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TW201510441A - 用於鍋爐之雙相燃料給料器 - Google Patents

用於鍋爐之雙相燃料給料器 Download PDF

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TW201510441A
TW201510441A TW103113011A TW103113011A TW201510441A TW 201510441 A TW201510441 A TW 201510441A TW 103113011 A TW103113011 A TW 103113011A TW 103113011 A TW103113011 A TW 103113011A TW 201510441 A TW201510441 A TW 201510441A
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Karl M Heil
Jeremiah J Yoder
Albert Daniel Larue
Mikhail Maryamchik
William R Stirgwolt
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Babcock & Wilcox Power Generat
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Abstract

揭示的是雙相燃料給料器，其可以用於提供固體燃料和液體燃料二者給鍋爐，例如流體化床鍋爐。燃料給料器包括傾斜滑槽，其界定固體進料路徑。氣體分布噴嘴位在燃料給料器的基座，並且次要噴嘴的位置致使能夠將液體或顆粒燃料分布到固體進料路徑裡。這允許液體燃料接觸固體燃料並且攜載到流體化床裡而非變成懸浮在床之上。

Description

用於鍋爐之雙相燃料給料器
以下關於廢棄產物、生質材料、其他可燃燒材料的燃燒，並且關於將此種產物或材料饋入例如冒泡流體化床(bubbling fluidized bed，BFB)、循環流體化床(circulating fluidized bed，CFB)鍋爐之流體化床鍋爐或用於加煤機所射入的單元的燃料給料器，並且關於燃燒此種產物和材料而採用此種給料器的流體化床鍋爐，並且關於相關的技術。
於燃燒期間，燃料中的化學能轉換成鍋爐爐內的熱能。熱能經由鍋爐的吸熱表面所捕捉以產生蒸氣。用於爐子的燃料包括廣泛的固態、液態和氣態物質。燃燒將燃料轉變成大量的化學化合物。於某些用途，固態生質廢棄副產物係使用作為用於流體化床鍋爐的燃料。
流體化床鍋爐是燒固體燃料的一種方式。一般而言，流體化床鍋爐包括由堆疊高度之固體顆粒所形成的床。流體化氣體分布格網(例如開放底部系統或平坦地 板系統)則位在床底下。開放底部系統的特徵在於間隔很寬的分布導管，其上安裝了氣泡蓋以將壓力下的流體化氣體(典型為空氣)加以分布以使床流體化。於平坦地板系統，分布導管形成鍋爐的地板。在足夠的氣體速度下，固體顆粒展現像是液體的性質。
參考圖1，已知設計的示範性冒泡流體化床(BFB)鍋爐8(其可得自美國俄亥俄州Barberton的Babcock與Wilcox發電集團)包括冒泡床10，而燃料12經由包括空氣掃過之噴嘴的給料器14遞送到冒泡床10上。流體化床10適合包括固體顆粒，舉例而言像是砂。氣密的爐煙道(圖1僅顯示其下部)包括氣密的水冷壁16、17。空氣透過空氣導管18而引入冒泡床10，並且間隔開的氣泡蓋20有助於移除大的沉重材料。於床下灰燼移除系統22，沉重的材料向下移動並且在經由底部送料斗24移除到適合的搬運系統或類似者上(未顯示)之前先冷卻。來自流體化床10上之燃燒的熱能則加熱氣體煙道壁管16、17中的水，其可以驅動蒸氣發電機或其他有用的工作。於某些實施例，氣體煙道管16、17中的水是在閉路的再循環路徑中流動(其經常包括補足水線)。圖1的示範性BFB鍋爐8僅為範例，並且揭示的給料器系統和其他揭示的方面係輕易併入多樣設計的流體化床鍋爐，例如BFB和CFB設計、加煤機所射入的單元......。於某些實施例，給料器14可以通過非水冷式耐火爐壁(譬如磚爐壁)而非穿過如圖1之示範性實施例的管壁16，或者穿過任 何其他類型的鍋爐壁。思及給料器14所通過的爐壁包括額外特徵，例如熱絕緣材料、外罩......。
