TW201632787A - 用於減少氮氧化物排放之設備，燃燒裝置及方法 - Google Patents

用於減少氮氧化物排放之設備，燃燒裝置及方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201632787A
TW201632787A TW104138601A TW104138601A TW201632787A TW 201632787 A TW201632787 A TW 201632787A TW 104138601 A TW104138601 A TW 104138601A TW 104138601 A TW104138601 A TW 104138601A TW 201632787 A TW201632787 A TW 201632787A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
combustion
combustion zone
fuel
zone
reagent
Prior art date
Application number
TW104138601A
Other languages
English (en)
Inventor
米榭爾Ｂ 柯漢
陶德Ｄ 海勒威爾
Original Assignee
通用電器技術有限公司
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 通用電器技術有限公司 filed Critical 通用電器技術有限公司
Publication of TW201632787A publication Critical patent/TW201632787A/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00—Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08—Disposition of burners
    • F23C5/10—Disposition of burners to obtain a flame ring
    • F23C5/12—Disposition of burners to obtain a flame ring for pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08—Disposition of burners
    • F23C5/32—Disposition of burners to obtain rotating flames, i.e. flames moving helically or spirally
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • F23C6/047—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure with fuel supply in stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/06—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for completing combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING 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
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING 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
    • F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • F23L9/04—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel  by discharging the air beyond the fire, i.e. nearer the smoke outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00—Staged combustion
    • F23C2201/10—Furnace staging
    • F23C2201/101—Furnace staging in vertical direction, e.g. alternating lean and rich zones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00—Staged combustion
    • F23C2201/20—Burner staging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00—Staged combustion
    • F23C2201/30—Staged fuel supply
    • F23C2201/301—Staged fuel supply with different fuels in stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/06041—Staged supply of oxidant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/99004—Combustion process using petroleum coke or any other fuel with a very low content in volatile matters
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)

Abstract

本發明係關於一種燃燒裝置，其包括具有多個燃燒區之燃燒室。第一風箱與第一燃燒區連通以饋入待饋入至該燃燒室中之燃料用於該燃料在該第一燃燒區內之初始燃燒。第二風箱具有與第二燃燒區連通之再燃燒器。該再燃燒器經組態以將燃料、試劑及待再循環至該第二燃燒區之煙道氣之第一部分饋入至該第二燃燒區中來減少該裝置之氮氧化物排放。第三風箱與第三燃燒區連通以將空氣饋入至該第三燃燒區來完成燃燒程序。

