[发明专利]可控制SOx和NOx的燃煤方法

说明书

发明背景

本发明涉及一种多级燃烧载硫和载氮煤的方法，该方法的燃烧效率高，同时能够防止形成空气污染物NO_x和SO_x(硫和氮的氧化物)。众所周知，在传统的燃烧矿物燃料过程中，以化学方式结合于那些燃料中的氮和硫分别被氧化成NO_x和SO_x。此外，氮在助燃空气中高温氧化也会生成NO_x。如果这些酸性气体，即NO_x和SO_x，释放到大气中，它们将吸收大气中的水份，之后，成酸雨降落到地面上。

现有技术公开了各种处理方法，这些方法可以燃烧载氮燃料和既载氮又载硫的燃料，通常是在富燃料条件下，来限制NO_x和SO_x放出。现有技术的专利有如下美国专利：

Blair等           4,343,606

Carver等          4,38,78

Ashworth等        4,395,975

Ashworth等        4,423,702

Dykema            4,427,362

Adrain等          4,475,472

Moriarty          4,517,165

Moriarty等        4,523,532

Brown等           4,542,704

Brown             4,582,005

Breen等           4,779,545

Dykema         4,807,542

Bell等         4,951,579

Dykema         5,085,156

没有哪份现有技术教导需要一个初始的很高温度的燃烧状态使硫从煤中的结合态游离出来。也没有哪一份现有技术教导同时需要一个高温和一个低温条件，先将硫从煤中游离出来，然后，用碱性材料将其捕获，最大程度地释放硫并捕获之。此外，没有哪份现有技术教导将助燃空气中的全部或部分氧气和氮气分离开来以便提供富氧和贫氧助燃气体，然后，根据最佳控制SO_x和NO_x要求，分别按序升高燃烧温度和降低燃烧。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种使煤最高效地燃烧，但空气染污染物SO_x和NO_x排放量为最小的方法，该方法包括：把煤粉和第一股富氧气体引入到第一燃烧级的第一燃烧区(1a)内，在其内形成混合物，使该混合物在第一燃烧区内燃烧；把能与从煤中产生出来的硫反应的粉状固体碱性化合物和第一股富氮气体引入在第一燃烧级的第二燃烧区(1b)内的来自第一燃烧区的燃烧产物内，在其内形成混合物，使混合物在第二燃烧区内反应，并形成固态载硫化合物；把第二股富氧气体引入到第二燃烧级(2)内的来自第一燃烧级的燃烧产物内，在其内形成混合物，并使混合物在第二燃烧级内反应，主要烧掉剩余碳氢化合物并形成熔渣；将载硫化合物包封在熔渣内，然后，从燃烧气流中除去大部分熔渣和载硫化合物，冷却燃烧气；把第二股富氮气体引入到第三燃烧级(3)内的来自第二燃烧级的燃烧产物内，使混合物在第三燃烧级内反应并冷却烟气，把第三股富氧气体引入到第四燃烧级(4)内的来自第三燃烧级的燃烧产物内并在第四燃烧级中完成燃烧并冷却混合物。

根据本发明的另一方面，提供了一种能够尽可能少地排放空气污染物硫氧化物(SO_x)的煤燃烧方法，该方法的改进包括把煤粉和富氧气体引入到第一燃烧区内，在其内形成混合物，使该混合物在高温下燃烧并使煤中的硫游离出来；把能与硫反应的粉状固态碱性化合物和富氮气体引入到第二燃烧区内的来自第一燃烧区的燃烧产物内，在其内形成混合物，使该混合物在第二燃烧区内以相对低的温度反应，通过硫与碱性化合物的反应来捕获硫并形成硫化合物。

根据本发明，同时地改变和控制相联的各级内的空气/燃料的化学计量比和燃烧温度使得碳在富燃料条件下几乎完全燃烬，在富燃料条件上：(1)无害的分子氮在任何情况下均为氮的热力学优选形式；(2)在燃烧期间，硫直接从其与煤的原始的结合态被转换成包封在熔渣内的固态钙-硫化合物。可以从燃烧气流中将大部分被包封的硫除去。最后的、来自上级的燃料稍多些的燃烧产物能容易地在最后的过量空气级内完全燃烧，同时，不会在空气中生成大量的氧化氮。