[发明专利]加压富氧燃烧方法

说明书

本发明涉及一种燃烧方法，其允许获得来自于烟道气的有机颗粒物的实质性消除并在同时获得尺寸或直径小于1微米的无机粒子的数量分布积分的更显著的急剧降低，最终获得与天然背景的无机粒子尺寸的数量分布积分几乎相同量级的无机粒子尺寸的数量分布积分值。

更具体来说，本发明涉及一种燃烧方法，其允许获得来自于烟道气的有机颗粒物的实质性消除并在同时获得尺寸小于0.1微米的无机粒子的数量分布积分的显著降低，粒子尺寸小于1μm的无机灰分的以重量份计的浓度非常低，低于以干重计0.01mg/Nm³烟道气。

更具体来说，本发明允许获得低于650,000、优选地低于300,000、更优选地低于200,000(1/cm³或粒子数/cm³烟道气)的直径小于1μm的无机粒子的数量分布积分值，低于400,000、更优选地低于200,000、更优选地低于120,000的直径小于0.1μm的无机粒子的数量分布积分值；所述数量分布积分值使用撞击器ELPI(Decati)，通过分析可以使用后文中描述的3MW等温和无火焰燃烧室获得的烟道气来确定，所述燃烧室在13绝对巴(12相对巴或barg)的压力和1430℃的温度下运行，将煤作为燃料并将90体积％的氧作为助燃物进料，在从所述燃烧室排出的烟气中存在浓度为3体积％的氧，将煤作为35重量％的在水中的浆液进料，将氧与含有55体积％的水蒸气的再循环烟气混合进料。

在现有技术中已知，任何类型燃料的燃烧都产生颗粒物或粉尘，这意味着固体粒子含有未燃烧/部分燃烧的有机物质(BC-炭黑，烟炱；或OC-有机碳)和无机物质例如盐和金属氧化物(其中包括重金属例如Ni、V、Se、Cr等)两者。

就粉尘对人类健康的影响而言，值得强调的是直到最近，没有获得清晰的流行病学数据。然而，源自于人类生理知识的普遍担忧特别受到关注，并且预期排放颗粒物的更显著的效应来自于具有较小直径例如低于1μm直至10纳米的粒子。事实上一直定性地认为，由亚微米粒子引起的具体危害更高，这归因于它们与毗邻并且可渗透到血液循环系统的人类组织(例如肺泡)发生严格且持久接触的固有能力(《气溶胶》(Aerosols)第5章，第354页，图5.18)。换句话说，据信除了在燃烧室的烟道气中释放的排放物类型的固有危害性之外，固体粒子越小，危害越大。

就环境方面而言，已在考虑烟气粉尘对全球变暖以及在涉及可疑危险物时对空气和地球污染两者的潜在影响。

对人类健康的潜在影响的关注导致了几项毒理学和环境研究，并在最近几十年中呈指数增长。然而，正在进行的流行病学研究尚未影响到强制于烟气排放的法规，因为它涉及亚微米粒子的总容许数目的限度。同样地，对它们固有的危害性仍不存在任何区别对待，目前的法规仍然并且仅仅是基于排放物的有害效应的整体认识。例如，法规仍维持用排放的PM 10颗粒物(表示具有<10μm的尺寸的颗粒物的首字母缩略词)的总重量(模糊不清)表述的排放限度，并且详细地对于最严格的法规来说，值为以干重计<10mg/Nm³排放烟气。表征方法和从其获得的值两者似乎都没有将危害的评估考虑在内。

代表了可归因于总颗粒物内较小粒子部分的最大重要性的PM 2.5指标(直径<2.5微米的总粒子)的使用，仅在几项毒理学研究中进行了理论性应用，与国家法规无关。

但是，近些时候，通过本领域文献获得的越来越多且可靠的毒理学数据，已经允许对颗粒物的危害性和最小粒子的最大影响(PM 2.5指标的更大的流行病学显著性)以及尤其是BC和OC两者以及重金属如依次的镍、钒、硒、铅的对人类健康的影响与排放之间的显著关联性得出清楚的结论。