Description

用於減少氮氧化物排放之設備，燃燒裝置及方法
本創新係關於經組態以燃燒燃料之裝置以及製造及使用該等裝置之方法，且更具體言之，係關於一種用於在NOx排放減少的情況下燃燒燃料之燃燒裝置。
燃燒系統可包括諸如鍋爐(boiler)、焚化爐系統(incinerator system)或燃燒爐(furnace)之燃燒器。美國專利第4,719,587號、第5,315,939號、第5,443,805號、第5,626,085號、第6,258,336號、第6,598,399號、第8,375,723號及第8,434,311號以及歐洲專利第1 530 994號中揭示燃燒系統之實例。可由於燃燒系統之操作而排放諸如氮氧化物(例如，NO、NO2、NOx)及硫氧化物(例如，SO2、SO3、SOx)之污染物。燃燒系統之操作者可利用污染控制裝備(例如，脫硫單元、洗滌器等等)以幫助確保燃燒系統之清潔且對環境無害的操作。
根據本文中所說明之態樣，一種燃燒裝置包括具有多個用於燃燒燃料之燃燒區的燃燒室。該等燃燒區可包括第一燃燒區、第二燃燒區及第三燃燒區。該第二燃燒區可位於該第一燃燒區與該第三燃燒區之間。該燃燒室可具有經組態以排放由於該燃料在該燃燒室中之燃燒而形成之煙道氣的至少一個出口。第一風箱可與該第一燃燒區連通以 用於將燃料饋入至該燃燒室中以用於在該第一燃燒區內之初始燃燒。第二風箱可經組態以將具有氧氣之氣體饋入至該第二燃燒區中。第三風箱可與該第三燃燒區連通以將具有氧氣之氣體饋入至該第三燃燒區中。管道將試劑提供至該第二燃燒區。
根據本文中所說明之其他態樣，一種操作燃燒裝置之方法可包括將第一燃料饋入至具有多個燃燒區以用於燃燒第一燃料之燃燒室中的步驟。該等燃燒區可包括第一燃燒區、第二燃燒區及第三燃燒區。該第二燃燒區可位於該第一燃燒區與該第三燃燒區之間。容器可具有經組態以在由於該第一燃料之燃燒而形成煙道氣之後自該燃燒室排放該煙道氣的至少一個出口。該方法亦可包括將具有氧氣之氣體及試劑饋入至該第二燃燒區的步驟。另外，該方法包括將具有氧氣之氣體饋入至該第二燃燒區。
藉由以下諸圖及詳細描述而例示上文所描述之特徵及其他特徵。
1‧‧‧設備
2‧‧‧第一風箱
2a‧‧‧第一隔室
2b‧‧‧第二隔室
2c‧‧‧第三隔室
2d‧‧‧第四隔室
2e‧‧‧第五隔室
2f‧‧‧第六隔室
2g‧‧‧第七隔室
2h‧‧‧第八隔室
2i‧‧‧第九隔室
2j‧‧‧第十隔室
2k‧‧‧第十一隔室
2l‧‧‧第十二隔室
2m‧‧‧第十三隔室
2n‧‧‧第十四隔室
2o‧‧‧第十五隔室
2p‧‧‧第十六隔室
2q‧‧‧第十七隔室
3‧‧‧第一燃料源
3a‧‧‧第二燃料源
4‧‧‧第二風箱
4a‧‧‧上部隔室
4b‧‧‧中間隔室
4c‧‧‧下部隔室
5‧‧‧燃燒裝置
5a‧‧‧第一燃燒區
5b‧‧‧第二燃燒區
5c‧‧‧第三燃燒區
6‧‧‧第三風箱
6a‧‧‧上部隔室
6b‧‧‧中間隔室
6c‧‧‧下部隔室
7‧‧‧出口
9‧‧‧節熱器
10‧‧‧燃燒室/噴嘴/再燃燒器
11‧‧‧流動控制機構
13‧‧‧氣體處理單元
15‧‧‧試劑源
17‧‧‧空氣源
19‧‧‧發電機單元
21‧‧‧煙道氣流
23‧‧‧試劑流
25‧‧‧燃料流
30‧‧‧再燃燒器/燃料噴嘴
31‧‧‧傾斜連接件
33‧‧‧再燃燒器主體
33a‧‧‧入口端
33b‧‧‧出口端
35‧‧‧內部過道
37‧‧‧外部過道
39‧‧‧同心環噴嘴
43‧‧‧空氣噴嘴總成
44‧‧‧噴嘴
45‧‧‧傾斜機構
46‧‧‧水平調整機構
61‧‧‧條形
62‧‧‧條形
63‧‧‧條形
71‧‧‧線
72‧‧‧線
73‧‧‧線
74‧‧‧線
75‧‧‧線
80‧‧‧火球
A‧‧‧低揮發性煙煤
B‧‧‧中等揮發性煙煤
C‧‧‧高揮發性煙煤
D‧‧‧次煙煤
E‧‧‧褐煤
隨附圖式中展示裝置、設備及關聯例示性方法之例示性實施例。應理解，圖式中使用之類似參考編號可識別類似組件，其中：圖1為根據本發明之設備之例示性實施例的示意圖。
圖2為安置於根據本發明之燃燒裝置之第二風箱之上部隔室中的再燃燒器(reburner)之實施例的橫截面圖。
圖3為說明用以將材料提供至根據本發明之設備之燃燒裝置的各別垂直對準之第一風箱、第二風箱及第三風箱之複數個堆疊式隔室的方塊圖。
圖4為安置於第三風箱之隔室內以將空氣提供至根據本發明之設備之燃燒室之第三燃燒區的例示性空氣噴嘴之局部側視圖。
圖5為說明可自針對燃燒裝置之3個不同組態使用不同類型之燃 料(類型A、B、C、D及E)的燃燒裝置5排放之氮氧化物(NOx)之量的條形圖。類型A為低揮發性煙煤，類型B為中等揮發性煙煤，類型C為高揮發性煙煤，類型D為次煙煤，且類型E為褐煤。圖表之垂直軸線將NOx排放量識別為如下比率：其中由於饋入至燃燒裝置5中之燃料之燃燒而激發的每一百萬英制熱單位(British Thermal Unit；BTU)之熱排放一磅NOx。圖表之水平軸線識別正被比較之燃料類型。習知燃燒裝置在圖表中被識別為條形61，僅利用再燃燒器而不饋入試劑的本文中所揭示之燃燒裝置之實施例在圖表中被識別為條形62，且利用再燃燒器及將試劑饋入至第二燃燒區中的燃燒裝置之實施例在圖表中被識別為條形63。
圖6為說明根據本發明之燃燒裝置之第二燃燒區內的NOx減少百分比相對於化學計量之圖形。如圖形之垂直軸線中所展示，其係針對設備及燃燒裝置5之實施例的第二燃燒區5b內之給定化學計量來計算。圖形之水平軸線中識別燃燒裝置之第二燃燒區5b內之化學計量比率。化學計量比率表示在第二燃燒區5b內完全地燃燒燃料所需要之氧氣量相比於第二燃燒區5b內之燃料量的比率。超過1.0之數字指示存在完全地燃燒燃料所需要之過量氧氣，而低於1.0之數字指示不存在足夠氧氣來在第二燃燒區內完全地燃燒燃料。圖形之線71係指僅利用第二風箱4之再燃燒器30的燃燒裝置之實施例。圖形之線72識別僅利用經由燃燒裝置之第二風箱4饋入試劑的燃燒裝置之實施例。圖形之線73識別既利用再燃燒器30又經由第二風箱4饋入試劑的燃燒裝置之實施例。
圖7為說明再燃燒NOx減少效率之百分比相比於由饋入至第二燃燒區中之再燃燒器燃料所提供之熱輸入之百分比的圖形，該熱輸入之百分比係與饋入至根據本發明之燃燒裝置之實施例的燃燒裝置中之燃料之總量相比較。圖7之圖形之垂直軸線識別NOx減少效率之百分 比，且圖形之水平軸線識別由經由再燃燒器30饋入至第二燃燒區5b中之燃料所提供的熱輸入之百分比，該熱輸入之百分比係與饋入至燃燒裝置中以供燃燒之燃料之總量相比較。圖7之圖形之線74說明針對利用第二風箱4之再燃燒器30以及將試劑饋入至第二燃燒區5b中的燃燒裝置之實施例而計算的結果。圖7之圖形之線75說明自利用習知再燃燒器系統之習知燃燒裝置而計算的結果。