此種鍋爐可以處理廣泛的廢棄材料，包括木材廢棄物、樹皮、造紙廠爛泥、回收紙、污水爛泥和多樣的生質材料(例如來自玉米或其他生質之生產乙醇的蒸餾殘留物)。對於BFB鍋爐操作而言，給料器14應將燃料12遞送到床10而不在懸浮中燒掉。這雖然對於固體燃料是比較直接的達成，但是更難以用液體燃料來達成，特別是如果它被霧化以增加其表面積的話。處理液體廢棄物的既有做法是在遞送液體/固體混合物到BFB鍋爐之前先將液體廢棄物併入固體廢棄物。然而，這做法使材料處理變得複雜，因為濕的混合物可以是難以移動和處理。另一既有的做法是將液體直接注入冒泡床，典型是從地板來為之。這做法可以在床上產生不均勻的濃度和化學作用，而可以導致床材料的聚結。
會想要提供在鍋爐(特別是流體化床鍋爐)中使用多重燃料來源的能力。這會擴大或可使用的燃料範圍。
於在此揭示的某些示範性實施例，燃料給料器包括：傾斜滑槽，其具有建構成連接於鍋爐的基座；氣體分布噴嘴，其建構成將氣體注入基座，注入之氣體的指向則將饋入傾斜滑槽的固體燃料推進到傾斜滑槽之基座所連接的鍋爐裡；以及次要噴嘴，其不同於氣體分布噴嘴， 並且建構成在固體燃料饋入傾斜滑槽之後注入流體以混合固體燃料。於某些實施例，液體或顆粒燃料來源連接於次要噴嘴，以將次要噴嘴建構成在固體燃料饋入傾斜滑槽之後注入液體或顆粒燃料以混合固體燃料。於某些實施例，次要噴嘴包括霧化器噴嘴。於某些實施例，次要噴嘴安排成注入流體以混合由氣體分布噴嘴注入基座的氣體。於某些實施例，次要噴嘴配置在氣體分布噴嘴之上，並且係建構成將流體注入傾斜滑槽。於某些實施例，次要噴嘴係建構成將流體注入傾斜滑槽的基座。於某些實施例，次要噴嘴係建構成將流體注入氣體分布噴嘴。於某些實施例，次要噴嘴配置在氣體分布噴嘴之下，並且係建構成將流體注入傾斜滑槽的基座。板片可以配置於基座中，並且安排成分開由氣體分布噴嘴注入傾斜滑槽之基座的氣體和由次要噴嘴注入傾斜滑槽之基座的流體。
於在此揭示的某些示範性實施例，設備包括：如前面緊鄰一段所列的燃料給料器；以及流體化床鍋爐，而燃料給料器之傾斜滑槽的基座連接於此。流體化床鍋爐包括床，上面所連接的燃料給料器係建構成配置固體燃料，其係饋入傾斜滑槽並且混合由次要噴嘴所注入的流體。
於在此揭示的某些示範性實施例，方法包括：將固體燃料饋入連接於鍋爐的傾斜滑槽；在與該饋入同時，將推進氣體注入傾斜滑槽的基座以將饋入傾斜滑槽的固體燃料推進到鍋爐的床上方；以及在與該饋入和該推 進氣體的注入同時，注入不同於推進氣體的第二流體，以在固體燃料饋入傾斜滑槽之後混合第二流體和固體燃料。於某些實施例，第二流體注入傾斜滑槽。於某些實施例，第二流體注入用於進行推進氣體之注入的氣體分布噴嘴。於某些實施例，第二流體包括液體或顆粒燃料。於某些實施例，第二流體包括生產乙醇的副產物。於某些實施例，推進氣體的注入和第二流體的注入合作以混合推進氣體和第二流體。於某些實施例，該方法進一步包括操作鍋爐以燃燒饋入傾斜滑槽的固體燃料，其混合了第二流體並且由注入的推進氣體推進到鍋爐的床上方。於這些實施例，鍋爐的操作也可以燃燒混合了被推進到鍋爐床上方之固體燃料的第二流體。
於在此揭示的某些示範性實施例，雙相燃料給料器包括：傾斜滑槽，其具有頂端和底端，底端係靠近燃料給料器的基座，而滑槽界定固體進料路徑；氣體分布噴嘴，其位在燃料給料器的基座以指引氣體到固體進料路徑裡；以及次要噴嘴，其放置成致使能夠指引液體、氣體或顆粒到固體進料路徑裡。於某些實施例，次要噴嘴放置在傾斜滑槽的底端和氣體分布噴嘴之間。於某些實施例，板片界定燃料給料器的基座，並且該板片可以選用的定位在氣體分布噴嘴和次要噴嘴之間。於某些實施例，次要噴嘴是可旋轉的，如此則可以改變指引液體或顆粒的角度。於某些實施例，次要噴嘴饋入氣體分布噴嘴。於某些實施例，次要噴嘴的位置靠近傾斜滑槽的頂端。於某些實施 例，次要噴嘴可以分別由揮發性液體來源和水來源所饋入。於某些實施例，次要噴嘴相關於氣體分布噴嘴而安排成交錯樣式。
