專利名稱：循環(huán)式流化床鍋爐和操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及循環(huán)式流化床鍋爐，且更明確地說，涉及具有改進的反應物利 用和/或不期望燃燒產(chǎn)物的減少的循環(huán)式流化床鍋爐。
背景技術(shù)：
含硫碳質(zhì)化合物(尤其煤)的燃燒產(chǎn)生含有高得不可接受的含量的二氧化硫的燃 燒產(chǎn)物氣體。二氧化硫為無色氣體，其適度可溶于水和水性液體中。其主要在含硫燃料或 廢物的燃燒期間形成。一旦二氧化硫被釋放到大氣，其便緩慢地反應以形成硫酸(H2SO4)、 無機硫酸鹽化合物和有機硫酸鹽化合物。大氣中的SO2或吐504導致不合意的“酸雨”。根據(jù)美國環(huán)境保護署，酸雨造成湖泊和河流的酸化且促使損害高海拔處的樹木和 許多敏感的森林土壤。另外，酸雨加速建筑材料和油漆的腐化，包括不可恢復原狀的建筑 物、雕像和雕塑。在落地之前，SO2和NOx氣體和其顆粒物質(zhì)衍生物、硫酸鹽和硝酸鹽還促使 可見度降級且危害公共衛(wèi)生。用于二氧化硫移除的空氣污染控制系統(tǒng)通常依賴于用堿將所吸收的二氯化硫中 和為無機鹽以防止硫排放到環(huán)境中。最常用的用于所述反應的堿包括方解石質(zhì)或白云 石質(zhì)石灰石、漿料或快于和水合石灰，和來自Theodoric石灰和天然堿氫氧化鎂(trona magnesiumhydroxide)的商業(yè)產(chǎn)品和副產(chǎn)物?！┯墒沂毡惚环@于例如靜電 除塵器或布袋除塵器的現(xiàn)有微粒俘獲設(shè)備中。循環(huán)式流化床鍋爐(CFB)利用煤灰和石灰石或類似堿的流化床以減少Sh排放。 所述床可包括例如砂或耐火材料的其它添加顆粒。循環(huán)式流化床鍋爐在減少Sh和NOx排 放方面為大體上有效的。SO2排放的92%的減少為典型的，但可高達98%。在多數(shù)情況下， 實現(xiàn)此減少所需的Ca/S的摩爾比設(shè)計成約2. 2，其為鈣與硫的反應的化學計量比率的2. 2 倍。然而，歸因于低效混合，Ca/S摩爾比通常增加到3.0或3.0以上以實現(xiàn)所要的SO2俘獲 程度。Ca/S的更高的比率需要在所述過程中利用愈多石灰石，從而增加操作成本。另外，低 效混合導致促進NOx的形成的燃燒“熱點”的形成。

圖1展示常規(guī)循環(huán)式流化床鍋爐1的一個實施例。循環(huán)式流化床鍋爐1通常包括 爐膛2、旋風集塵器3和密封盒4。時常，這些單元包括外部熱交換器6。空氣分配噴嘴7將流化空氣A引入到爐膛2以在爐膛2中創(chuàng)造流化條件。噴嘴7 通常布置于爐膛2的底部部分中。由爐膛2中的燃燒產(chǎn)生的煙氣流動到旋風集塵器3中。旋風集塵器3將微粒與煙氣分離。由旋風集塵器3捕捉的微粒流動到密封盒4中。 外部熱交換器6執(zhí)行在循環(huán)微粒與熱交換器6中的內(nèi)埋管(in-bed tube)之間的熱交換。 風箱10布置于密封盒4的底部中以便經(jīng)由空氣分配板9來吸入向上流化空氣B。在流化條 件下將密封盒4中的微粒引入到外部熱交換器6且引入到內(nèi)埋管5中。旋風集塵器3還與熱回收區(qū)域8連接，且由爐膛2中的燃燒產(chǎn)生的一些煙氣還流 動到熱回收區(qū)域8中。熱回收區(qū)域8通常包括過熱器和節(jié)熱器。如所描繪，爐膛2還包括 水冷卻爐膛壁2a。
在常規(guī)CFB鍋爐中，在下部爐膛中(例如，在密相床中)可存在良好的混合或動 能。然而，申請人已發(fā)現(xiàn)在上部爐膛中(例如，密相床上方)可能存在不足以更充分地利用 經(jīng)添加以減少煙氣排放的反應物的混合。如本文所使用，密相床通常為氣體和微粒密度比 鍋爐出口氣體/微粒密度大兩倍的地方。在下部爐膛(其通常在煤進料口正前方)中，來自煤的揮發(fā)性物質(zhì)(氣相)與可用 氧快速混合且反應。此產(chǎn)生相對于周圍含微粒流來說非?？筛〉牡兔芏?、熱氣體羽流。此 可浮羽流快速上升，從而形成從下部爐膛到頂壁的通道、煙囪或羽流。吸收和減少SA的石 灰石在所述通道中不存在。在碰撞到爐膛的頂壁后，已發(fā)現(xiàn)此高SO2煙氣可離開所述爐膛 并逃離所述旋流器而未進行充分反應。爐膛出口管道的測量已展示在所述出口管道的 上部部分中相對于所述管道的底部高出近 ο倍的濃度。在常規(guī)循環(huán)式流化床鍋爐的爐膛中，包含灰、砂和/或石灰石等的床材料11通過 流化條件而處于懸浮狀態(tài)。煙氣夾帶的微粒中的多數(shù)逃離爐膛2且由旋風集塵器3捕捉且 引入到密封盒4。因此引入到密封盒4的微粒由流化空氣B來通氣且與任選外部熱交換器 6的內(nèi)埋管5進行熱交換以便被冷卻。微粒經(jīng)由管道12返回到爐膛2的底部以便經(jīng)由爐膛 2再循環(huán)。申請人:先前發(fā)現(xiàn)可在密相床上方使用高速混合空氣注入以在循環(huán)式流化床鍋爐 中減少石灰石使用和減少NOx排放，參見(例如)于2005年11月17日申請的共同擁有的
第11Λ81，915號美國專利申請案(現(xiàn)在為美國專利第_號，于2008年_發(fā)