圖8為說明由燃燒裝置之實施例提供的NOx減少效率之再燃燒程度相比於以基於參考氧氣百分比之每百萬體積乾燥(parts per million volumetric dry；ppmvd)濃度份數而自第一燃燒區饋入至第二燃燒區5b中之NOx之量的圖形。圖8之圖形之垂直軸線說明NOx減少效率獨立於進入第二燃燒區5b之入口NOx濃度。垂直軸線上識別經計算最大效率位準(MAX)。圖8之圖形之水平軸線為以參考氧氣百分比之ppmvd濃度而初始地饋入至第二燃燒區5b中的NOx之量。
圖9為說明由燃燒裝置之實施例提供的NOx減少效率之再燃燒程度相比於饋入至根據本發明的用於燃燒之燃燒裝置中的燃料之燃料比率的圖形。圖9之圖形之水平軸線中識別自燃料之近似分析而被定義為固定碳對揮發物比率的燃料比率。燃料比率為燃料之反應性的量度。圖9之圖形之垂直軸線說明NOx減少效率之經計算位準，且識別經計算最大效率位準(MAX)。
圖10為根據本發明之沿切線方向點火系統之燃燒室的平面圖。
本文中所揭示之創新之實施例的其他細節、目標及優勢將自例示性實施例及關聯例示性方法之以下描述變得顯而易見。
參看圖1至圖4，展示經組態以產生電之設備1。在一些實施例中，該設備可為工業設備、電力設備或電產生設備。設備1包括燃燒裝置5，諸如(例如)鍋爐或燃燒爐。燃燒裝置5可包括界定燃燒室10之 容器。燃料被提供至燃燒室10且在燃燒室10中被燃燒，此產生具有蒸汽之煙道氣以及其他燃燒產物(例如，二氧化碳、氮氣、氧氣、水蒸氣等等)。可利用燃燒程序以加熱水及蒸汽，此可用以產生可用於燃燒裝置5下游之電及/或其他理想程序元件。可將形成於燃燒裝置5之燃燒室10中的煙道氣提供至至少一個出口7。
可將來自煙道氣之熱轉移至傳遞通過水壁管(未圖示)或其他熱交換器之水、蒸汽及/或其他流體以產生經加熱氣體或流體以供設備1之發電機單元19使用。舉例而言，傳遞通過出口7之煙道氣可傳遞通過一或多個熱交換器(亦即，過熱器及節熱器)以用於加熱待饋入至發電機單元19之渦輪機以產生電的水及/或蒸汽。
燃料可為諸如煤、石油或天然氣之化石燃料，或任何另一類型之含碳燃料。可自第一燃料源3饋入燃料。第一燃料源3可包括(例如)經組態以粉碎煤且將經粉碎煤與空氣混合以用於將燃料饋入至燃燒裝置5之磨煤機。在其他實施例中，用於第一燃料源3之燃料源可為留存燃料(諸如粉煤、天然氣或石油)以供饋入至燃燒裝置5之容器或其他儲存器件。
如圖1最佳地所展示，燃燒裝置5之燃燒室10可包括多個燃燒區5a、5b、5c。舉例而言，燃燒區5a、5b、5c可包括第一燃燒區(或主燃燒器區)5a、第二燃燒區(或下部分離式燃盡風(separated over fired air；SOFA)區)5b及第三燃燒區(或上部分離式燃盡風(SOFA)區)5c。第二燃燒區5b位於第一燃燒區5a與第三燃燒區5c之間。在煙道氣沿著燃燒室10之縱向軸線垂直地向上流動通過燃燒室10的一些實施例中，第二燃燒區5b為燃燒室10內垂直地高於第一燃燒區5a且在第一燃燒區5a下游以及垂直地低於第三燃燒區5c且在第三燃燒區5c上游之中間燃燒區。對於燃燒室10之縱向軸線為水平的實施例相似地，第二燃燒區5b可安置於第一燃燒區5a與第三燃燒區5c中間，第一燃燒區5a及第三 燃燒區5c兩者安置於燃燒室10之對置端處。每一燃燒區5a、5b、5c包括安置於每一各別燃燒區之上部部分或下游部分中的燃盡區，其將在下文中予以更詳細地描述。
如圖1及圖3最佳地所展示，複數個風箱2、4、6與燃燒室10之各別燃燒區5a、5b、5c進行流體連通以提供為燃燒所需要之材料。每一風箱2、4、6包括將在下文中更詳細地描述之複數個縱向堆疊式隔室，其中每一隔室包括安置於其中之關聯噴嘴、燃燒器、噴射器、管道、導管或其他裝置以用於將材料提供至燃燒裝置5之燃燒室10中。舉例而言，第一風箱2將材料提供至第一燃燒區5a。第二風箱4將材料提供至第二燃燒區5b。第三風箱6將材料提供至第三燃燒區5c。可經由連接於第一燃料源3與第一風箱2之間的燃料饋入管道將來自第一燃料源3之燃料饋入至第一風箱2以將燃料提供至第一燃燒區5a。亦經由連接於空氣源17與第一風箱2之間的空氣饋入管道將來自空氣源17之空氣提供至第一風箱2。至少一個風扇或其他類型之氣流驅動機構(未圖示)可包括於空氣源17中，或可與該空氣源連通以經由第一風箱2將空氣流自空氣源17驅動至第一燃燒區5a中。在將燃料及空氣提供至第一風箱2中或提供至第一燃燒區5a中之前，可將空氣與燃料混合。可將經由第一風箱2提供至第一燃燒區5a中之燃料及空氣饋入至第一燃燒區以用於燃料在第一燃燒區5a中之初始燃燒。雖然空氣源17提供空氣，但本發明涵蓋空氣源17可提供具有氧氣之任何氣體，包括純氧氣流。
可自圖3瞭解第一風箱2、第二風箱4及第三風箱6之例示性結構。第一風箱2可被組態為主風箱，且第二風箱4及第三風箱6可被組態為多層級分離式燃盡風(SOFA)風箱。在一些實施例中，第二風箱4可被組態為下部分離式燃盡風風箱，且第三風箱6可被組態為上部分離式燃盡風風箱。
第一風箱2可經組態以包括以縱向或垂直對準形式定位之多個隔室2a至2q，用於將燃料及其他材料饋入至第一燃燒區5a中。舉例而言，第一風箱2可包括經組態以將緊密耦合燃盡風(close couple over fire air；CCOFA)提供至第一燃燒區5a之第一隔室2a及第二隔室2b。第三隔室2c、第六隔室2f、第十隔室2j及第十七隔室2q可經組態以將空氣或氧氣饋入至第一燃燒區5a。第四隔室2d、第八隔室2h、第十二隔室2l及第十六隔室2p可經組態以將燃料自第一燃料源3饋入至第一燃燒區5a。第五隔室2e、第七隔室2g、第九隔室2i、第十一隔室2k、第十三隔室2m及第十五隔室2o可經組態以將額外補償空氣提供至第一燃燒區5a。第十四隔室2n可經組態以自第二燃料源3a饋入燃料，如由圖1中之虛線所指示，用於在該第二燃料源為天然氣或石油時對燃燒裝置5進行啟動操作及關閉操作。在一些實施例中，第十四隔室2n可經組態以自第三燃料源(未圖示)饋入石油、天然氣或其他燃料源。在第一風箱2之緊密耦合燃盡風(CCOFA)隔室2a、2b上方且在第二風箱4下方的燃燒區域為第一燃燒區5a之燃盡區域，其中燃燒在該第一風箱上方或下游繼續。
