[发明专利]燃料燃烧设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使至少一种选自粉末燃料和液体燃料的燃料进行燃烧的设备和方法。更具体地说，本发明涉及一种在例如可用于生产水泥熟料、氧化镁熟料或石灰的回转窑中使一种粉末燃料或一种液体燃料或一种粉末燃料和一种液体燃料进行燃烧的设备和方法，所述的粉末燃料例如是一种固体粉末燃料如细煤粉或焦炭粉和一种含可燃性废料如塑料粉、垃圾粉、木屑和谷壳的粉末燃料，所述的液体燃料例如是一种液态燃料如重油或废油和一种含可燃性粉末如煤粉或焦炭粉的稀浆燃料。

背景技术

当一种粉末燃料如细煤粉进行燃烧时，可以使用如日本已审查专利公布No.57-35368中公开的细煤粉用的圆筒型燃烧设备。在该燃烧设备中，多个内一次空气喷射孔排列在设备的中心部分中，多个(4至8个)用于喷射细煤粉和输送煤粉的空气的混合物的细煤粉喷射孔排列在内一次空气喷射孔的周围并用隔板互相隔开，还有一个具有环形截面轮廓的外圆周形一次空气喷射狭缝设置在细煤粉喷射孔的周围。在该设备中，细煤粉以4至8股喷射流的形式通过互相隔开的喷射孔喷射，而多股内一次空气直射流和一个环形一次空气直射流以这样一种方式喷射，使得细煤粉喷射流介于内一次空气喷射流和环形一次空气喷射流之间。因为细煤粉喷射流的流速低于内外一次空气直射流，所以细煤粉喷射流受内外一次空气直射流的加速而细煤粉被吹散很远。在上述喷射期间，高温二次空气从设置在燃烧室下游的产品冷却设备引入该燃烧室，通过外一次空气直射流的间隙，进入外一次空气直射流的内部，并被吸入和扩散入细煤粉喷射流，从而使细煤粉燃烧。

同时，如日本已审查的专利公布No.2-22,289中公开的用于使细颗粒固体燃料燃烧的燃烧器，设有多个成环形排列在燃烧器中心部分内并通过隔板互相隔开的内一次空气喷射孔，多个成环形排列在内一次空气喷射孔周围的细颗粒固体燃料/输送空气喷射孔，以及围绕上述细颗粒固体燃料/输送空气喷射孔成环形形式形成的外一次空气喷射孔。在该燃烧器中，使细颗粒固体燃料在喷射端部表面处的流阻彼此不同，而细颗粒固体燃料的分布密度形成不均匀，由此提高燃烧速度和形成一短火焰。

在喷射粉末燃料和一次空气并使高温二次空气混入喷射的粉末燃料和一次空气流以使粉末燃料燃烧的场合，通常，粉末燃料的燃烧是通过一次空气总量和一定量的二次空气来实现的，二次空气的该一定量对应于理论燃烧空气量和一次空气总量之差。在这种情况下，一次空气的温度为60℃至80℃，而二次空气的温度为800至1000℃。因此，燃烧的优劣取决于一次空气比(表示一次空气总量对理论燃烧空气量之比)，一次空气比越低，燃烧越好。

但是，当降低一次空气比以促进燃烧时，一次空气喷射流的流动速度因此降低，二次空气的混合进入燃烧混合物成为不充分，于是上述降低产生一个缺点，就是粉末燃料的燃烧速度降低，燃点温度降低，产生细煤粉的不完全燃烧。为此，在使粉末燃料燃烧用的常规设备的方法中，一次空气比通常为约20％至25％，实际上很难使用低于上述水平的一次空气比。

同时，在使粉末燃料燃烧的常规设备和方法中，可以通过控制内一次空气喷射直射流对内一次空气喷射转向流的流速之比来在一定程度上调整燃点的位置。但是，在实际中，一个燃烧器的上述控制是困难的。必须根据回转窑的性能来改变内一次空气直射流喷射孔和内一次空气转向流喷射孔的设计。同时，在这种情况下，当内一次直射空气流太强时，生成的燃烧火焰为狭窄角度的长火焰形式，燃点温度不充分。同时，当内一次空气转向气流太强时，生成的燃烧火焰为宽角度的短火焰形式。在这种情况下，虽然燃点温度高，但火焰的角度太宽，因此炉壁受到大的损伤，在最坏情况下，炉壁损坏。

同时，当使用液体燃料时，在将液体燃料喷入燃烧炉中的用于燃烧液体燃料的设备和方法中，喷射的液体燃料与一次空气混合并再与高温二次空气混合而燃烧。在这种情况下，液体燃料中可燃物质的燃烧是根据与液体燃料混合的一次空气总量和二次空气量来进行的，该二次空气量对应于理论燃烧空气量和一次空气总量之差。通常，一次空气的温度为60至80℃而二次空气的温度为800至1000℃。因此，燃烧的优劣随一次空气比而变化，一次空气比表示一次空气总量对理论燃烧空气量之比。一次空气比越小，用于燃烧的空气温度就越高，结果，燃烧温度提高而燃点温度上升，于是产生优质燃烧。