布)中含有的教示。在本申請案中，此技術(shù)通常被稱為過密相床空氣(ODBA)技術(shù)。圖2展 示ODBA技術(shù)的一實例。在系統(tǒng)100(其類似于上述循環(huán)式流化床鍋爐)中，爐膛2裝配有 將ODBA注入到所述流化床中的處于密相床上方的二次風注入端口或裝置20。申請人通常 以間隔開的方式來放置這些注入裝置以產(chǎn)生流化床區(qū)的旋流。舉例來說，所述二次風注入 裝置不對稱地間隔以在鍋爐中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。由于許多鍋爐寬度比深度大，所以在一實施例中， 用戶可設(shè)置兩組噴嘴以促進反方向旋轉(zhuǎn)。如先前申請案中所陳述，申請人發(fā)現(xiàn)此些系統(tǒng)提 供流化床空間的有力混合，從而導致Sh與石灰石之間的較大反應效率且借此準許使用較 少石灰石來實現(xiàn)給定減少程度。申請人還相信，增強的混合可使Ca/S的化學計量比率 減少以實現(xiàn)相同程度的SO2減少。部分基于可從Fluent，Inc. (Lebanon, NH)購得的計算流 體動力分析軟件程序FLUENT來解釋此技術(shù)的效用和效率。可從Fluent，Inc. (Lebanon, NH)購得的計算流體動力分析軟件程序FLUENT曾用 以模型化CFB發(fā)電站中的雙相熱流體現(xiàn)象。FLUENT求出爐膛中的氣體和微粒的速度、溫度 和物質(zhì)濃度場。由于CFB中的微粒相的體積分數(shù)通常在約0. 與0.3%之間，所以求解多 相流的?；Ｐ?granular model)適用于此情況。與微粒相由離散相模型求解的常規(guī)粉 狀燃料燃燒模型相反，在?；Ｐ椭?，在歐拉參考框架中求出氣相和微粒相守恒方程。對于每一相來說，所求出的守恒方程包括連續(xù)性、動量、擾流和焓。在此多相模型 中，氣相(體積大于99. 7%)為主要相，而將具有個別大小和/或微粒類型的微粒相模型化 為次要相。在主要相與次要相之間求解出體積分數(shù)守恒方程。求解考慮微粒相的動能的粒 化溫度方程，其中考慮歸因于CFB中的強微粒相互作用而造成的動能損失。此模型花費五 天來收斂到穩(wěn)定解(在六個CPU上并行地運行)。雖然灰和石灰石是在微粒相中處理的，但煤燃燒在氣相中經(jīng)模型化。將煤模型化為具有等效化學計量比率和燃燒熱的氣態(tài)揮發(fā)性物質(zhì)。在era燃燒系統(tǒng)中考慮以下兩個化 學反應CH0.8500.14N0.07S0.02+1. 06 — 0. 2C0+0. 8C02+0. 43H20+0. 035N2+0. 02S02C0+0. 502 ^ CO2 化學動力學燃燒模型包括若干氣體物質(zhì)，包括燃燒的主要產(chǎn)物C0、(X)2和H20。求 解每一氣體物質(zhì)的物質(zhì)守恒方程。已在計算流體動力(CFD)教科書中廣泛地描述和用公式 表達這些守恒定律。在仿真中實施k-ε擾流模型，且針對基線和發(fā)明情況假定不可壓縮 流。由于CFB鍋爐中的非穩(wěn)定狀態(tài)水動力特性，在非穩(wěn)定狀態(tài)下求解所有微分方程。 在下一個時間步長開始之前，將每一方程求解到收斂標準。在所述求解遍歷數(shù)百個時間步 長后，且所述求解以“準”穩(wěn)定狀態(tài)方式來工作，增加時間步長以加速收斂。通常實時地在 多于三十秒內(nèi)求解所述模型以實現(xiàn)逼真結(jié)果。用于模型化的CFD計算域為100英尺高、22英尺深和44英尺寬。所述爐膛具有 貫穿柵格的一次風進口和在所有四個壁上的14個一次端口。其還具有18個二次注入端口 (其中8個涉及石灰石注入)和在前壁和后壁上的4個啟動燃燒器。在前壁上的兩個煤進 料器將廢煤運送到爐膛中。另兩個煤進料器在環(huán)封后連接到旋風管道中的每一者。經(jīng)由在 爐膛頂部處的兩個管道連接到爐膛的兩個旋流器收集固體材料(主要為煤灰和石灰石)， 且再循環(huán)回到爐膛中底部處。含有主要燃燒產(chǎn)物和飛灰和細小的經(jīng)反應(和/或未經(jīng)反 應)的石灰石微粒的煙氣離開旋流器頂部且在后煙道中繼續(xù)行進。水冷壁從爐膛的所有四 側(cè)壁的頂部延伸到底部。過熱器存在三個級。過熱器I和II處于爐膛中，而過熱器III處 于后煙道中。旋流器不包括于CFB計算域中，因為旋流器中微粒相的水動力學過于復雜以致實 際上不能包括于計算中。過熱懸垂物(superheat pendant)包括于模型中以考慮熱吸收和 流層化，且通過爐膛中的懸垂物的實際數(shù)目和實際距離來準確地描繪。請注意，爐膛幾何形 狀在寬度方面為對稱的，因此計算域僅表示爐膛的一半。因此，計算柵格的數(shù)目僅為一半， 此減少了計算時間。表1展示包括模型爐膛CFD基線模擬的鍵輸入的基線系統(tǒng)操作條件。在所述基線 系統(tǒng)中，將一些二次風注入到密相床中。表 權(quán)利要求