相比於第一風箱2，第二風箱4及第三風箱6可各自經組態以具有較少隔室。舉例而言，第二風箱4可經組態以包括上部隔室4a、下部隔室4c及在上部隔室4a與下部隔室4c之間的中間隔室4b。在一個實施例中，上部或最頂部隔室4a可在一些實施例中包括再燃燒器30。再燃燒器30可在一些實施例中為用於將燃料饋入至第二燃燒區5b中之唯一的再燃燒器。另外，除了使用唯一的再燃燒器30以外或替代再燃燒器30，亦可經由上部隔室4a將試劑饋入至第二燃燒區中。中間隔室4b及下部隔室4c可經組態以將空氣饋入至第二燃燒區5b中。在第二風箱4上方且在第三風箱6下方之燃燒區域為第二燃燒區5a之燃盡區域，其中試劑之燃燒及反應在該第二風箱上方或下游繼續。
第三風箱6亦可具有上部隔室6a、中間隔室6b及下部隔室6c。第三風箱6之此等隔室中之每一者可經組態以將空氣饋入至第三燃燒區5c中。在第三風箱6之上部分離式燃盡風(SOFA)隔室6a、6b、6c上方的燃燒區域為第三燃燒區5a之燃盡區域，其中燃燒在該第三風箱上方或下游繼續。
第一風箱2、第二風箱4及第三風箱6可各自經組態以將流體流排放至燃燒裝置5之燃燒室中，使得流體流之俯仰及橫偏為可調整的。舉例而言，自圖4可瞭解，第三風箱6可經組態以包括具有可被致動以使噴嘴44垂直地傾斜之傾斜機構45的空氣噴嘴總成43，自第三風箱6之隔室6a、6b、6c輸出材料(例如，空氣)通過噴嘴44以調整材料被饋入至第三燃燒區5c中的俯仰(亦即，垂直傾角)且經由水平調整機構46而致動水平調整以調整材料被饋入至第三燃燒區5c中的橫偏(亦即，水平角)。傾斜機構45可包括連接至傾斜機構45以用於致動噴嘴44之垂直調整(俯仰)的至少一個致動器(例如，氣壓缸或電動缸)。在一個實施例中，第二風箱4亦可包括用於調整噴嘴44之俯仰及橫偏的傾斜機構45，噴嘴44將材料(例如，空氣)自第二風箱4之頂部隔室4a、中間隔室4b及底部隔室4c提供至燃燒裝置5之第二燃燒區5b中。替代地，噴嘴總成43可包括針對將空氣提供至中間隔室4b及下部隔室4c之一對噴嘴44的傾斜機構45，其中上部隔室4a提供再燃燒器30及/或試劑。
燃料亦可被饋入至再燃燒器30之燃料噴嘴30(參見圖2)，其將燃料提供至燃燒室10之第二燃燒區5b以供在其中燃燒。饋入至第二燃燒區5b之燃料可為來自第一燃料源3及/或第二燃料源3a之燃料。燃料饋入管道將第二燃料源3a提供至第二風箱4以用於經由第二風箱4將燃料饋入至第二燃燒區5b。第二燃料源3a之燃料可與來自第一燃料源3之燃料不同。舉例而言，第一燃料源3之燃料可為煤，且第二燃料源3a 之燃料可為天然氣或石油。作為另一實例，第一燃料源3之燃料可為第一類型之煤，且第二燃料源3a之燃料可為另一類型之煤(例如，微粉化煤)。在其他實施例中，饋入至第二燃燒區5b中之燃料可來自第一燃料源3，如圖1中之虛線所指示，使得同一類型之燃料被饋入至第一燃燒區5a及第二燃燒區5b。
在一些實施例中，自第二燃料源3a饋入至第二風箱4之再燃燒器30的燃料之量可介於由饋入至燃燒裝置5以供在其中燃燒之燃料激發的熱之總量之10%至15%之間。已判定，在第二燃燒區5b處使用第二類型之燃料可提供減少量之NOx、硫氧化物(例如，SO2、SO3等等)、二氧化碳及其他污染物(例如，諸如飛灰之顆粒)，其形成於由於燃料在燃燒裝置5之燃燒室中之燃燒而形成的煙道氣中。舉例而言，當使用煤作為第一燃料源3之燃料時使用天然氣作為第二燃料源3a之燃料相比於使用與饋入至第一燃燒區5a之煤相同的煤可幫助減少由於添加於第二燃燒區5b處之第二燃料之進一步燃燒而形成的NOx、硫氧化物、顆粒及二氧化碳之量。
第二風箱4亦可經組態以接收煙道氣及試劑以供饋入至第二燃燒區5b中。可自試劑源15接收試劑，試劑源15可為留存試劑之容器、貯槽或其他儲存器件。可在其中儲存試劑。試劑可為尿素、氨、胺基化合物(例如，甲胺、一級胺、二級胺、三級胺或環胺等等)或另一類型之試劑，其可被饋入至燃燒室中以移除氮氧化物(NOx)或促成由在燃燒燃料時形成之煙道氣形成NOx的元素。試劑可呈液態或氣態。舉例而言，在一些實施例中，尿素可為含水尿素混合物(例如，與水混合之尿素)，氨可為氨水(例如，與水混合之氨)，或試劑可為適合於經由機械噴灑機構或霧化器機構而噴灑至第二燃燒區中的另一類型之水性態試劑。作為另一實例，試劑可呈諸如無水氨、無水尿素或其他類型之無水試劑的氣態。在一些實施例中，試劑材料之部分可來自設備之 其他程序元件，該等程序元件排放試劑且將彼試劑發送至試劑源15以供暫時儲存直至將該試劑饋入至第二燃燒區5b為止。試劑源15可經由試劑饋入管道而連接至第二風箱4。
可將自燃燒裝置5之出口7排放的煙道氣之部分再循環至噴嘴或再燃燒器10，其安置於第二風箱4中以用於將煙道氣、試劑及燃料饋入至第二燃燒區5b中。待再循環至第二風箱4之經再循環煙道氣可首先傳遞通過定位於出口7中之節熱器9。節熱器9可經組態以將熱自傳遞通過節熱器9之煙道氣轉移至傳遞通過節熱器9之另一流體(例如，水)以將彼流體加熱至經預選擇溫度以供用於設備1之另一程序元件中，且藉此在煙道氣被再循環之前冷卻煙道氣。流動控制機構11(諸如風扇或其他類型之氣流驅動機構)可用以將待再循環回至燃燒裝置5之煙道氣自節熱器9驅動至第二風箱4。可經由氣體處理單元饋入管道將煙道氣之另一部分提供至氣體處理單元13。
氣體處理單元13可經組態以在煙道氣自設備1被排放或用於另一設備程序中之前自彼煙道氣移除飛灰、硫氧化物及其他元素。舉例而言，氣體處理單元13可包括沈澱器、袋濾器、脫硫單元及其他氣體處理元件，其經組態以在煙道氣自設備1被排放及/或用於另一設備程序中之前自煙道氣移除元素。
在如上文所描述之一個實施例中，第二風箱4亦可包括再燃燒器或燃料噴嘴30。圖2中展示再燃燒器30之實例。再燃燒器30可定位於第二風箱4之上部隔室4a中。舉例而言，在一些實施例中，唯一的再燃燒器30可為第二風箱4之僅有再燃燒器，且可位於第二風箱4之頂部隔室4a處或可位於最接近於第三燃燒區5c的該第二風箱之隔室4a中。再燃燒器30可安置於第二風箱4中，使得第二燃燒區5b在煙道氣21已傳遞通過節熱器9之後自再循環管道接收彼煙道氣流、自試劑源15接收試劑流23且自第一燃料源3或第二燃料源3a接收燃料流25，使得試 劑、煙道氣及燃料可被同時地饋入至第二燃燒區5b。在一些實施例中，可經由同心環噴嘴39將試劑、燃料及煙道氣饋入於第二燃燒區5b中。吾人將瞭解，煙道氣充當運載氣體以改良氣體試劑至第二燃燒區5b中之穿透及分佈，以在流動通過燃燒室10之試劑與煙道氣之間實現更有效之反應。經再循環煙道氣進一步增加煙道氣與試劑混合物之質量及體積以增加氣體試劑至第二燃燒區5b中之穿透及分佈。
