一種高熱值煤多工步節能燃燒裝置和方法
【專利摘要】一種高熱值煤多工步節能燃燒方法：包括第一燃燒階段，該階段將80目以上煤粉，連同第一混合氣體通過鼓風機送入煤粉燃燒器，其中第一混合氣體包括體積含量為60%-70%的混合煤氣和30%-40%的空氣，第二燃燒階段：通過第二鼓風機吹入第二混合氣體，第二混合氣體種含有10%-20%的混合煤氣，10%的水蒸氣和70%-80%的空氣，第三燃燒階段：通過第三鼓風機吹入第三混合氣體，含有10%的水蒸氣和90%的空氣，第四燃燒階段：通過第四鼓風機吹入第四氣體，第四氣體為空氣，在第四燃燒階段，其中第四氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的25%。
【專利說明】一種高熱值煤多工步節能燃燒裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高熱值煤燃燒裝置和方法，是一種高熱值煤多工步節能燃燒方法裝置和方法。
【背景技術】
[0002]現有煤粉燃燒器效率較低，燃燒效率最高僅能達到70%左右，隨燃燒器使用時間長，燃燒條件惡化，燃燒效率會進一步降低。
[0003]同時，對于采用對于采用高熱值的煤炭作為燃料來進行生產的情況下，高熱值煤粉燃燒溫度高，燃燒過程快，燃料得不到完全利用。燃燒排放方面達不到國家環保要求，嚴重污染環境。為了提高燃煤特別是高熱值燃煤的燃燒熱效率，大大降低煙塵和有害氣體的排放量，近年來，研究發展了各種燃燒新方法。
[0004]申請號為200810126070的發明專利申請公開了一種燃煤鍋爐節能方法，該節能方法包括步驟:從鍋爐的分汽缸引入蒸汽，并將引入的蒸汽通入鍋爐的過熱器中，使蒸汽成為500-800°C的干燥蒸汽；將干燥蒸汽通入設置在鍋爐的送風室內的多個噴桿內；使干燥蒸汽從所述噴桿的小孔噴出，與燃煤層充分混合燃燒。該發明的節能方法提高了煤炭的燃燒效率，可以達到節能增效的效益。但是該方法并不適于高熱值煤粉的高效燃燒。

【發明內容】

[0005]本發明公開一種高熱值煤多工步節能燃燒裝置和方法。該方法和裝置可以有效提高燃燒熱效率，將高熱值燃料充分燃燒，既提高了燃料的利用率，又降低了燃燒過程中的排放。本發明采用下列技術方案:
一種高熱值煤多工步節能燃燒方法，其特征在于下列步驟:包括第一燃燒階段，該階段將80目以上煤粉,連同第一混合氣體通過鼓風機送入煤粉燃燒器,其中第一混合氣體包括體積含量為60%-70%的混合煤氣和30%-40%的空氣，其中混合煤氣中空氣煤氣體積比為50-75%，水煤氣體積比為25%-50%的混合氣體，其中混合氣體溫度為250_280°C ;第二燃燒階段:通過第二鼓風機吹入第二混合氣體，第二混合氣體種含有10%-20%的混合煤氣，10%的水蒸氣和70%-80%的空氣，其中第二混合氣體種空氣煤氣體積比為50-75%，水煤氣體積比為25%-50%的；第三燃燒階段:通過第三鼓風機吹入第三混合氣體，含有10%的水蒸氣和和90%的空氣，第三混合氣體溫度為800-900°C ;第四燃燒階段:通過第四鼓風機吹入第四氣體，第四氣體為空氣。
[0006]一種高熱值煤多工步節能燃燒方法，在第一燃燒階段，其中第一混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的40%，在第一燃燒階段，火焰溫度為850-950 O。
[0007]—種高熱值煤多工步節能燃燒方法，在第二燃燒階段，其中第二混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的20%，在第二燃燒階段，火焰溫度為900-1000°C。[0008]一種高熱值煤多工步節能燃燒方法，在第三燃燒階段，其中第三混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的15%，在第三燃燒階段，火焰溫度為850-950 O。
[0009]一種高熱值煤多工步節能燃燒裝置，包括燃燒室殼體和燃燒器，其中燃燒器包括點火口、第一鼓風口、第二鼓風口和第三鼓風口和第四鼓風口，其中每個鼓風口均設有旋流器。
[0010]一種高熱值煤多工步節能燃燒裝置，每個鼓風口包括由主機控制的閥門。
[0011]本發明的優點是:
(I)本發明通過吹入混合氣體，燃燒室內燃燒充分，能源利用率高。
[0012](2)本發明由于火焰溫度低，同時燃燒完全，氮化物、硫化物等有害氣體排放大幅減少。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明燃燒方法流程示意圖。
[0014]圖2為本發明燃燒器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]圖1為本發明燃燒過程示意圖。