1.一種具有改進的反應物利用的循環(huán)式流化床鍋爐，所述鍋爐包含循環(huán)式流化床，其包括密相床部分，以及下部爐膛部分，其在所述密相床部分上方；反應物，其用以減少煙氣中的至少一種燃燒產(chǎn)物的排放；以及多個再循環(huán)煙氣和二次風注入裝置，其在所述密相床上方，其中所述裝置經(jīng)配置以在 所述密相床上方的所述爐膛中將所述反應物與所述煙氣混合，借此使減少所述至少一種燃 燒產(chǎn)物的所述排放所需的反應物的量減少。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進一步包括用于使來自所述煙氣的攜帶微粒返回到 所述循環(huán)式流化床的返回系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述返回系統(tǒng)包括用于從所述煙氣移除所述攜帶 微粒的分離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述分離器為旋風分離器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其進一步包括在所述分離器下游的細粒收集器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述細粒收集器為布袋除塵器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述細粒收集器為靜電除塵器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述反應物選自由以下各項組成的群組苛性堿、 石灰、石灰石、飛灰、氧化鎂、蘇打灰、碳酸氫鈉、碳酸鈉、雙堿、鈉堿和方解石礦物群組，所 述方解石礦物群組包括方解石(CaCO3)、菱鎳礦({Ni，Mg，F(xiàn)e}C03)、菱鎂礦(MgCO3)、菱鎘礦 (CdCO3)、菱錳礦(MnCO3)、菱鐵礦(FeCO3)、菱鋅礦(SiCO3)、菱鈷礦(CoCO3)和其混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述反應物為石灰石。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述循環(huán)式流化床鍋爐的所述密相床部分為富 燃料級。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述循環(huán)式流化床的所述密相床部分維持在化 學計量比率以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述下部爐膛部分為貧燃料級。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述下部爐膛部分維持在所述化學計量比率以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置位于所述循 環(huán)式流化床鍋爐的所述下部爐膛部分中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置相對于彼此 不對稱地定位。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置以選自由對 置直列、對置交錯和其組合組成的群組的方式來布置。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置定位于所述 密相床上方約10英尺與30英尺之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中出口柱體密度與所述密相床頂部的柱體密度的 比率大于約0. 6，且其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置定位于所述密相床的所述頂部 上方的所述爐膛中的一高度處。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中每一二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置的射流穿透 在無對抗時大于爐膛寬度的約50%。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中射流停滯壓力高于爐壓約15英寸水柱以上。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述射流停滯壓力為高于所述爐壓約15英寸水 柱到約70英寸水柱。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置定位于所述 爐膛中的一高度處，其中柱體密度小于所述出口氣體柱體密度的約165%。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置將總氣流的 約10%到約80%遞送到所述鍋爐中。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置將所述總氣 流的約20%到約70%遞送到所述鍋爐中。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置向所述鍋爐 遞送的風量占總氣流的百分比選自由以下組成的群組大于約20%、大于約25%、大于約 30%、大于約35%、大于約40%、大于約45%、大于約50%，大于約55%、大于約60%、大于 約65%、大于約70%、大于約75%、以及大于約80%。