雖然將經再循環煙道氣提供至再燃燒器30以充當運載氣體來最佳化試劑至第二燃燒區5b中之穿透，但吾人將瞭解，運載氣體可為任何缺氧運載氣體(例如，蒸汽)以在第二燃燒區5b內提供最佳化學計量條件。取決於提供至燃燒室10之試劑之量及該燃燒室內之條件，可不需要運載氣體(例如，煙道氣及蒸汽)。在另一實施例中，可將試劑注射為液體，其中可不需要運載氣體。舉例而言，泵或其他類型之液體試劑流動控制器件(未圖示)可與液體試劑儲存容器15連通，且經組態以將液體試劑流驅動至第二燃燒區5b中。在此實施例中，可經由霧化器而饋入液體試劑，霧化器經組態以將試劑注射為經霧化液體噴灑物以將液體試劑注射至第二燃燒區5b中，以幫助促進液體試劑與流動通過燃燒室10之煙道氣的最佳穿透及混合。利用液體試劑以供注射至第二燃燒室5b中之實施例可允許移除運載氣體(例如，煙道氣或蒸汽)，且可允許消除成本高的裝備，諸如氣體再循環風扇、導管系統，及用於此等元件之控制件。
雖然將試劑展示為通過再燃燒器30或第二風箱4而提供至第二燃燒區5b，但吾人將瞭解，可將試劑注射於第二風箱4上方之位置處。舉例而言，可將試劑注射於再燃燒器30及/或第二風箱4上方但在第三風箱6下方之位置處。亦可在此位置處提供試劑注射，其限制條件為注射位置被安置成與第三風箱6相隔足夠距離以提供足夠駐留時間來使試劑與煙道氣反應。
本發明進一步預期到，可由控制閥回應於燃燒室10內之化學計量條件而選擇性地停止將燃料及/或試劑饋入至第二燃燒區5b，使得經由第二風箱4之上部部分將燃料或試劑提供至該燃燒室之第二燃燒區。
使用再燃燒器30可幫助基於將燃料注射至第二燃燒區中而提供NOx排放減少，使得在第二燃燒區內存在缺氧體積，使得再燃燒燃料可幫助中止形成含有烴基之氮氣，該等烴基可在與饋入至第一燃燒區5a中之燃料的燃燒產物反應時促成形成NOx。來自饋入至第二燃燒區5b中之燃料的烴基可用以自NOx去除氧以形成元素氮、水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳以及其他還原物種及化合物。下文闡述經由饋入至第二燃燒區5b之燃料的再燃燒程序之主要化學NOx破壞機制中之一者：
利用來自第二風箱4之上部隔室之試劑的高溫試劑注射可提供用於基於產生胺基而減少NOx之另外機制。可由下式說明高溫試劑注射程序之化學NOx破壞機制：NO+NH2→N2+H2O。
注射至第二燃燒區5b中之燃料及/或試劑的量相比於由於燃料在第一燃燒區5a中之燃燒而產生的隨後傳遞至第二燃燒區5b中之煙道氣的體積可為相對小量。較高再燃燒燃料饋入速度及/或試劑饋入速度可幫助提供試劑與燃料之有效穿透及快速混合。可設定燃料及/或試劑饋入管線壓力以幫助確保以經預選擇速度將燃料及/或試劑饋入至第二燃燒區5b中以促進有效穿透及混合。亦可藉由使用經霧化液體噴灑機構而促進試劑之混合。饋入至第二風箱4之煙道氣亦可幫助促進饋入至第二燃燒區5b之試劑及/或燃料之較高速度。經再循環煙道氣可被視為伴隨燃料及/或試劑而輸出之運載氣體而以經預選擇速度提 供燃料及/或試劑之輸出。
參看圖2，再燃燒器30可包括主體33，其可被組態為噴槍、注射器、引入器、渦漩主體或其他類型之主體。主體33可包括入口端33a及出口端33b。燃料25可被接收於入口端33a中，且隨後朝向第二燃燒區5b而自主體33之出口端33b傳遞出。主體33可接收燃料流25，且定位於第二風箱4之上部隔室之部分內，使得其經結構化以促進燃料流與可沿著主體33傳遞之試劑流23的混合。主體33可具有沿著該主體之周邊的孔，使得燃料可自此等孔傳遞出且傳遞至過道35中，過道35被界定於主體33之外部與界定內部過道35之內部管道之壁之間，試劑及燃料可通過內部過道35經由第二風箱4而朝向第二燃燒區5b傳遞。
噴嘴尖口39可樞接至界定內部過道35之內部管道，其中藉由傾斜連接件31而定位主體33。傾斜連接件31允許噴嘴尖口39圍繞軸線垂直地傾斜，此亦可調整傳遞通過外部過道37之煙道氣流21之流動方向。舉例而言，噴嘴尖口39之傾斜連接件31可准許經由噴嘴尖口39之傾斜而同時調整經由再燃燒器30而饋入至第二燃燒區5b中之煙道氣流、試劑及燃料的俯仰角。
經再循環煙道氣流21或其他缺氧運載氣流可傳遞通過外部過道37，其環繞內部過道35及由主體33界定的在內部過道35內之燃料過道。煙道氣流21可為自出口7及節熱器9再循環回至燃燒裝置5之第二燃燒區5b的煙道氣之第一部分。
煙道氣流21可傳遞通過第二饋入管道及風箱4，且自同心噴嘴尖口39傳遞出。可藉由噴嘴尖口39之傾斜而調整通過外部過道37而傳遞至第二燃燒區5b之煙道氣流之方向，在噴嘴尖口39處，煙道氣傳遞至第二燃燒區5b中。噴嘴尖口39之傾斜改變外部過道37之開口之大小及形狀以調整通過外部過道37而傳遞至第二燃燒區5b之煙道氣之流速概況。
第二風箱4及第三風箱6可自空氣源17接收空氣流以供饋入至燃燒室10之第二燃燒區5b及第三燃燒區5c中。在其他實施例中，第二風箱4及第三風箱6可自另一氧化劑源(例如，空氣分離單元)接收含有氧氣之其他氣流。可經由空氣噴嘴或其他噴嘴經由各別第二風箱4及第三風箱6將氣體饋入至第二燃燒區5b及第三燃燒區5c中，該等噴嘴經組態以可圍繞至少兩個軸線傾斜，使得可調整該等噴嘴之俯仰及橫偏。
可控制含有經由第一風箱2、第二風箱4及第三風箱6而饋入至第一燃燒區5a、第二燃燒區5b及第三燃燒區5c中之氣體的氧氣之流率以幫助促進NOx在煙道氣內之低產生。舉例而言，對於本發明的具有提供至燃燒室之第二燃燒區5b中之燃料(經由再燃燒器30)及試劑的燃燒裝置5，經由第一風箱2而饋入至第一燃燒區之氣體內的氧氣之化學計量或量可介於完全地燃燒燃料所需要之氧氣之50%至70%之間。第一風箱2亦可包括用於將含有氧氣之氣體(例如，空氣或其他類型之氧化劑流)饋入至第一燃燒區中以將第一區之上部部分(再燃燒區)內的氧氣之化學計量或量增加為介於完全地燃燒燃料所需要之氧氣之70%至96%之間的緊密耦合燃盡風(CCOFA)隔室。經由第二風箱4而饋入至第二燃燒區5b之氣體內的氧氣之量可經組態以將燃燒室之第二燃燒區5b內的氧氣之化學計量或量增加為介於完全地燃燒燃料所需要之氧氣之96%至105%之間，使得第二燃燒區5b中的至少96%之燃料將在其中被燃燒，且第二燃燒區5b內的至多105%之燃料將經由通過第二風箱4而饋入至第二燃燒區5b中之氣體內的氧氣而在其中被燃燒(例如，存在完全地燃燒傳遞通過第二燃燒區5b之燃料所需要的5%過量之氧氣)。經由第三風箱6而饋入至第三燃燒區5c中之氧氣的量可經組態以增加完全地燃燒傳遞通過第三燃燒區5c之燃料所需要的氧氣之化學計量或量，使得該第三燃燒區內的大於105%之燃料將在該第三燃燒區中為可燃的(例如，存在過量氧氣，使得存在相比於在第三燃燒區5c 內完全地燃燒燃料理論上所需要之氧氣多介於15%至25%之間的氧氣)。
