[发明专利]固体燃料的燃烧方法及燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及固体燃料燃烧领域，具体地讲，有关于一种固体燃料燃烧方法及燃烧装置。

背景技术

从燃料分类角度来看，固体燃料因资源丰富、使用安全，是现代人类使用最为广泛的一种燃烧材料，特别是煤。另外，随着以煤为代表的矿物质固体燃料的需求量的增大、资源的减少，以及全球新能源运动的展开，可再生的生物质燃烧材料，如秸杆、稻草、木材、木屑、枯枝等得到人们的高度重视。

目前使用生物质燃烧材料的主要方式直接点燃燃烧，这种方式燃烧效率非常低，并产生大量的黑烟，造成环境污染。

一直以来，很多人都试图采用现有的燃煤炉具来燃烧生物质燃料。由于生物质燃烧材料与固定碳含量较高的矿物质燃烧材料的燃烧特性具有比较大的区别，现有的燃烧炉具并不能适应由可再生的生物质材料构成的固体燃料的燃烧，造成燃烧效率低，存在排放污染等问题，从而制约了生物质燃烧材料的应用。另外，现在大量使用的煤都是固定碳含量比较高的高级煤，例如无烟煤、烟煤等，一些低级煤，例如褐煤、泥煤等，利用现有的燃烧装置，也同样存在燃烧效率低，冒黑烟等问题，因此目前还没有得到广泛应用。

本发明人在仔细研究后发现，生物质燃烧材料和低级煤(例如褐煤、泥煤等)与高级煤的相比，主要的区别是，高级煤的固定碳含量很高(一般在90％以上)，因此在燃烧时主要是固定碳燃烧方式；而生物质燃烧材料和低级煤的固定碳含量比较低，而挥发份含量比较高(大概在50％－70％)。这种挥发份含量高的固体燃料，主要存在两个特点：1)挥发份析出温度低于挥发份燃点；2)挥发份的燃点高于灰熔点。

目前的燃烧炉一般分为正向燃烧炉和反式燃烧炉两种，由于生物质燃料和低级煤存在上述特点，采用这两种燃烧炉都无法实现持续高效燃烧。

现有的正向燃烧炉一般是从炉箅下方供风，进入炉膛的风产生的气流由下而上穿过炉箅，使炉箅上的燃料燃烧产生的火焰向上正向燃烧。该正向燃烧装置燃烧时，存在如下问题：

1)燃烧效率低。在燃烧时，由于挥发份的析出温度低于挥发份的燃点，挥发份首先析出并以黑烟的方式排放到空气中，剩余的固定碳部分再进行燃烧，这样只利用了其中的固定碳燃烧产生的热量，不但燃烧效率比较低，而且存在排放污染。

2)不能持续燃烧。该正向燃烧装置由于通过炉箅供风，在炉箅位置形成高温火床。而由于燃料的灰熔点低于挥发份和固定碳的燃点，在炉箅上固定碳燃烧的高温环境下，火床温度高于灰熔点，燃烧后的炉灰处于呈粘稠状的熔融状态，会糊在炉箅上，无法通过炉箅或者其它排灰机构(例如拨灰棒)正常排出。该粘稠状的炉灰混合在正在燃烧的燃料中，不但极大地影响了燃料的燃烧效率。并且，该粘稠状的炉灰粘在炉箅子上，堵塞了炉箅上的进风通道，一段时间后会将炉箅糊死，使得燃烧炉无法继续工作。

反式燃烧炉的特点是，出火口低于炉箅，进入炉膛的风产生的气流由上而下穿过炉箅后经连通于出火口的尾气出口排出，从而使燃烧产生的火焰反向通过炉箅后再到达出火口。

反式燃烧方式与正向燃烧相比，析出的挥发份可以在通过炉箅时被火焰点燃，燃烧效率得到了提高。然而由于高温火焰位于炉箅位置，这也使得炉箅位置的温度非常高，在高温环境下，燃烧后的炉灰处于呈粘稠状的熔融状态，会糊在炉箅上，堵塞了炉箅的气流通道，很快就会将炉箅糊死，使得燃烧炉无法继续工作。

另外，由于燃料的挥发份析出温度低于燃料的燃点，现有的正向燃烧和反式燃烧装置在点火时，燃料首先达到挥发份析出温度然后才进入燃烧状态，先析出的挥发份以黑烟的形式排放的空气中，形成点火时冒黑烟现象，不但造成严重的环境污染，而且由于仅通过固定碳燃料逐渐燃烧来引燃，不但不易点燃，而且温度升高慢，点火时间长。

因此，有必要提供一种适合挥发份含量高的固体燃料(例如生物质燃料)燃烧的固体燃料燃烧方法和装置，来克服现有燃烧炉存在的上述缺陷，实现固体燃料的有序可控燃烧。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种固体燃料的燃烧方法及燃烧装置，不但能够使固体燃料中的挥发份充分燃烧，而且解决了熔灰问题，保证了燃料的持续燃烧。