8‧‧‧冒泡流體化床(BFB)鍋爐
10‧‧‧冒泡床
12‧‧‧燃料
14‧‧‧給料器
16、17‧‧‧氣密的水冷壁、氣體煙道壁管
18‧‧‧空氣導管
20‧‧‧氣泡蓋
22‧‧‧床下灰燼移除系統
24‧‧‧底部送料斗
100‧‧‧附著於鍋爐的所在區域
102‧‧‧管壁
110‧‧‧固相燃料給料器
120‧‧‧傾斜滑槽
122‧‧‧頂部
124‧‧‧底部
130‧‧‧基座
140‧‧‧氣體分布噴嘴
142‧‧‧氣體供應管
160‧‧‧板片
300‧‧‧鍋爐
302‧‧‧爐管壁
304‧‧‧流體化床
305‧‧‧調整
310‧‧‧雙相燃料給料器
320‧‧‧傾斜滑槽
322‧‧‧頂端
324‧‧‧底端
325‧‧‧固體進料路徑
330‧‧‧基座
340‧‧‧氣體分布噴嘴
341‧‧‧管線
342‧‧‧氣體供應管
344‧‧‧氣體來源
350‧‧‧次要噴嘴
351‧‧‧管線
352‧‧‧次要供應管
354‧‧‧揮發性液體來源
356‧‧‧水來源
358‧‧‧燃料濕度感測器
360‧‧‧板片
400‧‧‧耐火壁結構
402‧‧‧耐火壁/磚壁
404‧‧‧外部絕緣
406‧‧‧箱罩
以下是圖式簡述，其係為了示範在此揭示的實施例而提出而非為了限制該等實施例而提出。
圖1圖解顯示已知設計的示範性冒泡流體化床(BFB)鍋爐。
圖2圖解顯示習用之固相燃料給料器的截面立體圖。
圖3圖解顯示圖2之習用的燃料給料器而從鍋爐的裡面來看。
圖4圖解顯示如在此揭示的雙相燃料給料器之實施例的截面側視圖。
圖5圖解顯示圖4的燃料給料器而從鍋爐的裡面來看。
圖6顯示圖4和5之鍋爐和雙相燃料給料器的圖解。
圖7圖解顯示如在此揭示的雙相燃料給料器之另一實施例的截面側視圖。
圖8圖解顯示如在此揭示的雙相燃料給料器之另一實施例的截面側視圖。
圖9圖解顯示如在此揭示的雙相燃料給料器 之另一實施例的截面側視圖。
圖10圖解顯示如在此揭示的雙相燃料給料器之另一實施例的截面側視圖。
可以參考所附圖式而得到對於在此揭示之構件、過程、設備的更完整理解。這些圖基於方便和容易示範本揭示而僅為示意的呈現，因而不打算指出裝置或其構件的相對尺寸和維度以及/或者界定或限制範例性實施例的範圍。
雖然以下敘述為了清楚起見而使用特定的語詞，但是這些語詞打算僅是指選擇用於圖中示範之實施例的特殊結構，並且不打算界定或限制本揭示的範圍。於圖式和底下的敘述，要了解相同的數字指稱是指相同功能的構件。
「一」和「該」的單數形式包括複數的指稱對象，除非內文明確另有所指。
如說明書和申請專利範圍所用，「包括」一詞可以包括「由......所構成」和「基本上由......所構成」的實施例。「包括」、「包含」、「具有」、「有」、「可以」、「涵括」等詞及其變化如在此所用的是打算為開放端的過渡性片語、術語或字詞，其要求存在所稱的構件/步驟並且允許存在其他的構件/步驟。然而，此種敘述應解讀成也描述了如「由列舉出之構件/步驟所構成」和「基本上由列舉出之構件/ 步驟所構成」的組成或過程，其允許僅存在所稱的構件/步驟並且排除其他的構件/步驟。
在此揭示的所有範圍包括了所述的端點並且是可獨立的組合(舉例而言，「從2瓦特到10瓦特」的範圍包括了2瓦特和10瓦特的端點以及所有的中間值)。數值應理解成包括以下二者：當縮減到相同顯著數字時而為相同的數值；以及異於所述數值的量係小於本案所述類型之決定該數值的習用測量技術之實驗誤差的數值。
如在此所用，可以應用了近似用語以修飾可以變化而不導致其所關連之基本功能改變的任何定量表示。據此，例如由「約」和「實質」所修飾的數值可以不限於所指定的精確數值。「約」這修飾語也應視為揭示了由二端點之絕對值所界定的範圍。舉例而言，「從約2到約4」的表示也揭示了「從2到4」的範圍。
在此所用的某些語詞是相對性語詞。「入口」和「出口」等詞是相關於流體相對於給定的結構而流動經過它們，譬如流體經過入口而流入結構並且經過出口而流出結構。「上游」和「下游」等詞是相關於流體流動經過多樣構件的方向，亦即流體流動經過上游構件是在流動經過下游構件之前。應注意在迴圈中，第一構件可以描述成同時是在第二構件的上游和下游。
