[发明专利]使用综合污染控制的氧燃料燃烧

说明书

技术领域

本发明涉及综合氧燃料燃烧及污染控制系统。更特定来说，本发明涉及具有综合污染控制以有效地将来自燃烧源的排放物降低到接近零的氧燃料燃烧系统。 

背景技术

所属技术领域中已知氧燃料燃烧系统。所述系统以接近化学计量的比例且以高火焰温度使用大致上纯氧与燃料进行燃烧以用于高效能量产生。氧燃料系统用于锅炉以产生用于发电的蒸汽且用于工业环境中，例如在铝再生中将铝熔化以进行重铸。还涵盖氧燃料燃烧可用于废物焚化以及其它工业及环境应用。氧燃料技术及此技术的使用揭示于颁发给格罗斯(Gross)的第6,436,337、6,596,220、6,797,228及6,818,176号美国专利中，所有所述专利与本申请案共同拥有且以引用的方式并入本文中。 

有利地，由于氧燃料燃烧使用氧而非空气来作为氧来源，因此所产生的烟气也随之减少。此外，实施燃烧使得NOx燃烧产物接近零且几乎完全归因于燃料生成的氮。也就是说，由于将氧而非空气用作氧来源，因此存在较小的质量流且且无氮参与NOx的形成。 

虽然氧燃料燃烧提供燃料高效及减少的排放物的能量产生，但在所述燃烧工艺期间仍产生相当大量的排放物。此外，由于气体的体积较小(由于使用氧替代空气)，因此其它污染物的浓度较高。举例来说，SOx及微粒物质的质量将不改变，然而由于总体积减小因此所述浓度将上升。 

在所属技术领域中已知污染控制或移除系统。这些系统可(举例来说)使用烟气与下游工艺装备(例如，沉淀器及洗涤器)之间的紧密接触来移除微粒物质、包含化合物的硫及包含化合物的汞。其它系统使用对污染物的一系列压缩脱吸来移除污染物并从烟气流中回收能量。所述系统揭示于颁发给奥克斯(Ochs)的第6,898,936号美国专利中，所述专利以引用的方式并入本文中。 

相应地，需要使用综合污染移除来产生低烟气体积的燃烧系统。期望所述系统利用已知燃烧及污染控制系统来结合污染物产生的减少及所产生的剩余污染物的捕获来提供燃料高效的能量产生。 

发明内容

一种综合氧燃料燃烧系统及污染物移除系统减小烟气体积、去除NOx并捕获可 冷凝气体。所述系统包括具有炉的燃烧系统，所述炉具有至少一个燃烧器且经配置以充分防止空气的引入。氧供应源以大于21％的预定纯度供应氧且碳基燃料供应源供应碳基燃料。以氧与燃料彼此之间的受控制比例将二者馈送到所述炉内。控制燃烧以产生超过3000°F的火焰温度及包含CO₂及其它气体且大致上无由含非燃料生成氮的燃烧所产生的气态化合物的烟气流。 

所述污染物移除系统包括至少一个直接换热器，其用于使烟气与冷却液体紧密接触(优选为水)，以产生载有污染物的液体流及经脱吸的烟气流。所述系统包括用于接收并压缩所述经脱吸的烟气流的至少一个压缩机。 

优选地，所述系统包括一系列换热器及压缩机以冷却并压缩所述烟气。可将所述烟气冷却并压缩为不可冷凝气体及可冷凝气体且可将所述经脱吸的烟气流分离为不可冷凝气体及可冷凝气体。将所述可冷凝气体(大部分为CO₂)冷凝为大致液体状态且可将其分隔(sequestered)。所述CO₂部分可经再循环以将固态燃料(例如，煤)携载到所述炉内。 

一种与污染物移除综合的氧燃料燃烧方法包括：提供炉，其具有至少一个燃烧器且经配置以充分防止空气的引入；提供氧供应源，其以大于21％的预定纯度供应氧；及提供碳基燃料供应源，其用于供应碳基燃料。 

将氧或碳基燃料中的任一者或其两者限定为小于所述化学计量比例的5％且控制燃烧以产生超过3000°F的火焰温度及包含CO₂及其它气体且大致上无由含非燃料生成氮的燃烧所产生的气态化合物的烟气流。 

提供包括与压缩机成串联布置的直接接触式换热器的污染物移除系统。使所述烟气在所述换热器中与冷却液体(优选为水)紧密接触以产生载有污染物的液体流及经脱吸的烟气流。将所述经脱吸的烟气流馈送到所述压缩机内以压缩所述经脱吸的烟气流。 

在一种优选方法中，实施冷却所述经脱吸的烟气流及压缩所述经冷却经脱吸的烟气流的步骤以及分隔所述经压缩经冷却经脱吸的烟气流的步骤。 

本发明的目的在于提供一种氧燃料综合污染物移除及燃烧系统。 

该氧燃料综合污染物移除及燃烧系统包含：