[发明专利]大分子物质高效清洁燃用方法及装置

权利要求书

1.一种大分子物质高效清洁燃用方法，包括以下步骤：

步骤(一)：将一定量的生物质炭渣或木炭或焦炭或它们的混合物在低于其理论需氧量下加入第一助燃空气进行缺氧燃烧，以产生第一气态物质、飞灰和红热炭渣层，该第一气态物质主要包括一氧化碳、氢气和氮气；所述的第一气态物质与飞灰均呈电子激发状态；

步骤(二)：将缺氧燃烧所产热量导入大分子物质，使其预热干燥，并分离出部分水份，借此提高反应温度，促进热解气化，以产生第二气态物质与炭渣，该第二气态物质包含“二恶英”和/或其它“焦油”类大分子物质及部分小分子可燃气和少量水蒸汽；

步骤(三)：以红热炭渣作裂解催化剂，将第二气态物质导入所述的红热炭渣层进行加氧催化裂解，以产生第三气态物质与飞灰；该第三气态物质不含“二恶英”和其它“焦油”类大分子物质，但含有一定量的小分子碳氢化合物、一氧化碳、氢气、氮气和部分有机类小分子自由基；所述的第三气态物质与飞灰均呈电子激发状态；

步骤(四)：将呈电子激发状态的第三气态物质与飞灰和第一气态物质与飞灰，合并混合并保温导入富氧燃烧区，以高于其理论需氧量加入第二助燃空气进行富氧燃烧或同时进行热回收；或将所述的第三气态物质与飞灰和第一气态物质与飞灰合并混合，并经保温除尘后再保温导入富氧燃烧区，以高于其理论需氧量加入第二助燃空气进行富氧燃烧或同时进行热回收，以便将燃烧产物的温度控制在飞灰的熔点以上，或将燃烧产物的温度控制在飞灰的熔点以上、热力型氮氧化物NOx的生成温度以下，以产生熔渣和第四气态物质；该第四气态物质亦呈电子激发状态；

在步骤(四)中，第一气态物质和第三气态物质得以完全燃烧，且不会大量产生飞灰或不会大量产生NOx和飞灰；

步骤(五)：将所述的第四气态物质直接排入大气或经水洗净化和/或热回收后排入大气。

2.根据权利要求1所述的大分子物质高效清洁燃用方法，其特征在于：在步骤(二)中所述的“使其预热干燥，并分离出部分水份”是指大分子物质所含水份，大部分经吸热气化并以水蒸汽的形式与物料分离后直接排入大气；

或将混有小分子可燃气的汽化水，以混合水蒸汽的形式与物料分离后，导入步骤(四)中所述的富氧燃烧区，以实现水蒸汽的吸热降温与自动分离和小分子可燃气的即时完全燃烧；

或将混有小分子可燃气的汽化水，以混合水蒸汽的形式与物料分离并与高于其理论需氧量的第三助燃空气进行充分预混后，再导入步骤(四)中所述的富氧燃烧区，以实现水蒸汽的燃气转化与吸热降温和小分子可燃气的即时完全燃烧；

或将混有小分子可燃气的汽化水，以混合水蒸汽的形式与物料分离，并经水蒸汽的冷凝液化和自动分离后，与高于其理论需氧量的第三助燃空气进行充分预混，然后再导入步骤(四)中所述的富氧燃烧区，以实现少量水蒸汽的燃气转化与吸热降温和小分子可燃气的即时完全燃烧。

3.根据权利要求1所述的大分子物质高效清洁燃用方法，其特征在于：

在步骤(三)中所述的“第三气态物质不含‘二恶英’和其它‘焦油’类大分子物质”是通过控制红热炭渣层的温度和第二气态物质在所述红热炭渣层内的停留时间，或通过控制第一助燃空气量、红热炭渣层的有效厚度和第二气态物质的含水率来实现的；所述红热炭渣层的有效厚度是指第二气态物质在所述红热炭渣层内实际流过的炭渣厚度；同时在步骤(二)或步骤(三)中所述的“二恶英”包括“二恶英”及其前体物；

在步骤(四)中所述的“第一气态物质和第三气态物质得以完全燃烧”，是通过控制第二助燃空气的供应量，即第二助燃空气的过量空气系数和第一、第三气态物质与所述第二助燃空气的混合程度来实现的；同时在步骤(四)中所述的“不会大量产生飞灰或不会大量产生NOx和飞灰”是通过控制富氧燃烧区燃烧产物的温度来实现的；同时在步骤(四)中所述的“热回收”是指向富氧燃烧区充入混合水蒸汽的直接热回收和/或借助间壁式换热器所进行的间接热回收；

在步骤(五)中所述“水洗净化”中的“水”包括普通自来水和酸、碱、盐水溶液。

4.根据权利要求1或3所述的大分子物质高效清洁燃用方法，其特征在于：所述红热炭渣层的温度≥850℃。