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置向所述鍋 爐遞送的風量占總氣流的百分比選自由以下組成的群組約10%到約80%、約20%到約 80%、約25%到約80%、約30%到約80%、約35%到約80%、約40%到約80%、約45%到 約80%、約50%到約80%、約55%到約80%、約60%到約80%、約65%到約80%、約70% 到約80 %、以及約75 %到約80 %。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置遞送的二次 風量占總氣流的百分比選自由以下組成的群組約1^^^440^345^^1^440^34 10% 到約40%、約15%到約40%、約20%到約40%、約25%到約40%、約30%到約40%、以及 約到約40% ；且其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置遞送的再循環(huán)煙氣量占總氣流的百分比選自 由以下組成的群組約1 %到約40 %、約5 %到約40 %、約10 %到約40 %、約15 %到約40 %、 約20 %到約40 %、約25 %到約40 %、約30 %到約40 %，以及約35 %到約40 %。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置遞送占總氣 流約20%到約40%百分比的二次風和占總氣流約20%到約40%百分比的再循環(huán)煙氣。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置中的至 少四者定位于所述密相床下游，以用于在所述密相床上方的所述爐膛中提供所述反應物與 所述煙氣的混合。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置中的至 少一者經(jīng)配置以提供冷TOR。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置中的至 少一者經(jīng)配置以提供熱TOR。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置中的至 少一者經(jīng)配置以提供冷SA。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置中的至少一者經(jīng)配置以提供熱SA。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置經(jīng)配置 以提供至少冷或熱再循環(huán)煙氣和至少冷或熱二次風。
35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中所述冷TOR具有約200°F到約350° F的溫度。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中所述熱TOR具有約550°F到約750° F的溫度。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述冷SA具有約0°F到約100° F的溫度。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述熱SA具有約350°F到約700° F的溫度。
39.一種具有改進的反應物利用的循環(huán)式流化床鍋爐，所述鍋爐包含 循環(huán)式流化床，其包括密相床部分，以及下部爐膛部分，其在所述密相床部分上方； 反應物，其用以減少煙氣中的至少一種燃燒產(chǎn)物的排放；以及 至少一個二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置，其在所述密相床上方，其用于在所述密相床 上方的所述爐膛中提供所述反應物與所述煙氣的混合，其中所述至少一個裝置定位于所述爐膛中的一高度處，其中柱體密度小于出口柱體密 度的約165%，且其中所述至少一個裝置經(jīng)配置以將總氣流的約10%到約80%遞送到所述鍋爐中。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述至少一個裝置經(jīng)配置以在無對抗時具有大 于爐膛寬度的約50%的射流穿透。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述至少一個裝置經(jīng)配置以具有高于爐壓約15 英寸水柱以上的射流停滯壓力。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中所述射流停滯壓力高于所述爐壓約15英寸水柱 與70英寸水柱之間。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述至少一個裝置向所述鍋爐遞送的風量占總 氣流的百分比選自由以下組成的群組約10%到約80%、約20%到約80%、約25%到約 80%、約30%到約80%、約35%到約80%、約40%到約80%、約45%到約80%、約50%到 約80%、約55%到約80%、約60%到約80%、約65%到約80%、約70%到約80%、以及約 75% 到約 80%。
