[发明专利]强迫煤和有机物洁净燃烧的方法及强迫燃烧器

说明书

本发明涉及一种强迫煤、有机物洁净燃烧的方法及强迫燃烧器。

煤和有机废弃物的洁净燃烧是当今世界上一大新课题。现有的炉、窑的燃烧方式，挥发分集中析出时，由于稳燃温度水平低和得不到充足的二次风，造成燃烧不充分，引起黑烟，特别是我国过半的燃煤是采用层状明火扩散燃烧的，可燃基挥发分着火后所形成的二氧化碳浓度场，抑制氧向燃料颗粒运动，在不能完全燃烧的层面上产生大量的碳黑，形成黑烟，加之由于一、二次风调配不当，挥发分呈厚的连续烟气膜裹携着燃料颗粒向着自由空间扩散，既浪费能源，又向大气排放粉尘和有毒害的气体，污染环境。中国专利CN1102246A公开了一种“预混合强化燃烧工艺及燃烧器”，其是通过第二喷嘴将空气喷在燃烧本体的混合区，燃料是在压力气流产生引力作用下喷出而预混合，通过点火燃烧，这种方式其目的主要是强化燃烧，实践表明提高燃烧强度，而不能完全达到洁净燃烧目标。91年10月22日《科学技术研究成果公报》公开了一种登记号901515、分类号TK223.27的“SXL/G型系列烟气净化器”，用于层燃式采暖炉及工业锅炉的烟尘治理，其仅仅是与工业锅炉配合使用的消烟除尘装置，是锅炉尾气的附属设备，不能单独使用。英国首创低温气化方法，为煤在气化中减少氮氧化物的生成开辟了一条新路，但是，对于有机物的气化和煤在气化过程中挥发分析出而言，气化所采用的温度水平主要与气化强度的关系较大，而对于所气化的粗可燃气质量影响不大，所以，单采用低温气化，不能保证燃料气化时氮朝着N↑而不是NOx↑的方向发展。而对于煤的固定碳燃烧阶段低温气化几乎没有意义。现有的小型工业炉、手烧常压炉，其适应煤种范围小，褐煤和长焰煤等均不能烧；夜间封火耗煤量大，封火时间短，有的夜间仅能封火六、七个小时，半夜时要重新鼓一次风，加一次煤；封火状态下淡的粗可煤气不能完全燃烧而直接排入大气，其污染程度较正常燃烧时的污染更严重；消烟除尘时需附设除尘装置，体积大，成本高。目前，国外焚烧垃圾的设备，对垃圾中外在水限制较严，不适应于含水量较大的垃圾。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种强迫煤、有机物洁净燃烧的方法及强迫燃烧器，其是在燃烧全过程中达到消烟减尘的目的，燃烬率高，热效率高，消烟减尘，适应的燃烧物范围广，无需附设消烟除尘设备，简化了锅炉结构，体积小，成本低，与多孢气化室方法结合还可使粗可燃气连续运行不灭火。

本发明的设计方案如下：

一种强迫煤、有机物洁净燃烧的方法，包括气化、预混合步骤，其特殊之处在于，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。

本发明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，取一次风量可为0～1％，煤的全面燃烧阶段，一次风量可取1～35％。

本发明初始高温层可由电加热或易燃物人工明火获得。