[发明专利]强迫煤和有机物洁净燃烧的方法及强迫燃烧器

权利要求书

1、一种强迫煤、有机物洁净燃烧的方法，包括气化、预混合步骤，其特征在于：它还包括半内燃、外燃火炬完全燃烬步骤，

1)气化：首先，根据所需燃烧室的火力强度和完全燃烧及消烟减尘要求确定气化强度，根据气化强度要求调节气化室的气化温度，按高度缺氧原则控制气化室内的一次风量，一次风量的范围为0～35％，煤、有机废弃物气化产生包括粗煤气、粗有机气的粗可燃气；

2)预混合：根据一次风量控制与之相应的空气预混合器内二次风的风量；根据气化强度调节二次风压，使气化室内经高度缺氧化的粗可燃气进入空气预混合器，与二次风简单预混合，经空气预混合器增强了动力水平的粗可燃气由预混合器通孔喷出，进入半内燃涡腔，二次风量范围为100～65％，二次风压范围最低为50mmH₂O；

3)半内燃：根据功率要求，设置一小容积涡轮壳形高温辐射半内燃涡腔，在涡腔内设置初始高温层，初始高温层设置于涡腔内粗可燃气进口上方或涡盖内侧，根据高于粗可燃气着火温度区的、高速率强加热的要求建立强迫其稳定燃烧温度场，迫使任意浓度的粗可燃气在瞬间立即被强迫引燃，并形成火柱冲击涡盖，  在高温辐射涡腔内燃烧层面上1分钟内获得碳氢键完全断裂所需要的足够热量，并在涡腔低空间、短距离内被强迫折返，形成热动力场，在热动力场内被引燃的粗可燃气火焰与后继的粗可燃气高速撞击湍动，使经二次风简单预混合的粗可燃气以半内然状态进一步在涡腔内高速度、高密度、高场匀度地强化掺合，与氧充分混合，得到充足的氧，从而具备稳定完全燃烧的条件；

4)外燃火炬完全燃烬：使涡腔火焰出口的截面上具备6.5M/S以上动压，以使涡腔内高速湍动的火焰能沿着涡腔设定的热动力方向前进，在燃烧的热动力推动下，涡腔内半内燃的火焰自火焰出口处以6.5m/s以上的高速喷出，使整个燃烧的炉内过程形成微负压，喷出的火焰继续在涡腔火焰出口外形成外燃火炬，在炉、窑燃烧室内继续完全燃烬。

2、如权利要求1所述的强迫煤、有机物洁净燃烧的方法，其特征在于：所述的高度缺氧气化过程中，在煤气化的挥发分集中析出阶段及有机物气化时，取一次风量为0～1％，煤的全面燃烧阶段，一次风量可取1～35％。

3、如权利要求1所述的强迫煤、有机物洁净燃烧的方法，其特征在于：所述初始高温层由电加热或易燃物人工明火获得。

4、如权利要求1或2或3所述的强迫煤、有机物洁净燃烧的方法，其特征在于：所述建立高速率、强加热的强迫燃烧温度场的温度为800～2200℃。

5、如权利要求4所述的强迫煤、有机物洁净燃烧的方法，其特征在于：所述涡腔内高速湍动的能沿着涡腔设定的热动力方向前进，要求单一轴向火焰出口处的截面积不小于涡底上粗可燃气进口面积的40％；多个火焰出口时，其总截面积之和不小于粗可燃气进口面积，并不大于涡盖面积的50％；在涡瓣上开两个以上径向火焰出口或切向开口，各火焰出口总面积之和不大于涡瓣表面积的75％；渐开线形涡瓣组成的涡控的火焰出口面积，由涡盖及涡瓣的涡度确定其半内燃特征；并根据火焰强度及封火需要，调节涡腔内初始高温层距粗可燃气进口间的距离、粗可燃气进口和火焰出口处的截面积。

6、一种用于权利要求1所述的强迫煤、有机物洁净燃烧方法的强迫燃烧器，包括气化室(9)和空气预混合器(7)，其特征在于：它还包括设于燃烧室(1)内的高温辐射涡轮壳形半内燃涡腔(2)，所述半内燃涡腔(2)包括设于侧面的涡瓣(3)和分设于两端的涡底(5)、涡盖(21)，其中心空间为涡腔(16)，所述半内燃涡腔(2)上设有连通涡腔(16)和燃烧室(1)的火焰出口(4)，所述粗可燃烧气通道(14)的另一端与设于涡底(5)上的粗可燃气进气口(15)连通。

7、如权利要求6所述的强迫燃烧器，其特征在于：所述涡腔(2)的净高尺寸与粗可燃气进口(15)的当量直径之比为1∶1～5∶1，涡腔(2)的横截面当量直径与粗可燃气进口(15)的当量直径之比为2∶1～8∶1；所述涡腔(2)的内表面为任意线性旋转面或多棱面的组合。

8、如权利要求6或7所述的强迫燃烧器，其特征在于：所述粗可燃气出口(15)的前方设有初始高温层(19)。

9、如权利要求8所述的强迫燃烧器，其特征在于：所述火焰出口(4)设置于涡瓣(3)上、涡盖(21)上或涡瓣(3)与涡盖(21)上。 

10、如权利要求9所述的强迫燃烧器、其特征在于：所述初始高温层(19)设置于位置调节装置上，所述粗可燃气进口(15)和火焰出口(4)处均设有面积调节装置。