「水平」和「垂直」等詞係用於指出相關於絕對參考(亦即地平面)的方向。然而，這些語詞不應解讀成要求結構彼此是絕對平行或絕對垂直的。舉例而言，第一垂 直結構和第二垂直結構未必彼此平行。「頂部」和「底部」或「基座」等詞係用於指稱相關於絕對參考(亦即地球表面)的表面，其中頂部總是高於底部/基座。「向上」和「向下」等詞也相關於絕對參考；向上總是相對於地球的重力方向。
就可以需要鍋爐和/或蒸氣發電機技術之特定術語或原理的解釋以理解本揭示的程度而言，讀者要參照蒸氣/其生產和用途，第40版，Stultz和Kitto編輯，1992年著作權，Babcock與Wilcox公司；以及參照蒸氣/其生產和用途，第41版，Kitto和Stultz編輯，2005年著作權，Babcock與Wilcox公司；其文字併於此而有如完全列於此。
圖2顯示習用之固相燃料給料器110的截面立體圖，其舉例而言可以採用作為圖1之示範性BFB鍋爐8的給料器14。燃料給料器110附著於鍋爐的所在區域大致以參考數字100所指出，並且通過管壁102。替代而言，燃料給料器110可以通過耐火(譬如磚)爐壁或其他鍋爐壁。燃料給料器110係設計成僅用於固體燃料，並且具有傾斜滑槽120。固體燃料饋入滑槽的頂部122並且向下滑到滑槽的底部124而進入鍋爐並且接觸板片160。在滑槽的基座130而沿著板片放置了氣體分布噴嘴140。這些噴嘴指引氣體(例如空氣)，其將固體燃料推進並且分布離開板片而到流體化床上/裡(見圖1，其顯示示範性床10)。氣體經由從示範性範例之燃料給料器之左側進入的氣體供應管142而提供給分布噴嘴140。圖3顯示燃料給 料器110，其係從鍋爐裡面來看。空氣噴嘴140在基座130是可見的，而為滑槽和板片160的離開點。
以例如圖1之示範性BFB鍋爐8的流體化床鍋爐而言，想要讓燃料在床裡燒，而不是當它被分布噴嘴140所產生的空氣流注入鍋爐而懸浮在床上之時。這對於固體燃料來說不難達成，該燃料是比較緻密並且將比較快速向下沉入床裡。然而，以液體燃料或細微顆粒燃料(其行為有些像氣體)而言，確保燃料進入床則可以具有挑戰性。
一種習用的方法是在饋入固體燃料到傾斜滑槽120裡之前先於燃料場中噴灑液體燃料到固體燃料上。雖然適合小量(最高到10%的熱輸入)，不過這方法對大量不太有效，因為在將濕的固體燃料從燃料場移動到鍋爐時產生問題。另一習用的方法是直接注入液體燃料到床裡，典型是從床底下的地板來為之。這也產生了問題，因為液體燃料集中於流體化床的小區域，這可以引起床材料的聚結。這直接注入液體燃料到床裡的方法受限於其不太能夠平均分布液體燃料以遍及床，以及由於分布不良而限制了可能的液體燃料之化學作用。
有興趣的是燒多樣的生質廢棄流，其有可能是液相燃料。能夠有效率的燒此種生質廢棄流則安全且經濟的擴大了可用於流體化床鍋爐的燃料範圍。
舉例而言，從生質生產乙醇的某些副產物包括糖漿、蒸餾酒商的濕穀(distiller's wet grain，DWG)、蒸 餾酒商的乾穀(distiller's dry grain，DDG)、木質素濾餅(lignin filter cake，LFC)。「糖漿」一詞與「穀物蒸餾殘餘可溶物」同義，並且典型包含20%到40%的固體。「蒸餾酒商的濕穀」一詞有時也稱為「濕餅」，並且是指包含殘餘穀物和最少約65%濕度的副產物。「蒸餾酒商的濕穀」一詞是指已經乾燥成包含小於50%濕度的DWG。「木質素濾餅」一詞是指來自纖維素乙醇過程的固體廢棄產物。「蒸餾酒商之帶有可溶物的乾穀」(distiller's dry grain with solubles，DDGS)一詞是指DDF和糖漿的組合。思及這些副產物或可使用作為可以在鍋爐中燒的燃料。這些廢棄副產物燃料同時存在著固體和液體形式。
然而，乙醇廢棄物燃料是應在流體化床中燒而非懸浮的燒之液體燃料的良好範例。糖漿當接受250℉以上的溫度時經歷「塑性」相。這塑性相充分延緩燃燒過程，使得懸浮的塑性相顆粒具有足夠時間而變成附著於任何靠近的表面，這導致髒塞。