在本發明之另一實施例中，燃燒裝置5相似於本文中所描述的具有再燃燒器30之燃燒裝置，然而，此實施例不包括用於將燃料提供至第二燃燒區5b之再燃燒器30。在此其他實施例中，試劑被提供至第二燃燒區，如上文所描述。舉例而言，僅試劑可在第二風箱4上方且在第三風箱6下方之此位置處被饋入至第二燃燒區5b中，而不使用任何再燃燒器或將再燃燒燃料饋入至第二燃燒區5b中。對於此等實施例，試劑注射系統可經定位用於注射試劑，使得在流體流進入第三燃燒區5c之前在燃燒室內存在足夠駐留時間以允許試劑與傳遞通過燃燒室之流體的元素反應，以促進移除可促成形成NOx之元素。替代地，試劑可作為液體或氣體而被注射或提供至第二風箱4之上部腔室4a，其可與燃盡風及/或缺氧運載氣體(諸如經再循環煙道氣、蒸汽或其他缺氧氣體)混合。替代地，可經由第二風箱4將試劑及煙道氣分離地但同時地饋入至第二燃燒區5b中，使得煙道氣充當運載氣體以幫助使試劑穿透及分散至第二燃燒區5b中。在又其他實施例中，試劑可作為液體而被注射至第二燃燒區5b中，使得不利用運載氣體以促進將試劑注射至第二燃燒區5b中。
對於不包括再燃燒器30且不將燃料饋入至燃燒室10中之第二燃燒區5b處的實施例，可在燃燒裝置5之燃燒區5a、5b、5c中之每一者內改變用於低NOx形成之化學計量，以在經由燃料之燃燒而形成之煙道氣內提供低NOx形成。燃燒裝置之燃燒區中之每一者內的化學計量可經組態以用於不具有再燃燒器30或提供至第二燃燒區5b之燃料的此等實施例，其中第一燃燒區5a具有介於在第一燃燒區5a內完全地燃燒燃料所需要之氧氣之50%與70%之間且介於在第一燃燒區5a之上部部分(再燃燒區)內完全地燃燒燃料所需要之氧氣之70%至85%之間的化學 計量。第二燃燒區5b內之氧氣的化學計量或量可介於在第二燃燒區5b內完全地燃燒燃料所需要之氧氣之85%至95%之間。第三風箱6可經組態以在饋入至第三燃燒區5c中之氣體內提供氧氣，使得其中之氧氣之化學計量或量大於存在於第三燃燒區中之氧氣的95%(例如，在第三燃燒區5c內完全地燃燒燃料所需要之氧氣之95%至大於105%)。
本發明進一步預期到，燃燒裝置5可經組態以用於切線方向點火，且包括切線方向點火系統，其類似於以引用的方式併入本文中之美國專利第5,315,939號中所描述的切線方向點火系統。如圖10所展示，圖1及圖2之風箱2、4、6可位於燃燒室10之四個角落處。圖1示意性地展示安置於燃燒室10之其他角落處或附近的互補風箱2、4、6(以點線所展示)。如圖10所展示，安置於風箱2、4、6之隔室中的空氣噴嘴及燃料噴嘴成角度以產生以圓形圖案而流動之火球80。在圖10之沿切線方向點火系統中，經由再燃燒器30之燃料及/或試劑可由燃燒室10之一個、兩個、三個或四個角落處的第二風箱2、4、6提供或在該或該等風箱上方的位置或角落之任何組合中。替代地，一或多個堆疊式風箱2、4、6可安置於界定燃燒室10之一或多個壁中以提供壁點火燃燒系統或裝置。
燃燒裝置5及設備1之實施例可經組態使得可利用相比於習知燃燒爐具有較短高度或長度之燃燒爐或燃燒室10，此可減少與該設備之實施例或該燃燒裝置之實施例之材料、製造、維護及操作相關聯的成本。舉例而言，已判定，併有再燃燒器30及/或將試劑饋入至第二風箱4之頂部隔室中可在第二燃燒區5b及第三燃燒區5c內准許足夠駐留時間以完成傳遞通過該等燃燒區之燃料之燃燒，且可消除針對額外燃燒爐高度之需要，在無分階燃燒系統之頂部上或在最終燃盡風風箱之後利用再燃燒器的習知燃燒爐中可要求該額外燃燒爐高度。另外，已判定，利用將試劑饋入於第二燃燒區5b中之燃燒裝置及設備之實施例 可幫助促進NOx形成減少。可藉由經由再燃燒器30而將試劑饋入至第二燃燒區5b中與將燃料饋入至第二燃燒區5b中進行整合來進一步改良NOx形成減少。舉例而言，自圖5至圖9可瞭解，已判定，對於本文中所揭示之設備1及燃燒裝置5之實施例，可藉由利用再燃燒器30而結合經由第二風箱4之試劑注射來促進由於饋入至燃燒裝置5之第一燃燒區5a之煤之燃燒而形成的NOx之介於65%至70%之間的減少。對於一些實施例，NOx排放可被減少至低於0.10磅/106 BTU(例如，介於0.03磅/106 BTU至0.10磅/106 BTU之間)。可在維持可接受位準之未噴燒碳、一氧化碳排放及未反應氨時達成此等低NOx排放。另外，相比於習知系統，可伴隨由再燃燒器提供之較少熱輸入而更有效地獲得NOx排放減少，如可自圖7所見。此可允許將實施例組態使得所使用之再燃燒燃料的量相比於習知設計較低，同時亦提供NOx排放之實質減少。此外，自圖9可瞭解，可藉由實施例而促進之NOx形成減少可允許將煤用作具有低於3.0之燃料比率的燃料，使得可在燃燒裝置5中利用較大陣列之燃料選項，同時仍符合排放要求，此可允許利用以較低燃料操作成本而操作的設備之實施例。
應瞭解，可對設備、燃燒裝置及利用該設備與該燃燒裝置之方法的實施例進行不同修改以滿足不同設計準則集合。舉例而言，設備及燃燒裝置之實施例可利用控制系統以控制燃燒裝置及設備之操作。控制系統可包括諸如處理器、記憶體及收發器之硬體，且經組態以與感測器及閥以及其他設備元件通信來監視設備1及燃燒裝置5之操作，且與彼等設備元件通信以調整設備1及燃燒裝置5之操作參數。作為另一實例，空氣源17可針對設備及燃燒裝置之一些實施例經由空氣分離單元而提供含有氧氣之氣流。作為又一實例，燃燒裝置將操作所處之溫度及壓力可變化以適應不同設計目標或效能目標。作為又一實例，饋入至第二燃燒區5b中之試劑類型及/或燃料類型可為適應特定設計準 則集合的任何類型之適合試劑及/或燃料。作為又一實例，風扇或泵之數目及用以控制流體或燃料之流率的此等風扇或泵至燃燒裝置之定位可為能夠滿足特定設計準則集合之任何組態。作為又一實例，再燃燒器30可經組態以經由僅一個出口或在定位於第二燃燒區5b中之多個饋入出口中(例如，在各自位於第二燃燒區5b中之燃燒室之各別角落中的出口處)將燃料、試劑及/或煙道氣注射至第二燃燒區5b中。作為又一實例，設備之一些實施例可包括具有一或多個元件以促進自煙道氣捕捉碳之氣體處理單元13。
雖然已參考各種例示性實施例而描述本發明，但熟習此項技術者將理解，在不脫離本發明之範疇的情況下，可進行各種改變且可由等效者取代其元素。另外，在不脫離本發明之基本範疇的情況下，可進行許多修改以使特定情形或材料適應於本發明之教示。因此，希望本發明不限於作為經預期用於實行本發明之最佳模式而揭示的特定實施例，而是希望本發明將包括屬於所附申請專利範圍之範疇內的所有實施例。
1‧‧‧設備
2‧‧‧第一風箱
3‧‧‧第一燃料源
3a‧‧‧第二燃料源
4‧‧‧第二風箱
5‧‧‧燃燒裝置
5a‧‧‧第一燃燒區
5b‧‧‧第二燃燒區
5c‧‧‧第三燃燒區
6‧‧‧第三風箱
7‧‧‧出口
9‧‧‧節熱器
10‧‧‧燃燒室/噴嘴/再燃燒器
11‧‧‧流動控制機構
13‧‧‧氣體處理單元
15‧‧‧試劑源
17‧‧‧空氣源
