[发明专利]物质的燃烧方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种物质的燃烧方法及其系统，尤其涉及一种将可燃物质经气化后转换成气态可燃气的燃烧方法及其系统。

背景技术

当今人类取得能源的方式之一为通过燃烧可燃物产生热能，其所追求的目标在于在燃烧过程中提高热能的利用效率并降低因燃烧所产生的污染物。

理论上，如果要求高的热效率，那么过剩反应气体(excess oxidant，如纯氧、空气等)的量越低越好，以降低过剩反应气体所衍生的排气热损。但过低的过剩反应气体量易导致燃料燃烧不完全，不仅造成燃料的损失，也会导致产生如碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)等的污染物。另外，理论绝热温度随过剩反应气体量的增加而降低，高热值的燃料在过低的过剩反应气体量下燃烧，极易因高温而产生出大量的氮氧化物(NO_x)。

举例来说，当燃料(如天然气、燃油、粉煤等)极易与反应气体混合时，为降低排气热损，往往给予较低的过剩助燃空气，但燃烧产物的温度较高，导致产生氮氧化物污染物。

当燃料(例如块煤或废弃物等)不易与反应气体混合时，为使燃料充分燃烧，往往供给大量的过剩气体，因此增加了排气热损并降低了热效率。例如焚化炉为使废弃物能充分地燃烧，一般反应气体量至少达到理论需氧量的两倍。

另外，燃烧过程所产生的飞灰往往含有一些有害物质，如果要降低污染性与提高材料再利用的可行性，必须要使飞灰熔融形成融渣，燃烧温度需提高至灰份熔点以上(一般约达1300～1500℃)。在此高温下，若同时存在氧气与氮气将会产生氮氧化物(NO_x)污染物。

以废弃物焚化炉为例，为使废弃物充分燃烧，必须供给大量的助燃空气，因此无法使燃烧排气的温度(约800～1000℃)达到使飞灰熔融的温度。如果要使飞灰熔融，必须在焚化炉后设置熔融炉，加入额外的辅助燃料，以提高燃烧产物的温度。这种方式需要额外的外来能源，同时也因在存在过剩空气的情况下进行操作，而衍生出大量的氮氧化物污染。

公知技术的燃烧模式在热效率与降低污染物之间往往无法兼顾。因此，有必要提供一种物质的燃烧方法及其系统，以改善现有技术所存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物质的燃烧方法，可在极低的过剩反应气体量下达到高燃烧效率与高热效率。

本发明的另一目的在于使可燃物的飞灰得以高温熔融，且不会因高温产生氮氧化物污染物。

本发明的又一目的在于提供一种物质的燃烧系统，可在极低的过剩反应气体量下达到高燃烧效率与高热效率。

为实现上述目的，本发明的物质的燃烧方法包括下列步骤：将物质在低于其理论需氧量下加入第一反应气体，以产生底灰与第一产物，该第一产物包括第一气态物质与飞灰；将第一产物在低于其理论需氧量下加入第二反应气体，以将第一产物的温度提高至飞灰的熔点以上，以产生熔渣以及第二产物，该第二产物包括第二气态物质；将该第二产物至少进行一次热回收，以及将该第二产物至少进行一次氧化燃烧，以实现该第二产物实质上的充分燃烧。其中，在最后一步骤的过程中不会大量产生氮氧化物。

为实现上述的目的，本发明的物质燃烧系统包括气化炉、熔融炉、至少一个热回收装置、以及至少一个反应气体供应装置。其中，气化炉将物质在低于其理论需氧量下加入第一反应气体，以产生底灰与第一产物，该第一产物包括第一气态物质与飞灰。该熔融炉将第一产物在低于其理论需氧量下加入第二反应气体，以将该第一产物的温度提高至飞灰的熔点以上，以产生熔渣以及第二产物，该第二产物包括第二气态物质。至少一个热回收装置用以进行热回收。至少一个反应气体供应装置用以实现第二产物实质上的充分燃烧，且不会大量产生氮氧化物。

本发明的有益技术效果在于，不仅可使物质有效地完全燃烧，而且当产生过剩反应气体时，其燃烧产物的温度也可降低至生成氮氧化物的温度以下，由此达到高的热效率，并能有效控制污染物的产生。

附图说明

图1为某物质的燃烧产物温度与反应气体当量比的关系图；

图2为本发明的物质的燃烧系统的第一实施例的示意图；以及

图3为本发明的物质的燃烧系统的第二实施例的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1       物质的燃烧热利用系统               10      气化炉

20      熔融炉                             31、32  热回收装置

41、42、43、44、45  反应气体供应装置