[发明专利]燃烧设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括燃烧装置和配置成将氧与气体混合物分离的隔膜装置的燃烧设备。

背景技术

希望的是从燃烧设备减小不希望的排放物，并且希望尽可能减小氧化氮。

同样希望的是减小燃烧过程中产生的二氧化碳。可以将二氧化碳从燃烧气体中分离，但是由于二氧化碳的浓度很低，并且由于燃烧气体包括例如氧和氮其它组分，相对难以将二氧化碳从燃烧气体中分离。

有助于二氧化碳分离的一种可能性是在空气以外的另一介质中进行燃烧，二氧化碳可以更加容易地从中分离。如果空气不用作燃烧介质，需要将氧提供到介质中。但是，提供所需容积的纯氧相对昂贵。提供氧的一种可能性是使用适当的隔膜，隔膜配置成将氧与气体混合物分离，气体混合物通常是空气。

这种隔膜在US-A-5118395中描述。

一种这样类型的隔膜称为“混合传导隔膜(MCM)”。这种类型的隔膜装置包括MCM材料，并且在不施加电压的情况下操作。这种隔膜装置通过在输送氧的过滤器的一侧上降低氧的局部压力来操作。氧离子这里在一个方向上被引导经过隔膜，并且电子在相反方向上经由隔膜引导返回。

EP-A-658367也描述了不同类型的这样的隔膜。此文件描述具有从中抽取氧的隔膜装置的不同的燃烧设备。在隔膜装置中形成的没有氧的气体被引导到一个或多个燃烧装置，并且来自于燃烧装置的燃烧气体用来驱动涡轮机。

挪威公开专利申请NO-A-972631描述MCM在燃烧过程中的使用。按照所述的过程，压缩空气被引导到MCM反应器。MCM反应器包括将氧与空气分离的隔膜装置。与氧分离的空气经由热交换器引导离开。分离的氧在燃烧过程中使用并燃烧。燃烧气体主要包括蒸气和二氧化碳。蒸气可凝结，使其可以分离二氧化碳。由于氮基本上不参与燃烧过程，避免了不希望的氧化氮的消耗。通过热交换器加热的稀释空气在涡轮机中膨胀，产生功率输出。

在PCT申请WO 01/92703中，描述一种其中燃料在没有氮的情况下燃烧的燃烧设备。压缩机配置成压缩空气，以便形成第一压缩空气流。来自于压缩机的第一压缩空气流经过MCM隔膜反应器，其中压缩空气通过第二燃烧气体流加热，并且来自于空气的氧被输送到另一燃烧气体流。已经冷却并添加有氧的燃烧气体流被引导返回燃烧腔室。在燃烧腔室中，燃料被添加，与在MCM反应器内从空气添加的氧一起燃烧。MCM反应器中的空气流与燃烧气体流逆流。

PCT申请WO 2004/094909描述一种用于操作例如燃气涡轮机的热力发动机的燃烧器方法和装置。提供称为第一氧化剂混合物的富含氧的第一载体气体流，其中混合了燃料以便形成第一燃料/氧化剂混合物，并且提供称为第二氧化剂混合物的富含氧的第二载体气体流。第一燃料-氧化剂混合物被催化，以便形成催化的第一燃料/氧化剂混合物，其中燃料至少部分被氧化。催化的第一燃料/氧化剂混合物与第二氧化剂混合物混合，以便形成被点燃和燃烧的第二燃料/氧化剂混合物。

为了保持这种气体混合物的循环，需要某种泵送装置。为此，即由于气体的高温，找到适当的设备是一个技术问题。所述文件表面用来解决这些问题。

系统中的喷射器作为压缩机操作。喷射器没有运动部件，不需要油脂润滑，这意味着一种在高温环境下操作的设备是有利的。

喷射器包括抽吸歧管、以喷嘴结束的管道、混合腔室以及扩散器。