在此揭示的雙相燃料給料器適合用於將液相燃料以可預期和可控制的方式而引入流體化床。於揭示的雙相燃料給料器，一組次要噴嘴係包括於燃料給料器中，而連同注入空氣的分布噴嘴。這些次要噴嘴係用於指引液體或顆粒到鍋爐裡。思及在操作上，燃料給料器的氣體分布噴嘴將幫助攜載液體或顆粒，如此則它們接觸固體燃料並且連同固體燃料而被載到流體化床裡。可以藉由更改氣體或液體壓力以及藉由適合的設計所用次要噴嘴的數目和 位置而調整液體燃料的分布。附帶而言，其他添加物或增進效能的化合物可以使用次要噴嘴而引入流體化床。這雙相燃料給料器可以用於冒泡流體化床(BFB)、循環流體化床(CFB)、加煤機所射入的鍋爐或其他流體化床鍋爐。
參考圖4，雙相燃料給料器310的第一示範性實施例係顯示為截面側視圖，其可以適合取代圖1之BFB鍋爐8的習用給料器14，以便修改BFB鍋爐8成使用固體和液體燃料流二者。燃料給料器310通過爐管壁302中所形成的開口，其在圖4為了代表而僅示範一根管子。替代而言，燃料給料器310可以通過耐火(譬如磚)爐壁或其他鍋爐壁。燃料給料器310包括傾斜滑槽320、一組氣體分布噴嘴340、一組次要噴嘴350。板片360界定燃料給料器310的基座330。傾斜滑槽320具有頂端322和底端324，底端係靠近燃料給料器的基座330(亦即板片)。固體燃料遵循從頂端322到底端324的固體進料路徑325而進入鍋爐。氣體分布噴嘴340位在燃料給料器310的基座330並且指引氣體到固體進料路徑325裡。氣體經常是空氣，雖然它也或可為富氧或貧氧的氣流。經由氣體分布噴嘴340所注入的氣體係用於使饋入滑槽320的固體燃料分布跨越流體化床304(譬如圖1之示範性BFB鍋爐8的冒泡床10)。
次要噴嘴350放置成致使指引液體或顆粒燃料到固體進料路徑325裡。於圖4的實施例，次要噴嘴350放置在傾斜滑槽320的底端324和氣體分布噴嘴340 之間。結果，由次要噴嘴350所注入的液體或顆粒燃料被注入由氣體分布噴嘴340所饋入的氣流。對於此組態而言，預期次要噴嘴350所注入的液體或顆粒流將由氣體所攜載，導致液體或顆粒接觸固體燃料並且與固體燃料被攜載到床304裡。於某些實施例，次要噴嘴350包括霧化器噴嘴，其霧化液體或顆粒如此以增加暴露表面積並且增加燃燒速率。於其他實施例，例如採用乙醇作為燃料者，液滴的尺寸較佳是最大化的，在此情形下則較佳不採用霧化器噴嘴。多重注入點可以用於平均分布液體燃料而遍及固體燃料，並且該等點可以定位成致使固體燃料將捕捉到任何夠小以維持懸浮的液體顆粒。如圖4進一步顯示，氣體分布噴嘴340是由氣體供應管342所供應，而次要噴嘴350是由次要供應管352所供應。於圖4的實施例，該等供應管彼此位移開來；如在此所示範，饋入氣體分布噴嘴的管線341要比饋入次要噴嘴的管線351來得長。因此，氣體供應管和次要供應管如果想要的話則可以從燃料給料器的同一側饋入或從相反側饋入。於圖4的實施例，氣體分布噴嘴340和次要噴嘴350的位置係大略彼此平行。一般而言，氣體和液體離開噴嘴出口而呈擴大錐形樣式，而非呈不交互作用的平行流動樣式。於某些實施例，思及次要噴嘴350沿著水平軸線而為可旋轉的，如此則可以調整指引離開之液體或顆粒燃料的角度(譬如指向上或向下)。這在圖4中是以彎曲箭號305而圖解指出。舉例而言，如果對於給定的液體或特殊燃料類型想要有更多的交互作 用，則這調整可以用於將次要噴嘴350進一步傾斜到氣體分布噴嘴340的氣流裡；或者相反而言，調整305可以用於將次要噴嘴350傾斜離開氣體分布噴嘴340的氣流，如此則次要噴嘴的輸出更直接進入固體進料路徑325並且更直接接觸固體燃料(也就是說，與氣流有較少的交互作用)。
圖5顯示從鍋爐裡面來看的燃料給料器310(也就是類似於圖3之習用給料器110所顯示的視角)。圖5顯示添加了次要噴嘴350，其係相關於氣體分布噴嘴340而交錯。次要噴嘴350在此顯示成行而與氣體分布噴嘴340分開，並且次要噴嘴定位在每對鄰近的氣體分布噴嘴之間。
圖6圖解顯示具有圖4和5的雙相燃料給料器310之鍋爐300的中央部份，其包括饋入氣體分布噴嘴340的氣體供應管342和饋入次要噴嘴350的次要供應管352。於圖6的圖解，氣體來源344饋入氣體供應管342，其饋入氣體分布噴嘴340。於圖6的示範性實施例，次要供應管352是由二個分開來源所饋入，意即揮發性液體來源354和水來源356。揮發性液體來源354提供液體燃料，其以示範性範例來說可以是由處理生質材料(舉例而言於玉米或其他生質生產乙醇期間)所產生。思及燃料給料器310可以包括位在鍋爐300裡的燃料濕度感測器358或由它所監督，並且控制水從水來源356經由次要供應管352而流動到燃料流裡；以及思及次要噴嘴350係 用於將固體燃料弄濕到所要的濕度，舉例而言以減少NOx排放。
