[发明专利]解耦燃烧炉及解耦燃烧方法

说明书

技术领域

本发明属于原煤燃烧设备领域，特别涉及一种低氮氧化物排放的热解气化解耦燃烧炉及解耦燃烧方法。 

背景技术

在燃料燃烧的实际应用中，飞灰可燃物和C0随着燃烧温度和过量空气系数的提高而更易快速、充分燃尽，相反则不易燃尽。同时，燃烧温度和过量空气系数越低越有利于脱硝和固硫，燃烧温度和过量空气系数的提高会使燃烧过程中生成的NO_x大幅提高，同时加大了固硫反应的逆反应并使固硫剂“烧僵”，不利于固硫。因而，解除飞灰可燃物、CO与NO_x、SO₂的耦合排放问题是燃烧技术上长期存在的技术难点。 

从技术和经济上考虑，大型电站燃煤锅炉普遍采用的脱硫、脱硝和除尘技术并不适用于燃煤层燃工业锅炉。近年来，适用于燃煤层燃工业锅炉的脱硫和除尘技术取得了一些有价值的实用技术，如湿法除尘脱硫、干法烟气脱硫、废碱液脱硫技术等。但是，针对中小型燃煤工业锅炉的氮氧化物排放控制技术还不成熟。从2002年起实施的适用于65t/h以下锅炉的大气污染物排放标准(GB13271-2001)中，燃煤锅炉NO_x的最高允许排放浓度还是暂缺。 

目前，已开发的适用于燃煤工业锅炉的低NO_x燃烧技术主要有低氧燃烧技术、烟气再循环燃烧技术、气体再燃烧技术等。这些技术都是通过采用低氧燃烧技术，来减少NO_x的生成，但由于NO_x和烟气中的C0浓度和飞灰可燃物的耦合排放关系，降低NO_x就必然引起C0浓度和飞灰可燃物的上升，导致 锅炉黑烟排放和热效率下降。另外，在燃煤工业锅炉上应用烟气再循环系统，造成风机电耗增大并使使用寿命降低。气体再燃烧技术一般使用天然气作为再燃燃料，不仅导致运行成本的增加，也不适合我国天然气供应紧张的大部分地区。 

在中小型燃烧设备的方面，根据煤在燃烧过程中的转化特性，人们开发了降低氮氧化物排放的解耦燃烧技术。解耦燃烧技术根据煤炭在燃烧过程中所具有的阶段性，利用分级转化的方法，优化煤炭的热解和燃烧过程，用煤炭自身产生的热解气和半焦抑制燃烧过程中氮氧化物的生成，解除了常规燃煤中各种污染物生成过程中的耦合关系，显著提高煤炭的燃烧效率，减少一氧化碳、烟黑和粉尘等污染物排放，并能提高燃烧中的脱硫效率。 

目前，人们已对解耦燃烧降低NO_x的机理进行了深入研究，并出现了适用于手动机械炉排层状解耦燃烧炉的一系列专利，如一种抑制氮氧化物的无烟燃煤方法及燃煤炉(中国发明专利号：ZL95102081.1)、实现煤炭清洁燃烧的多面立体燃烧炉及其燃烧方法(中国发明专利号：ZL200410098603.6)等。然而，在上述这些专利中，由于解耦燃烧过程中，煤的热解气主要靠下部的半焦燃烧提供热量，空气流程不经过上部煤层空间，煤的热解速度较慢，而且由于单向炉排只能保证热解气化煤气和半焦向一个方向输送，因而解耦燃烧只能在一侧发生，不能充分利用热解气化室的空间加大热解气化的速度，因而仅适用于1吨/h以下的小型解耦燃烧炉，难以实现解耦燃烧炉的大型化(大于1吨/h)。 

发明内容

因此，本发明的任务是克服现有技术的缺陷，从而提供一种解耦燃烧方法。 

本发明的另一目的是提供一种解耦燃烧炉。 

一方面，本发明公开的解耦燃烧方法，包括以下步骤：

a).首先，对燃料进行热解气化，生成半焦和煤气； 

b).其次，将半焦和一部分煤气燃烧，以进行氧化和还原反应，生成焦炭，并将所产生的部分热量用于步骤a)的热解气化； 

c).再次，将所述焦炭和步骤a)所生成煤气的另一部分在过量空气系数小于1的条件下进行燃烧，同时，燃烧还产生烟气； 

d).最后，将所述烟气和经过上述各步骤后剩余的煤气进行充分二次燃烧。 

上述方法中，所述步骤c)的过量空气系数优选0.8。 

上述方法中，所述步骤c)还优选包括补充空气的步骤，以保证燃烧的进行。 

上述方法中，在步骤d)中，还优选包括补充空气的步骤，以保证二次燃烧的充分进行。