[发明专利]固体燃料燃烧装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体燃料燃烧装置及其使用方法。

背景技术

高温火焰窑炉广泛应用于玻璃、有色金属冶炼、锅炉、石化等行业，高温火焰窑炉使用各种天然气、煤制气、液化石油气、混合煤气等气体燃料，各种重油、生物柴油、煤焦油等液态燃料以及各类煤、生物质、石油焦等固体燃料。各种气体、液体或固体燃料燃烧不仅产生大量的污染物，而且燃料燃烧的成本也成为企业的沉重负担。寻求低污染、价格低廉的替代燃料以及相关的燃烧解决方案是降低成本、减少污染的重要措施。煤储量丰富，价格低廉，在可以预见的将来，仍将是主要的一次能源来源；生物质燃料具有绿色、再生特性，被视为绿色能源；作为石油行业延迟焦化副产品的石油焦，具有热值高，价格低的特点，在许多行业作为一种替代燃料。

中国专利CN204574021U披露了一种流态化固体燃料的喷枪，可以对流态化固体燃料流进行浓淡分离，并使用雾化介质进行雾化，向燃烧炉膛内注入一定长度和形状的燃料流。但该专利没有包括燃料完全燃烧所需的氧化剂，不能支持燃料完全充分的燃烧，而必须在实际使用时，由安装在炉膛上的其它装置注入相应的氧化剂（空气和/或富氧空气，氧气等），因此该喷枪不能单独使用，更不能在常温的环境温度下进行固体燃料的点火及稳定燃烧。

中国专利CN201555217U披露一种石油焦粉固体燃料专用燃烧器，该燃烧器以空气为雾化气并与流化态石油焦粉在枪头进行混合，喷入炉内与空气进行燃烧。该燃烧器没有对雾化气进行选择甄别，也没有研究各种雾化气对固体燃料燃烧产生的潜在影响，以及对产品品质和后续尾气处理的影响；同时，由于固体燃料难以燃烧及控制，燃烧产生的污染大，会对产品品质造成不良影响。该专利披露的燃烧器在实际使用中存在固体燃料难以着火、火焰黑区长，固体燃料燃烧不充分等缺陷，并对产品品质产生影响。

中国专利CN203052700U披露一种少油或无油点火的加氧装置，由等离子体发生器产生高温的等离子体，并喷入氧气以辅助固体燃料进行点火或低负荷稳燃。使用高温等离子体点火及稳燃不仅使整体设备一次性投资高，而且在使用中维护量大，不适合经常启停炉的周期性作业的炉窑。在冶金、有色金属、化工等行业中，存在大量的频繁点火启动的工业窑炉，由于点火温度低，固体燃料难以点火及稳定燃烧；同时，燃尽率低，未燃尽的固体燃料会对加热物料造成污染，且烟气中颗粒浓度大。这些原因导致固体燃料的使用范围受到限制。

各种固体燃料点火温度高，在常温环境下难以点火并稳定燃烧。常规的固体燃料使用大量的燃油、或气体燃料将窑炉温度烘烤到至少800度左右以上，才喷入固体燃料。窑炉的冷炉启动不仅消耗大量高价值的燃料，同时限制了固体燃料的使用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种固体燃料燃烧装置及其使用方法，本装置实现在常温环境对固体燃料进行点火，并形成稳定火焰，本方法采用气体燃料作为雾化介质，在窑炉预燃室及热态工作面外侧形成可以常温点火、稳定燃烧的固体燃料火焰，有效提高固体燃料的使用范围。

为解决上述技术问题，本发明固体燃料燃烧装置包括烧嘴砖、内管、中间管、雾化气输入管、雾化气喷头和钝体，所述烧嘴砖开设通孔，所述内管同轴套合于所述中间管内，所述内管与中间管之间形成雾化气通道，所述雾化气通道末端采用封板封口，所述雾化气输入管设于所述中间管管壁并且连通所述雾化气通道，所述雾化气喷头为环形并且设于所述雾化气通道的前端部，所述钝体设于所述内管的喷口端部并且位于内管的轴线，本装置还包括外管、富氧空气或纯氧入口管，所述中间管同轴套合于所述外管内并且伸出外管，所述中间管与所述外管之间形成富氧空气或纯氧通道并且末端采用封板封口，所述外管伸入所述烧嘴砖的通孔并且外管端面缩进烧嘴砖的工作端面，所述外管端面与烧嘴砖的工作端面之间形成雾化空腔，所述富氧空气或纯氧入口管设于所述外管管壁并且连通所述富氧空气或纯氧通道。

进一步，所述雾化气喷头的环形截面设有环形喷口、间隔布置的通孔喷口或间隔布置的U形槽喷口，所述通孔喷口包括阶梯圆孔和/或等径圆孔，所述阶梯圆孔和/或等径圆孔间隔布置，所述阶梯圆孔和等径圆孔在所述雾化气喷头的环形截面上按1～3:1间隔布置，所述U形槽喷口的U形槽设于所述雾化气喷头的外圈。

进一步，所述阶梯圆孔的大孔直径与小孔直径的比值为1.01～100，所述阶梯圆孔的小孔直径与所述等径圆孔直径的比值为0.1～10。

进一步，所述雾化气喷头的通孔喷口或U形槽喷口至少为一个。

进一步，所述雾化气喷头的通孔喷口以轴线为基准倾斜60°～-60°角。