圖7圖解顯示雙相燃料給料器之示範性實施例的截面側視圖，其中次要噴嘴350直接饋入氣體分布噴嘴340。液體燃料因此直接饋入氣體，其攜載液體並且使液體接觸固體燃料。
圖8圖解顯示雙相燃料給料器之示範性實施例的截面側視圖，其中次要噴嘴350靠近傾斜滑槽320的頂端322。相較於當固體進料路徑325與氣體分布噴嘴340所輸出的氣體交互作用時，這實施例使來自次要噴嘴350的液體或顆粒燃料在流動的稍早點便接觸固體進料路徑325，並且預期有助於讓固體燃料承載液體燃料的精細顆粒。
圖9圖解顯示雙相給料器之示範性實施例的截面側視圖，其中次要噴嘴350位在基座330之下，如此則板片360分開次要噴嘴350和氣體分布噴嘴340。這實施例減少了氣體分布噴嘴340所注入的氣體對於次要噴嘴350所注入之液體燃料的分散效應，並且舉例而言可以有助於減少液體燃料與來自氣體分布噴嘴之氣體發生交互作用而霧化的可能效應。
在此揭示的雙相燃料給料器可以進一步包括感測器設計以幫助決定正被饋入之流體化床、鍋爐和多樣燃料的狀態。舉例而言，可以提供輻射感測器、化學感測器、熱感測器或聲響感測器以偵測輻射性、(多種)特殊化 學品、燃燒和/或噪音。此種感測器若有提供的話則適合用於測量或監督。另一思及的感測器是用於提供視覺資料的攝影機。圖6包括此種感測器的示範性範例，意即示範性濕度感測器358。
次要噴嘴350可以額外的或替代的用於為了排放控制或其他目的而經由雙相燃料給料器來引入固態、氣態或液態試劑。舉例而言，石灰石或可添加到床304，它在此煆燒而產生氧化鈣。氧化鈣結合了二氧化硫和半個氧分子而形成固態硫酸鈣(2CaO+2SO2+O2→2CaSO4)，而於燃燒過程期間從煙道氣體移除硫化合物。移除硫化合物意謂床304裡的腐蝕性試劑較少來腐蝕超級加熱器的表面。這也降低了腐蝕可能性。
流體化床鍋爐裡之固態床304和/或煙道氣體的溫度可以藉由以下來控制：改變燃料在床304裡的分布、改變饋入空氣在床裡的分布(見圖1，特別是空氣導管18和氣泡蓋20)和/或控制提供給床的氧量(例如增加貧氧煙道氣體經由床所循環的量)。
圖4或圖9之示範性雙相給料器的實施例舉例而言適合使用乙醇作為液體燃料。圖7或圖8之示範性雙相給料器的實施例舉例而言適合使用比較小量的液體廢棄物燃料或用於化學試劑的分布。
次要噴嘴350在雙相給料器中的數目可以大於給定用途所需的數目。思及次要噴嘴或一群次要噴嘴可以旋轉成為服務中或不服務以對付堵塞或焦炭化。當停止 服務時，(多個)噴嘴可以用蒸氣和/或水來沖洗以清除任何累積物。於一做法，監督流動，並且達成所要廢棄物燃料流動所需的壓力可以用於辨識出正變得堵塞或焦炭化而須要停止服務做清潔的噴嘴或噴嘴群。氣體分布噴嘴340和/或次要噴嘴350可以使用適合的歧管和/或頂座組態和閥以驅動個別的噴嘴或成群的噴嘴而獨立的或成群的控制。
於某些實施例，來自氣體分布噴嘴340的空氣可以幫助次要噴嘴350所注入之液體廢棄物燃料的分散，如此則在(多個)次要噴嘴的(多個)末端可以不需要限制分散的裝置(譬如霧化器噴嘴)，藉此減少需要做噴嘴清潔的可能性和/或延長需要做噴嘴清潔之間的時間。於其他實施例(譬如見圖9)，在次要噴嘴350所輸出的液體或顆粒燃料和氣體分布噴嘴340所輸出的氣體之間提供最少的交互作用。一般而言，次要噴嘴350相對於氣體分布噴嘴340的起始位置係基於次要噴嘴350所注入之廢棄物燃料或其他液體或顆粒燃料的特徵和所要的分散量來做適合的選擇或設計。
如先前提及，於某些實施例，次要噴嘴的角度是可調整的(見圖4圖解指出的調整305)。噴灑樣式也可以建構成控制對於流體化床的懸浮燃燒和分布。優化的噴灑樣式/分散則取決於廢棄物燃料的類型。舉例而言，如果廢棄物燃料是纖維素乙醇液體廢棄產物，則較佳利用最少的樣式/分散。