19‧‧‧發電機單元
21‧‧‧煙道氣流
23‧‧‧試劑流
25‧‧‧燃料流

Claims (20)

  1. 一種燃燒裝置，其包含：燃燒室，其具有多個用於燃燒燃料之燃燒區，該等燃燒區包括第一燃燒區、第二燃燒區及第三燃燒區，其中該第二燃燒區係位於該第一燃燒區與該第三燃燒區之間，該燃燒室具有至少一個經組態以排放由於該燃料在該燃燒室中之燃燒而形成之煙道氣的出口；第一風箱，其與該第一燃燒區連通用於將燃料饋入至該燃燒室中供在該第一燃燒區內之初始燃燒用；第二風箱，其與第二燃燒區連通以將具有氧氣之第一氣體饋入至該第二燃燒區中；第三風箱，其與該第三燃燒區連通以將具有氧氣之第二氣體饋入至該第三燃燒區中；及管道，其與該第二燃燒區連通以將試劑饋入至該第二燃燒區中。
  2. 如請求項1之燃燒裝置，其中該第二風箱具有與該第二燃燒區連通之再燃燒器，該再燃燒器經組態以將燃料饋入至該第二燃燒區中且亦將該試劑饋入至該第二燃燒區中。
  3. 如請求項2之燃燒裝置，其中該再燃燒器包含經組態以將該試劑噴灑至該第二燃燒區中之噴嘴，其中該燃料經由該第二饋入管道饋入至該第二燃燒區。
  4. 如請求項1之燃燒裝置，其中該第一氣體及該第二氣體為空氣。
  5. 如請求項2之燃燒裝置，其中該第一饋入管道、該第二饋入管道及該第三饋入管道中之每一者包含至少一個風箱。
  6. 如請求項5之燃燒裝置，其中該再燃燒器係定位於該第二風箱之 上部隔室處，或在該第二風箱與該第三風箱之間定位於該第二風箱上方。
  7. 如請求項1之燃燒裝置，其中該第一風箱、該第二風箱及該第三風箱中之至少一者係經組態以促進燃料之切線方向點火。
  8. 如請求項2之燃燒裝置，其中該再燃燒器亦經組態以將待再循環的該煙道氣之第一部分饋入至該第二燃燒區中。
  9. 如請求項1之燃燒裝置，其中該試劑係在該第二風箱之上部隔室處提供至該第二燃燒區，或在該第二風箱與該第三風箱之間定位於該第二風箱上方。
  10. 如請求項1之燃燒裝置，其中該第二風箱係經組態以將待再循環的該煙道氣之第一部分饋入至具有該試劑之該第二燃燒區中來促進該試劑在該第二燃燒區內之混合。
  11. 一種操作具有燃燒室之燃燒裝置的方法，該燃燒室包括第一燃燒區、第二燃燒區及第三燃燒區，其中該第二燃燒區係位於該第一燃燒區與該第三燃燒區之間；該方法包含：將第一燃料提供至該燃燒室之該第一燃燒區中；將試劑及具有氧氣之第一氣體提供至該燃燒室之該第二燃燒區；及將具有氧氣之第二氣體提供至該燃燒室之該第三燃燒區。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包含：將第二燃料饋入至該第二燃燒區，其中該試劑及該第二燃料係同時地饋入至該第二燃燒區。
  13. 如請求項12之方法，其進一步包含：將退出該燃燒室的煙道氣之第一部分再循環至該第二燃燒區，使得該試劑、該第二燃料及該煙道氣之該第一部分被同時地饋入至該第二燃燒區。
  14. 如請求項13之方法，其中該第一氣體及該第二氣體為空氣。
  15. 如請求項12之方法，其中：該第一燃料為煤，且該第一燃料被饋入至該第一燃燒區中；該第二燃料為天然氣或石油；且該試劑為氨水、含水尿素及無水氨中之一者。
  16. 如請求項12之方法，其中：該第一燃燒區、該第二燃燒區及該第三燃燒區各自被定位成鄰近於各別風箱；且該第二燃料係經由該第二燃燒區之該風箱之唯一的再燃燒器饋入至該第二燃燒區中，該再燃燒器係定位於以下各者中之一者處：該第二燃燒區之該風箱之上部隔室，及在該第二燃燒區之該風箱與該第三燃燒區之該風箱之間的該第二燃燒區之該風箱上方。
  17. 如請求項11之方法，其中該將該第一燃料饋入至該燃燒室中包含將該第一燃料饋入至該第一燃燒區中，該方法亦包含：將第二燃料饋入至該第二燃燒區，該第二燃料與該第一燃料不同，使得該試劑及該第二燃料被同時地饋入至該第二燃燒區；及經由切線方向點火系統在該燃燒室中燃燒該第一燃料。
  18. 如請求項11之方法，其中該試劑為液體，且被噴灑至該第二燃燒區中。
  19. 如請求項18之方法，其中該試劑被饋入至該第二燃燒區中，同時未經由再燃燒器將燃料饋入至該第二燃燒區中。
  20. 如請求項12之方法，其中該試劑係在將具有氧氣之該氣體提供至該第二燃燒區的位置上方提供至該第二燃燒區。
TW104138601A 2014-11-21 2015-11-20 用於減少氮氧化物排放之設備，燃燒裝置及方法 TW201632787A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/550,101 US20160146462A1 (en) 2014-11-21 2014-11-21 PLANT, COMBUSTION APPARATUS, AND METHOD FOR REDUCTION OF NOx EMISSIONS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201632787A true TW201632787A (zh) 2016-09-16

Family

ID=54608974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104138601A TW201632787A (zh) 2014-11-21 2015-11-20 用於減少氮氧化物排放之設備，燃燒裝置及方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160146462A1 (zh)
TW (1) TW201632787A (zh)
WO (1) WO2016081233A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115325531A (zh) * 2022-06-28 2022-11-11 华能山东发电有限公司白杨河发电厂 一种用于中速磨四角切圆锅炉的深度调峰低负荷稳燃方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10634341B2 (en) * 2016-08-23 2020-04-28 General Electric Technology Gmbh Overfire air system for low nitrogen oxide tangentially fired boiler
US12092326B2 (en) * 2021-10-22 2024-09-17 Tyler K C Kimberlin Variable vane overfire air nozzles, system, and strategy