[0016]本發明使用高熱值煤粉作為燃料，熱值大約為3500-4000卡。在燃燒第一階段首先將霧化后的煤粉(細度> 80目)，通過第一鼓風機送入煤粉燃燒器的揮發燃燒階段，第一鼓風機同時吹入體積含量為60%-70%的混合煤氣(空氣煤氣體積比為50-75%，水煤氣體積比為25%-50%的混合氣體)和30%-40%的空氣的250-280°C的混合氣體，混合氣體在燃燒室內燃燒，此時煤粉中易揮發成分迅速揮發，與混合煤氣中的可燃氣體以及氧氣成分共同燃燒，此時揮發燃燒室主要是一氧化碳和氫氣以及甲烷氣體進行燃燒。燃燒火焰溫度大概在850-950 O。
[0017]在第一階段，第一混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的40%，所供應氧氣一方面燃燒煤揮發性物質，一方面與固體碳發生反應，生成可燃性氣體。
[0018]隨著燃燒進程的繼續，在第一鼓風機持續鼓風作用下，第二階段燃燒產物進入了固態燃燒階段，在固態燃燒階段內，第二鼓風機吹入體積含量為10%-20%的混合煤氣(空氣煤氣體積比為50-75%，水煤氣體積比為25%-50%的混合氣體)，10%的水蒸氣和70%_80%的空氣的混合氣體，在高溫作用下，此時水蒸氣和空氣與第一階段燃燒產物反應產生一氧化碳、氫氣、甲烷等氣體，混合氣體迅速燃燒，此時燃燒室內火焰溫度為900-1000°C。
[0019]在第二燃燒階段，其中第二混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的20%。
[0020]隨著燃燒進程的繼續，第二階段燃燒產物進入了第三燃燒階段，在第三燃燒階段內，第三鼓風機吹入體積含量為20%的水蒸氣和80%的空氣的混合氣體，混合氣體溫度為800-900°C。由于前兩個階段中，煤粉中揮發性成分已經耗盡，并且有部分固態碳已經生成了可燃性氣體燃燒，因此再次階段吹入800-900°C的高溫水蒸氣與空氣混合氣體。一方面，水蒸氣與固態碳繼續反應，生成一氧化碳、甲烷和少量氫氣；同時，部分固態碳直接在爐體內直接燃燒；在此階段，燃燒室內火焰溫度為850-950°C。
[0021]在第三燃燒階段，其中第三混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的15%。
[0022]燃燒繼續進行，第三階段燃燒產物進入了第四燃燒階段，在第四燃燒階段內，第四鼓風機吹入空氣。由于前三個階段中，大部分固態碳已經生成了可燃性氣體燃燒，再適量吹入空氣，對殘余固態碳和可燃性氣體進行燃燒。在此階段，燃燒室內火焰溫度為850-900°C。
[0023]在第四燃燒階段，其中第三混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的25%。在此階段，燃燒室內火焰溫度為900°C。
[0024] 申請人:利用本發明方法對熱值3500-4000卡的煤粉進行了實驗，實驗情況如下: 實施例一
本實施例中，選用了熱值為3500卡的煤粉。進行了下列實驗。
[0025]在燃燒第一階段首先將霧化后的煤粉(細度為90目)，通過第一鼓風機送入煤粉燃燒器，第一鼓風機同時吹入體積含量為60%的混合煤氣(空氣煤氣體積比為50%,水煤氣體積比為50%的混合氣體)和40%的空氣的250°C的第一混合氣體，其中第一混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的40%，第一混合氣體在燃燒室內燃燒。傳感器測得燃燒火焰溫度大概在950°C。隨著燃燒進程的繼續，在第一鼓風機持續鼓風作用下，第一階段燃燒產物進入了固態燃燒階段，在固態燃燒階段內，第二鼓風機吹入體積含量為20%的混合煤氣(空氣煤氣體積比為50%，水煤氣體積比為50%的混合氣體)，10%的水蒸氣和70%的空氣的第二混合氣體，其中第二混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的20%傳，感器測得燃燒火焰溫度大概在950°C。隨著燃燒進程的繼續，第二階段燃燒產物進入了第三燃燒階段，在第三燃燒階段內，第三鼓風機吹入體積含量為10%的水蒸氣和90%的空氣的第三混合氣體，其中第三混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的15%，混合氣體溫度為800-900°C，傳感器測得燃燒火焰溫度大概在900°C。隨著燃燒進程的繼續，第三階段燃燒產物進入了第四燃燒階段，在第四燃燒階段內，第四鼓風機吹入空氣，混合氣體溫度為800-900°C，其中第一混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的25%，傳感器測得燃燒火焰溫度大概在900°C。
[0026]實驗后，取煤渣進行檢測。檢測發現，此時煤渣中碳含量小于0.01%，基本實現了煤炭的完全燃燒。
[0027]實驗過程中檢測氮氧化物濃度，排放尾氣氮氧化物濃度為lOppm。
[0028]對比例2
本實施例中，選用了熱值為3500卡的煤粉。進行了下列實驗。