水和/或蒸氣可以在任何停止服務的時間而用 於沖洗次要噴嘴350(或所選的噴嘴或一組噴嘴)。控制系統(未顯示)可選用的建構成萬一有緊急狀況則自動啟動水和/或蒸氣沖洗。於某些實施例，廢棄物燃料閥係建構成在失效時關閉，並且蒸氣和/或水閥係建構成在失效時開啟，以確保任何訊號/電力的漏失則導致廢棄物燃料停止服務並且次要噴嘴自動沖洗。
參考圖10，如先前所注意，揭示的雙相燃料給料器可以連接到任何類型的鍋爐壁。以另一示範性範例來說，於示範性圖10，再次顯示圖4和5的燃料給料器，其包括具有頂端322和底端324的傾斜滑槽320、氣體分布噴嘴340和連接管線341和氣體管342、次要噴嘴350及其連接管線351和次要供應管352、基座330和板片360。燃料給料器在圖10示範成連接到包括床304的鍋爐，就如圖4。然而在圖10，燃料給料器通過耐火壁結構400，其包括耐火壁/磚壁402、外部絕緣404、箱罩406。這再次僅為示範性範例，並且更一般而言，揭示的雙相燃料給料器可以搭配任何類型的流體化床鍋爐來使用，並且可以連接到任何類型的鍋爐壁。
本揭示已經參考範例性實施例來描述。顯然而言，他人在閱讀和理解前面的[實施方式]時將會想到修改和更動。本揭示打算解讀成在落於所附請求項或其等同者的範圍裡來包括所有此種修改和更動。
302‧‧‧爐管壁
304‧‧‧流體化床
305‧‧‧調整
310‧‧‧雙相燃料給料器
320‧‧‧傾斜滑槽
322‧‧‧頂端
324‧‧‧底端
325‧‧‧固體進料路徑
330‧‧‧基座
340‧‧‧氣體分布噴嘴
341‧‧‧管線
342‧‧‧氣體供應管
350‧‧‧次要噴嘴
351‧‧‧管線
352‧‧‧次要供應管
360‧‧‧板片

Claims (35)

  1. 一種設備，其包括：燃料給料器，其包括：傾斜滑槽，其具有建構成連接於鍋爐的基座，氣體分布噴嘴，其建構成將氣體注入該基座，該注入之氣體的指向則將饋入該傾斜滑槽的固體燃料推進到該傾斜滑槽之該基座所連接的鍋爐裡，以及次要噴嘴，其不同於該等氣體分布噴嘴，並且建構成在固體燃料饋入該傾斜滑槽之後注入流體以混合該固體燃料。
  2. 如申請專利範圍第1項的設備，其進一步包括：液體燃料來源，其連接於該等次要噴嘴以將該等次要噴嘴建構成在固體燃料饋入該傾斜滑槽之後注入液體燃料來混合該固體燃料。
  3. 如申請專利範圍第2項的設備，其中該等次要噴嘴包括霧化器噴嘴。
  4. 如申請專利範圍第1項的設備，其進一步包括：顆粒燃料來源，其連接於該等次要噴嘴以將該等次要噴嘴建構成在固體燃料饋入該傾斜滑槽之後注入顆粒燃料來混合該固體燃料。
  5. 如申請專利範圍第1項的設備，其進一步包括：燃料來源，其連接於該等次要噴嘴以將該等次要噴嘴建構成在固體燃料饋入該傾斜滑槽之後注入流體燃料來混合該固體燃料，其中該流體燃料包括生產乙醇的副產物。
  6. 如申請專利範圍第1項的設備，其中該等次要噴嘴安排成注入流體以混合由該等氣體分布噴嘴注入該基座的該氣體。
  7. 如申請專利範圍第1項的設備，其中該等次要噴嘴配置在該等氣體分布噴嘴之上，並且係建構成將流體注入該傾斜滑槽。
  8. 如申請專利範圍第7項的設備，其中該等次要噴嘴係建構成將流體注入該傾斜滑槽的該基座。
  9. 如申請專利範圍第1項的設備，其中該等次要噴嘴係建構成將流體注入該等氣體分布噴嘴。
  10. 如申請專利範圍第1項的設備，其中該等次要噴嘴配置在該等氣體分布噴嘴之下，並且係建構成將流體注入該傾斜滑槽的該基座。
  11. 如申請專利範圍第10項的設備，其中該燃料給料器進一步包括：板片，其配置於該基座中，該板片安排成分開由該等氣體分布噴嘴注入該傾斜滑槽之該基座的氣體和由該等次要噴嘴注入該傾斜滑槽之該基座的流體。
  12. 如申請專利範圍第1項的設備，其中：該等氣體分布噴嘴係建構成將氣體注入該基座，該注入的氣體水平指向以將饋入該傾斜滑槽的固體燃料推進到該傾斜滑槽之該基座所連接的鍋爐裡；以及該等次要噴嘴配置在該等氣體分布噴嘴之上，並且係建構成將流體注入該傾斜滑槽。
  13. 如申請專利範圍第1項的設備，其中：該等氣體分布噴嘴係建構成將氣體注入該基座，該注入的氣體水平指向以將饋入該傾斜滑槽的固體燃料推進到該傾斜滑槽之該基座所連接的鍋爐裡；以及該等次要噴嘴配置在該等氣體分布噴嘴之下，並且係建構成將流體注入該傾斜滑槽。
