
EP (1) EP1824616A4 (ru)
JP (1) JP2008519958A (ru)
CN (1) CN101056719A (ru)
AP (1) AP2007004007A0 (ru)
AU (1) AU2004325009A1 (ru)
BR (1) BRPI0419159A (ru)
CA (1) CA2587260A1 (ru)
CR (1) CR9179A (ru)
EA (1) EA010344B1 (ru)
IL (1) IL183127A0 (ru)
MX (1) MX2007005686A (ru)
NO (1) NO20072447L (ru)
TN (1) TNSN07182A1 (ru)
WO (1) WO2006054990A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9353945B2 (en) * 2008-09-11 2016-05-31 Jupiter Oxygen Corporation Oxy-fuel combustion system with closed loop flame temperature control
US8316784B2 (en) 2008-09-26 2012-11-27 Air Products And Chemicals, Inc. Oxy/fuel combustion system with minimized flue gas recirculation
US8555796B2 (en) * 2008-09-26 2013-10-15 Air Products And Chemicals, Inc. Process temperature control in oxy/fuel combustion system
US20100077945A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Air Products And Chemicals, Inc. Convective section combustion
EP2180252B1 (en) * 2008-10-24 2016-03-23 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Method for injecting ballast into an oxycombustion boiler
JP5331648B2 (ja) * 2009-10-22 2013-10-30 株式会社日立製作所 微粉炭ボイラの改造方法
JP6655947B2 (ja) * 2015-11-02 2020-03-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 バーナユニットの改造方法、バーナユニット及びボイラ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5078064A (en) * 1990-12-07 1992-01-07 Consolidated Natural Gas Service Company, Inc. Apparatus and method of lowering NOx emissions using diffusion processes
US5626085A (en) * 1995-12-26 1997-05-06 Combustion Engineering, Inc. Control of staged combustion, low NOx firing systems with single or multiple levels of overfire air
US6192837B1 (en) * 1997-04-23 2001-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Once-through steam generator and method for starting up a once-through steam generator
US6206685B1 (en) * 1999-08-31 2001-03-27 Ge Energy And Environmental Research Corporation Method for reducing NOx in combustion flue gas using metal-containing additives
US6702569B2 (en) * 2001-01-11 2004-03-09 Praxair Technology, Inc. Enhancing SNCR-aided combustion with oxygen addition

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6532881B2 (en) * 1999-06-10 2003-03-18 L'air Liquide - Societe' Anonyme A' Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation De Procedes Georges Claude Method for operating a boiler using oxygen-enriched oxidants

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5078064A (en) * 1990-12-07 1992-01-07 Consolidated Natural Gas Service Company, Inc. Apparatus and method of lowering NOx emissions using diffusion processes
US5078064B1 (en) * 1990-12-07 1999-05-18 Gas Res Inst Apparatus and method of lowering no emissions using diffusion processes
US5626085A (en) * 1995-12-26 1997-05-06 Combustion Engineering, Inc. Control of staged combustion, low NOx firing systems with single or multiple levels of overfire air
US6192837B1 (en) * 1997-04-23 2001-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Once-through steam generator and method for starting up a once-through steam generator
US6206685B1 (en) * 1999-08-31 2001-03-27 Ge Energy And Environmental Research Corporation Method for reducing NOx in combustion flue gas using metal-containing additives
US6702569B2 (en) * 2001-01-11 2004-03-09 Praxair Technology, Inc. Enhancing SNCR-aided combustion with oxygen addition

Also Published As

Publication number Publication date
IL183127A0 (en) 2007-09-20
CR9179A (es) 2007-10-31
BRPI0419159A (pt) 2007-12-11
CN101056719A (zh) 2007-10-17
JP2008519958A (ja) 2008-06-12
AP2007004007A0 (en) 2007-06-30
EP1824616A4 (en) 2009-07-29
AU2004325009A1 (en) 2006-05-26
TNSN07182A1 (en) 2008-11-21
MX2007005686A (es) 2007-07-13
EP1824616A1 (en) 2007-08-29
NO20072447L (no) 2007-08-09
EA200701019A1 (ru) 2007-10-26
CA2587260A1 (en) 2006-05-26
WO2006054990A1 (en) 2006-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7350471B2 (en) Combustion system with recirculation of flue gas
US6289851B1 (en) Compact low-nox high-efficiency heating apparatus
US6314896B1 (en) Method for operating a boiler using oxygen-enriched oxidants
JPH07217820A (ja) 外燃式原動所設備への熱供給方法及び装置
EA012129B1 (ru) Модульный топливно-кислородный котельный агрегат
WO2019189297A1 (ja) 火力発電プラント、混焼ボイラ及びボイラの改造方法
EA010344B1 (ru) Устройство и способ регулирования температуры перегрева котла
JP3882107B2 (ja) ガスタービン組込みボイラ
CN101002053A (zh) 用于产生适于氧燃烧的蒸汽的方法与装置
CN108916864B (zh) 基于高温还原区喷氨降低氮氧化物的超临界二氧化碳旋风炉
US20050072379A1 (en) Device and method for boiler superheat temperature control
KR100902538B1 (ko) 보일러 및 보일러의 버너 개조 방법
US10527278B2 (en) Radiant to convection transition for fired equipment
KR20210154018A (ko) 마일드 연소 기술과 배가스 잠열 회수를 통한 고효율 저배출 목재 보일러
KR102232107B1 (ko) 가압 순산소 연소 보일러
KR102222427B1 (ko) 배가스의 내부재순환이 가능한 연소장치 및 이를 포함하는 발전 시스템
KR102258738B1 (ko) 가압 순산소 연소와 상압 석탄 연소가 연계된 연소 시스템
KR102229911B1 (ko) 다공체 연소기를 구비한 관류보일러 및 이의 운전방법
JP2002349801A (ja) 排熱回収ボイラ
JP2018173061A (ja) 発電装置及び発電方法
JP2004108150A (ja) 熱電併給システム
KR100441943B1 (ko) 가압 순환유동층에서의 연소 및 가스화를 이용한 복합발전시스템
Ganapathy Understand boiler performance characteristics
JP2022152684A (ja) ボイラシステム
JPH1194240A (ja) 低カロリーガス焚きボイラ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU