[发明专利]燃烧方法和燃烧设备

说明书

本发明涉及一种燃料在密闭泡态流化床的燃烧室中进行燃烧的方法。该方法包括以下步骤：从下方将含氧气体送至床中；将燃烧产生的热传至管件，该管件在燃烧室中用于加热水或/和使蒸汽过热；管件接收由燃烧产生的热量；在燃烧室中床的上部空间收集燃烧时生成的燃气；将固体物质从所述的燃气中分离；使分离出的固体物质重新进入燃烧室再循环。本发明也涉及一燃烧设备，该设备包括：密闭泡态流化床的燃烧室，燃料在燃烧室中燃烧并生成燃气；从下方将含氧气体送至床上的装置；燃烧室内的管件，该管件接收燃烧时产生的热量用于加热水和/或使蒸汽过热；和用于净化所述燃气的净化装置，所述的净化装置包括从所述燃气中将颗粒物分离出的分离件和使分离出的物质进入燃烧室再循环的装置。

已知能在颗粒状不燃物的床中燃烧不同的燃料。通过喷嘴从下方向床上供应燃烧空气，使床变为流化态。在流化床中，不同类型的燃烧是不同的，它们依据不同原理，在不同工况下运行。首先，常压床与压力床不同。与常压床相比，压力流化床的特点是，设备尺寸小，效率高，从环境与经济观点上看，该燃烧在有利的工况下进行。压力床比常压床的高度要高。因为需要较大的压降才能运行。在常压床中循环床最常用，其中床料通过一分离装置再循环至床上。这样未燃尽燃料可再循环，提高了燃烧效率，也吸收了在第一工作区没用来吸收硫的物质，这样减少了燃烧污染物的排放。然而这种循环床在相对高的流化速度下运行。通常是5-12m/s的量级。流化速度是在没有颗粒时，气体流过燃烧室所具有的速度。这样对布置在床的蒸汽管件造成磨蚀，使其寿命极大减少。另外，还知道一种流化速度相对较低的泡状床，其速度典型数值是0.5-2m/s之间。这种床最好沿竖直方向安装，这样在燃烧室内床上方就形成一个称之为自由区的空间。在这个自由区内具有比循环床相对少量的灰尘颗粒，但整个自由区，基本没有压降。

最近，人们试图在压力床内也造成一种循环，通过使离开燃烧室的燃气进入分离固体的旋风器，固体物重新循环进入燃烧室。为完全获得再循环的吸收剂利用度和燃烧效率的满意效果，应在流化床的底部提供固体物。这就意味着必须消除在床内和旋风器内的压降，压降值通常约为0.5bar。

为消除这一压降，建议在最好竖直布置的、并将旋风器连至燃烧室的再循环管端部安装计量设备，例如单元供给型。计量装置可包括安装在管上的可旋转挡板，在正常情况下，挡板重量保持挡板在关闭位置。当管中的物量足够多时，其重量将克服挡板的重量，这时挡板打开，物料排出。这种装置使固体物形成间歇再循环。然而，当这种装置在流化床环境中时，由于床上发生的运动及由此运动产生的力，该装置不能发挥出理想的功能。更进一步讲，由于侵蚀、磨蚀和腐蚀的环境，这种装置会很快损坏。

另一种办法是在床内安装L阀，该阀具有一竖直部分，该坚直部分形成一物料柱。为获得通过通道的物料流，该装置需要，将燃气流入L阀的下部，为获得稳定性，必须连续测量物料柱的高度，即使能在实际操作中进行这种测量，但也是非常困难的。

SE-B-460148提出了克服这一压降的另一种方法，SE-B-460148公开了一种燃烧设备，该设备只有密闭压力流化床的燃烧室，燃料在其中燃烧时生成燃气。该设备还包括净化所述燃气的多级净化器。在第一级中，颗粒物通过旋风器与燃气分离并被送入旋风器下部的收集室。收集到的灰尘颗粒通过水平的再循环管送回到燃烧室，这样提高了未燃燃料和吸收材料的利用率。通过空气驱动的喷射器将物料吹入燃烧室而完成再循环。然而这样一种空气注入是非常昂贵的。由于使用了给喷射器供应一次空气的压缩机，所获得的吸收利用和燃烧效率事实上又失去了，另外这种方法还产生磨蚀。

这种压力流化床通常包括调节装置，通过它分别由床料的供应和排放来调节床的高度，控制燃烧设备的负荷。从燃气中分离出的固体物的循环可以形成再循环细粉部分，该部分占床质量的10-40％，对床内管子的传热系数造成强烈影响。负荷变化时，床料的供应和排放将改变床内细小颗粒物的质量，由此改变对床内管子的传热系数，这意味着设备的调节动态特性降低，可调节范围减小。细小颗粒物即称之为细粉，其颗粒最大直径约300-400μm，平均直径约50-150μm。PFBC设备的试验显示，需要10-20小时才能将床上的细粉重新调至稳定值并获得所需的负荷。在这期间，调节范围从正常的20-100％负荷下降到60-100％负荷。因此降低了设备价值。