  14. 如申請專利範圍第1項的設備，其進一步包括：流體化床鍋爐，而該燃料給料器之該傾斜滑槽的該基座連接於該流體化床鍋爐，該流體化床鍋爐包括床，上面所連接的燃料給料器係建構成配置固體燃料，其係饋入該傾斜滑槽並且混合由該等次要噴嘴所注入的流體。
  15. 一種方法，其包括：將固體燃料饋入連接於鍋爐的傾斜滑槽；在與該饋入的同時間，將推進氣體注入該傾斜滑槽的基座以將饋入該傾斜滑槽的該固體燃料推進到該鍋爐的床上方；以及在與該饋入和該推進氣體的該注入同時，注入不同於該推進氣體的第二流體，以在該固體燃料饋入該傾斜滑槽之後混合該第二流體和該固體燃料。
  16. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該第二流體的該注入包括：將該第二流體注入該傾斜滑槽，以在該固體燃料饋入該傾斜滑槽之後混合該第二流體和該固體燃料。
  17. 如申請專利範圍第16項的方法，其中該第二流 體沿著該傾斜滑槽而在該推進氣體的上游來注入該傾斜滑槽。
  18. 如申請專利範圍第16項的方法，其中該第二流體沿著該傾斜滑槽而在該推進氣體的下游來注入該傾斜滑槽。
  19. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該第二流體的該注入包括：將該第二流體注入用於進行該推進氣體之該注入的氣體分布噴嘴。
  20. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該第二流體包括液體或顆粒燃料。
  21. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該第二流體包括液體燃料，並且該第二流體的該注入包括隨著注入該液體燃料而霧化該液體燃料。
  22. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該第二流體包括生產乙醇的副產物。
  23. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該推進氣體的該注入和該第二流體的該注入合作以混合該推進氣體和該第二流體。
  24. 如申請專利範圍第15項的方法，其進一步包括：操作該鍋爐以燃燒饋入該傾斜滑槽的該固體燃料，其混合了該第二流體並且由該注入的推進氣體推進到該鍋爐的該床上方。
  25. 如申請專利範圍第24項的方法，其中該鍋爐的該操作也燃燒混合了被推進到該鍋爐的該床上方之該固體燃料的該第二流體。
  26. 一種雙相燃料給料器，其包括：傾斜滑槽，其具有頂端和底端，該底端係靠近該燃料給料器的基座，而該滑槽界定固體進料路徑；氣體分布噴嘴，其位在該燃料給料器的該基座以指引氣體到該固體進料路徑裡；以及次要噴嘴，其放置成致使能夠指引液體、氣體或顆粒到該固體進料路徑裡。
  27. 如申請專利範圍第26項的燃料給料器，其中該等次要噴嘴放置在該傾斜滑槽的該底端和該等氣體分布噴嘴之間。
  28. 如申請專利範圍第26項的燃料給料器，其中板片界定該燃料給料器的該基座。
  29. 如申請專利範圍第28項的燃料給料器，其中該板片位在該等氣體分布噴嘴和該等次要噴嘴之間。
  30. 如申請專利範圍第26項的燃料給料器，其中該等次要噴嘴是可旋轉的，如此則可以改變指引該液體或顆粒的角度。
  31. 如申請專利範圍第26項的燃料給料器，其中該等次要噴嘴饋入該等氣體分布噴嘴。
  32. 如申請專利範圍第26項的燃料給料器，其中該等次要噴嘴的位置靠近該傾斜滑槽的該頂端。
  33. 如申請專利範圍第26項的燃料給料器，其中該等次要噴嘴可以分別由揮發性液體來源和由水來源所饋入。
  34. 如申請專利範圍第33項的燃料給料器，其中該等次要噴嘴聯繫於燃料濕度感測器。
  35. 如申請專利範圍第26項的燃料給料器，其中該等次要噴嘴相關於該等氣體分布噴嘴而安排成交錯樣式。
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