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5934245B2 (ja) * 1979-02-26 1984-08-21 三菱重工業株式会社 低ＮＯｘ燃焼法
US4719587A (en) 1985-04-16 1988-01-12 Combustion Engineering, Inc. Future behavior equipment predictive system
US5443805A (en) 1991-08-21 1995-08-22 Massachusetts Institute Of Technology Reduction of combustion effluent pollutants
US5315939A (en) 1993-05-13 1994-05-31 Combustion Engineering, Inc. Integrated low NOx tangential firing system
US6258336B1 (en) 1995-06-09 2001-07-10 Gas Research Institute Method and apparatus for NOx reduction in flue gases
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
AU1524597A (en) * 1996-01-11 1997-08-01 Energy And Environmental Research Corporation Improved advanced reburning methods for high efficiency nox control
DE10001997A1 (de) 2000-01-19 2001-07-26 Alstom Power Schweiz Ag Baden Verbund-Kraftwerk sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen Verbund-Kraftwerkes
US7374736B2 (en) 2003-11-13 2008-05-20 General Electric Company Method to reduce flue gas NOx
EP1930569A1 (en) 2006-11-01 2008-06-11 ALSTOM Technology Ltd System for controlling a combustion process for a gas turbine
JP5415276B2 (ja) 2006-12-01 2014-02-12 アルストム テクノロジー リミテッド ガスタービンを運転する方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115325531A (zh) * 2022-06-28 2022-11-11 华能山东发电有限公司白杨河发电厂 一种用于中速磨四角切圆锅炉的深度调峰低负荷稳燃方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016081233A1 (en) 2016-05-26
US20160146462A1 (en) 2016-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110873326A (zh) 一种氨混配燃烧系统及采用氨混配燃烧系统的二氧化碳减排方法
US7775791B2 (en) Method and apparatus for staged combustion of air and fuel
US7913632B2 (en) Combustion method and system
HUT65230A (en) Bundle-type concentrical tangential firing system method for operating furnaces having it
ES2601702T3 (es) Combustión con reducido carbono en la ceniza
US20120129111A1 (en) Premix for non-gaseous fuel delivery
US20080264310A1 (en) Combustion Method and System
CN108905590A (zh) 一种电站锅炉低氮燃烧器协同高温喷氨的脱硝系统及方法
CN105276574A (zh) 带有内部烟道气再循环的炉系统
CN105805729A (zh) 低NOx燃烧方法和低NOx燃烧系统
US7367798B2 (en) Tunneled multi-swirler for liquid fuel atomization
AU2006216445B2 (en) Combustion method and system
TW201632787A (zh) 用於減少氮氧化物排放之設備，燃燒裝置及方法
US8302545B2 (en) Systems for staged combustion of air and fuel
US10458645B2 (en) Combustion burner and boiler provided with same
US5890442A (en) Gas stabilized reburning for NOx control
JP2012215364A (ja) ボイラ及びボイラの運転方法
CN215637154U (zh) 一种烟气内外循环的超低氮燃烧系统
JP6466157B2 (ja) 重質油焚きボイラの燃焼方法及び重質油焚きボイラ
CN209960476U (zh) 一种煤粉耦合式燃烧装置
WO2000061992A1 (en) Tunneled multi-blade swirler/gas injector for a burner
JP6448902B2 (ja) 重質油焚きボイラの燃焼方法及び重質油焚きボイラ
CN103672940A (zh) 一种降低锅炉燃烧产生的氮氧化物的方法
JP6270468B2 (ja) 重質油焚きボイラの燃焼方法及び重質油焚きボイラ
KR100797493B1 (ko) 질소산화물의 저감 시스템