44.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述至少一個裝置遞送的二次風量占總氣流 的百分比選自由以下組成的群組約到約40%、約5%到約40%、約10%到約40%、約 15 %到約40 %、約20 %到約40 %、約25 %到約40 %、約30 %到約40 %、以及約35 %到約 40% ；且其中所述至少一個裝置遞送的再循環(huán)煙氣量占總氣流的百分比選自由以下組成的群 組約1 %到約40 %、約5 %到約40 %、約10 %到約40 %、約15 %到約40 %、約20 %到約 40 %、約25 %到約40 %、約30 %到約40 %、以及約；35 %到約40 %。
45.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述至少一個裝置遞送占總氣流約20%到約 40%百分比的二次風和占總氣流約20%到約40%百分比的再循環(huán)煙氣。
46.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述裝置中的至少兩者定位于所述密相床下 游，以用于在所述密相床上方的所述爐膛中提供所述反應物與所述煙氣的混合。
47.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述至少一個裝置經(jīng)配置以提供冷的再循環(huán)煙氣。
48.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述至少一個裝置經(jīng)配置以提供熱的再循環(huán)煙氣。
49.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述至少一個裝置經(jīng)配置以提供冷的二次風。
50.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述至少一個裝置經(jīng)配置以提供熱的二次風。
51.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述至少一個裝置經(jīng)配置以允許冷再循環(huán)煙 氣、熱再循環(huán)煙氣、冷二次風和熱二次風中的至少兩者的選擇性流體遞送。
52.根據(jù)權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所述冷再循環(huán)煙氣具有約200°F到約350° F 的溫度。
53.根據(jù)權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中所述熱再循環(huán)煙氣具有約550°F到約750° F 的溫度。
54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其中所述冷二次風具有約0°F到約100° F的溫度。
55.根據(jù)權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其中所述熱二次風具有約350°F到約700° F的溫度。
56.一種操作具有循環(huán)式流化床的爐膛的方法，所述方法包含在所述流化床中燃燒燃料，其中所述流化床包括密相床部分和鄰近于所述密相床部分 的下部爐膛部分；將反應物注入到所述爐膛中以減少煙氣中的至少一種燃燒產(chǎn)物的排放； 將二次風注入到所述爐膛中；以及將再循環(huán)煙氣注入到所述密相床上方的所述爐膛中，借此使減少所述至少一種燃燒產(chǎn) 物的所述排放所需的反應物的量減少。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中在所述爐膛中的柱體密度小于爐膛出口柱體密 度的約165%的一高度處注入所述二次風。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中在所述爐膛中的柱體密度小于所述爐膛出口柱 體密度的約165%的一高度處注入所述再循環(huán)煙氣。
59.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中在所述密相床部分上方約10英尺與30英尺之 間的一位置處注入所述二次風。
60.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中在所述密相床部分上方約10英尺與30英尺之 間的一位置處注入所述再循環(huán)煙氣。
61.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述出口柱體密度與所述密相床頂部的柱體密 度的比率大于約0. 6，且在所述密相床頂部上方注入所述二次風。
62.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述出口柱體密度與所述密相床頂部的所述柱 體密度的所述比率大于約0. 6，且在所述密相床頂部上方注入所述再循環(huán)煙氣。
63.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述密相床部分具有大于所述爐膛出口柱體密 度約兩倍的柱體密度。
