[发明专利]工业炉中固体燃料燃烧的方法和系统

说明书

技术领域

本发明的方法和系统涉及工业炉中用于加热炉料的固体燃料的燃烧。

背景技术

煤是世界上一种主要的燃料来源。当今有不同的设备和方法在燃烧煤方面可 用。然而，由于灰分对工业过程的潜在影响，煤在工业炉中的应用受到限制。当 今在锅炉工业中存在燃烧低灰分煤的现有技术。PCT专利申请WO2008/007016A2 公开了一种采用氧化剂和至少一种主要是惰性/不活泼气体的燃料燃烧方法，同 时公开了一种适用于执行该方法的燃烧器。

附图说明

为了进一步了解本发明的本质和目的，以下结合附图给出详细说明以供参 考，其中相同或相似的附图标记指代相同的元素。

图1为工业炉中固体燃料燃烧的方法和系统的第一实施例的示意图。

图2为工业炉中固体燃料燃烧的方法和系统的第二实施例的示意图。

图3为工业炉中固体燃料燃烧的方法和系统的第三实旋例的示意图。

图4为工业炉中固体燃料燃烧的方法和系统的第四实施例的示意图。

图5为工业炉中固体燃料燃烧的方法和系统的第五实施例的示意图

图6A为工业炉中固体燃料燃烧的方法和系统的第六实施例的第一变型的示 意图。

图6B是第六实施例的第二变型的示意图。

图6C是第六实施例的示意性的正视图，示出了第一和第二注入流向。

图7A是工业炉中固体燃料燃烧的方法和系统的第七实施例的示意图。

图7B是第七实施例的一种变型的示意性的俯视图，其中来自预燃烧器的高 温气体经多个入口点喷入炉中。

具体实施方式

由于灰分对生产的潜在影响，固体燃料在工业炉中的应用受到限制。尤其是 例如用于铝、玻璃、再生铜或再生铅的工业炉更是如此，其中太多灰分的存在会 给被加热或融化的炉料带来有害的影响。本发明的方法和系统在炉前分离了大多 数的灰分，显著降低了灰分对工业炉过程的影响。这不仅使得能够在工业炉中采 用较便宜的燃料比如煤(例如碎煤)，而且显著降低了过程中氮氧化物(NO_x)的 排放。

本发明提出了一种在工业炉中燃烧固体燃料例如煤的革新的方法和系统。固 体燃料、氧化剂和可能需要的烟气通过该提出的方法被引入工业炉。通过在预燃 烧的产品进入炉前分离“预燃烧器”中熔融状态的炉渣，该提出的方法能够使固 体燃料完全燃尽。因此，大多数初始燃料灰分可以作为炉渣被移出并从出渣口排 出处理。这促进了工业炉中固体燃料例如煤的利用，而由于灰分对过程的影响， 上述固体燃料是难以利用的。

本发明的方法和系统将产生灰分的区域和热烟气加热产品(炉料)的区域分 离。因此，在固体燃料火焰中生成的大多灰分在进入工业炉前很容易被作为炉渣 捕获。通过用氧和再循环烟气代替燃烧所需要的空气，NO_x排放也被显著减少。

固体燃料可以是煤、石油焦、或生物质。输送固体燃料到预燃烧器的输送介 质可以是空气、氧气、空气和氧气的混合物、或氧气和来自炉中完全燃烧的循环 烟气的混合物。本领域的普通技术人员应该理解，术语“氧气”指的是纯氧气或 利用空气低温蒸馏、变压吸附、变温吸附、变真空吸附或气体分离膜通过空气分 离设备产生的氧气。在预燃烧器中，氧化剂可以被引入一个、两个或乃至三个部 分中。炉中固体燃料的完全燃烧所需的氧化剂的剩余部分可以是注入炉中的空气 或空气和氧气的混合物。