[发明专利]一种使用氧燃料燃烧和深度氧气分级的液态燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧方法，液态排渣锅炉属于燃烧技术领域。

背景技术

我国是一个燃煤大国，一半以上的煤炭在锅炉中燃烧产生蒸汽提供工业使用或者发电。从排渣方式来分，燃煤锅炉的燃烧方式可以分为固态排渣锅炉燃烧和液态排渣锅炉燃烧，前者在我国燃煤锅炉中占绝对多数。

所谓的液态排渣燃烧是指燃料在温度高于燃料灰熔点的高温燃烧室内燃烧形成液体渣体。形成的液体渣从燃烧室排出，进入炉膛底部由水冷壁管组成的熔渣池，再通过布置在渣池中心或前墙处的渣口排除。液态排渣燃烧方式的特殊优点是：燃烧极其稳定，燃烧效率高，飞灰可燃物小；特别适合于燃用挥发分低、灰熔点低的燃料，彻底解决该类燃料燃烧中的着火与结渣之间的矛盾，而这一矛盾在固态排渣方式中非常突出；炉底灰渣量大，飞灰量小，有利改善受热面传热及减轻飞灰磨损，灰渣综合利用方便。其缺点主要有：炉底析铁，水冷壁高温腐蚀，低负荷时可能出现流渣不畅，炉温高，氮氧化物NO_x(生成量大，检修工作量可能较大等。随着这些年研究和实践的进展，炉底析铁和水冷壁高温腐蚀等问题得到了较好地解决，而目前最突出的一个矛盾是燃烧温度高，产生的NO_x浓度高。

在诸多控制NO_x生成的方法中，空气分级是最常用和最经济的一种，在固态燃煤锅炉中得到了广泛的应用。它通过采用控制燃烧区过量空气系数α，即实际供给的氧气质量与当量反应所需的理论氧气质量的比率，将用于燃烧的总空气量沿着整个燃烧区的主流方向分批依次供入，形成“多级”燃烧区，主燃区当地的α＜1，造成缺氧的还原性气氛，抑制NO_x的生成，并有利于已生成的NO_x分解还原，而最后一级中供给完全燃烧所需的其余空气量，将燃料燃尽，保证燃烧效率。由于煤中常含有一定的硫，所以主燃区的还原性气氛不能过强，否则会造成灰熔点降低并在受热面上形成结焦和高温腐蚀。所以，目前采用主燃区的α都在0.85以上。

尽管空气分级在固体排渣锅炉中减少NO_x的生成的作用明显，但对于燃烧温度高过灰熔点的液态排渣锅炉而言作用有限。在液态排渣锅炉中，燃烧温度高，NO_x很大程度上是空气中的氮气直接被氧化产生的热力型NO_x，而非单由燃料中含氮组分被氧化后生成的燃料型NO_x主导。而降低热力型NO_x生成的方法只有两个，一个是降低燃烧温度，另外一个是采用不含氮的氧气。显然，前者与液态排渣燃烧的基本工作原理相矛盾，温度过低形成液体渣就困难，因而使用氧气代替空气，即所谓的氧燃料燃烧成为了一种理想的解决方法。

发明内容

为了克服液态排渣燃烧中NO_x生成浓度高的缺点，本发明提出了一种使用氧燃料燃烧和深度氧气分级的液态燃烧方法，以彻底解决液态排渣锅炉NOx排放高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种使用氧燃料燃烧和深度氧气分级的液态燃烧方法，其特征在于，将氧气分为两级分别通过风管送入燃烧室内，形成深度分级，使氧气而非空气在燃烧室内与燃料燃烧形成液态熔渣；在第一级中通入完全燃烧所需氧气质量的60％～80％，形成强还原性气氛；在第二级中送入部分氧气，使第一、第二级共通入完全燃烧所需氧气质量的85％～100％，形成弱还原性气氛或者弱氧化性气氛；另外有部分氧气从炉膛送入，使得总送入燃烧器和炉膛的氧气质量比完全燃烧所需氧气质量高5％～15％。

本发明的技术特征还在于：使用烟气再循环风机，将锅炉尾部的一部分烟气与送入的氧气混合，形成氧气与烟气的混合物送入燃烧室内，或将烟气通过单独的喷嘴送入燃烧室内，用以控制锅炉内的温度场和流场；所述的烟气中不含N2。

上述技术方案中，所述的氧燃料采用煤或石油焦；所述的氧燃料的平均粒径为50微米～2毫米。

本发明与现有液态排渣锅炉技术相比，具有以下突出优点：①燃烧介质中没有N₂，热力型NOx得到彻底抑制；②主燃区还原性气氛强，燃料型NOx得到显著抑制；③烟气中CO₂浓度高，方便捕捉；③燃烧强度可以更高，便于形成液态渣，有利燃用高灰熔点燃料和难燃燃料；④燃烧室和炉膛的体积比现有液态炉的更小，节约材料和占地面积。

附图说明

图1为本发明提供的实施例的原理结构示意图。