64.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中經(jīng)由多個注入裝置注入所述二次風和再循環(huán)煙氣。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中將所述多個注入裝置定位成在所述爐膛中產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)。
66.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中操作所述多個注入裝置中的至少一者以在無對 抗時具有大于爐膛寬度的約50%的射流穿透。
67.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中以高于爐壓約15英寸水柱以上的射流停滯壓力 來操作所述多個注入裝置中的至少一者。
68.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中以高于所述爐壓約15英寸水柱到約70英寸水 柱的射流停滯壓力來操作所述多個注入裝置中的至少一者。
69.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述二次風和所述再循環(huán)煙氣占提供到鍋爐的 總氣流的約10%到約80%。
70.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中注入的所述二次風和再循環(huán)煙氣的量占總氣流 的百分比選自由以下組成的群組約10%到約80%、約20%到約80%、約25%到約80%、 約30 %到約80 %、約35 %到約80 %、約40 %到約80 %、約45 %到約80 %、約50 %到約 80 %、約55 %到約80 %、約60 %到約80 %、約65 %到約80 %、約70 %到約80 %、以及約75 % 到約80%。
71.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述二次風的注入量占總氣流的百分比選自由 以下組成的群組約到約40%、約5%到約40%、約10%到約40%、約15%到約40%、 約20 %到約40 %、約25 %到約40 %、約30 %到約40 %、以及約35 %到約40 % ；且其中所述再循環(huán)煙氣的注入量占總氣流的百分比選自由以下組成的群組約到約 40 %、約5 %到約40 %、約10 %到約40 %、約15 %到約40 %、約20 %到約40 %、約25 %到約 40 %、約30 %到約40 %，以及約；35 %到約40 %。
72.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中按總氣流的約20%到約40%來注入所述二次 風，且按總氣流的約20%到約40%來注入所述再循環(huán)煙氣。
73.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述二次風包括具有約0°F到約100° F的溫 度的冷二次風。
74.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述二次風包括具有約350°F到約700° F的 溫度的熱二次風。
75.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述再循環(huán)煙氣包括具有約200°F到約 350° F的溫度的冷再循環(huán)煙氣。
76.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述再循環(huán)煙氣包括具有約550°F到約 750° F的溫度的熱再循環(huán)煙氣。
77.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述密相床部分作為維持在化學計量比率以下 的富燃料級操作。
78.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述下部爐膛部分作為維持在所述化學計量比 率以上的貧燃料級操作。
79.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述反應物選自由以下各項組成的群組苛性 堿、石灰、石灰石、飛灰、氧化鎂、蘇打灰、碳酸氫鈉、碳酸鈉、雙堿、鈉堿和方解石礦物群組，所述方解石礦物群組包括方解石(CaCO3)、菱鎳礦({Ni，Mg，F(xiàn)e}C03)、菱鎂礦(MgCO3)、菱鎘 礦(CdCO3)、菱錳礦(MnCO3)、菱鐵礦(FeCO3)、菱鋅礦(SiCO3)、菱鈷礦(CoCO3)和其混合物。
全文摘要
一種具有改進的反應物利用的循環(huán)式流化床鍋爐。所述循環(huán)式流化床鍋爐包括具有密相床部分和在所述密相床部分上方的下部爐膛部分的循環(huán)式流化床。至少一個二次風和再循環(huán)煙氣注入裝置處于所述循環(huán)式流化床下游，以用于在所述密相床上方的爐膛中提供反應物與煙氣的混合。本發(fā)明還包括操作流化床鍋爐的方法。
文檔編號F23C10/00GK102089584SQ200980122550
公開日2011年6月8日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月19日
發(fā)明者布萊恩·S·希金斯 申請人:奈科莫博提克公司