[0029]在燃燒第一階段首先將霧化后的煤粉(細度為90目)，通過第一鼓風機送入煤粉燃燒器，各鼓風機按照供氧的比例，按照四個步驟吹入空氣。
[0030]實驗后，取煤渣進行檢測。檢測發現，此時煤渣中碳含量為2%，基本基本實現了煤炭的完全燃燒。
[0031]實驗過程中，熱電偶顯示燃燒溫度在1250_1300°C。
[0032]實驗過程中檢測氮氧化物濃度，排放尾氣氮氧化物濃度為280ppm。
[0033]實施例三
本實施例中，選用了熱值為40000卡的煤粉。進行了下列實驗。[0034]在燃燒第一階段首先將霧化后的煤粉(細度為90目)，通過第一鼓風機送入煤粉燃燒器，第一鼓風機同時吹入體積含量為70%的混合煤氣(空氣煤氣體積比為50%,水煤氣體積比為50%的混合氣體)和30%的空氣的280°C的第一混合氣體，其中第一混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的40%，第一混合氣體在燃燒室內燃燒。傳感器測得燃燒火焰溫度大概在980°C。隨著燃燒進程的繼續，在第一鼓風機持續鼓風作用下，第一階段燃燒產物進入了固態燃燒階段，在固態燃燒階段內，第二鼓風機吹入體積含量為20%的混合煤氣(空氣煤氣體積比為50%，水煤氣體積比為50%的混合氣體)，10%的水蒸氣和70%的空氣的第二混合氣體，其中第二混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的20%傳，感器測得燃燒火焰溫度大概在940°C。隨著燃燒進程的繼續，第二階段燃燒產物進入了第三燃燒階段，在第三燃燒階段內，第三鼓風機吹入體積含量為10%的水蒸氣和90%的空氣的第三混合氣體，其中第三混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的15%，混合氣體溫度為800-900°C，傳感器測得燃燒火焰溫度大概在950°C。隨著燃燒進程的繼續，第三階段燃燒產物進入了第四燃燒階段，在第四燃燒階段內，第四鼓風機吹入空氣，混合氣體溫度為800-900°C，其中第一混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的25%，傳感器測得燃燒火焰溫度大概在900°C。
[0035]實驗后，取煤渣進行檢測。檢測發現，此時煤渣中碳含量小于0.01%，基本實現了煤炭的完全燃燒。
[0036]實驗過程中檢測氮氧化物濃度，排放尾氣氮氧化物濃度為14ppm。
[0037]對比例四
本實施例中，選用了熱值為40000卡的煤粉。進行了下列實驗。
[0038]在燃燒第一階段首先將霧化后的煤粉(細度為90目)，通過第一鼓風機送入煤粉燃燒器，各鼓風機按照供氧的比例，按照四個步驟吹入空氣。
[0039]實驗后，取煤渣進行檢測。檢測發現，此時煤渣中碳含量為2%，基本基本實現了煤炭的完全燃燒。
[0040]實驗過程中，熱電偶顯示燃燒溫度在1250_12800°C。
[0041]實驗過程中檢測氮氧化物濃度，排放尾氣氮氧化物濃度為300ppm。
[0042]上述實驗結果對比如下
【權利要求】
1.一種高熱值煤多工步節能燃燒方法，其特征在于下列步驟:包括第一燃燒階段，該階段將80目以上煤粉,連同第一混合氣體通過鼓風機送入煤粉燃燒器,其中第一混合氣體包括體積含量為60%-70%的混合煤氣和30%-40%的空氣，其中混合煤氣中空氣煤氣體積比為50-75%，水煤氣體積比為25%-50%的混合氣體，其中第一混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的40%，其中第一混合氣體溫度為250-280°C ;第二燃燒階段:通過第二鼓風機吹入第二混合氣體，第二混合氣體種含有10%-20%的混合煤氣，10%的水蒸氣和70%-80%的空氣，其中第二混合氣體中空氣煤氣體積比為50-75%，水煤氣體積比為25%-50%的，在第二燃燒階段，其中第二混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的20% ;第三燃燒階段:通過第三鼓風機吹入第三混合氣體，含有10%的水蒸氣和和90%的空氣，在第三燃燒階段，其中第三混合氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的15%，第三混合氣體溫度為800-900°C ;第四燃燒階段:通過第四鼓風機吹入第四氣體，第四氣體為空氣，在第四燃燒階段，其中第四氣體所供應的氧氣為按照通入煤粉完全燃燒計算所需氧氣的25%。
2.如權利要求1的高熱值煤多工步節能燃燒方法，其特征在于，在第一燃燒階段，在第一燃燒階段，火焰溫度為850-950°C。
3.如權利要求1的高熱值煤多工步節能燃燒方法，其特征在于，在第二燃燒階段，火焰溫度為 900-1000°C。
4.如權利要求1的高熱值煤多工步節能燃燒方法，其特征在于，在第三燃燒階段，火焰溫度為 850-950°C。
5.如權利要求1的高熱值煤多工步節能燃燒方法，其特征在于，在第四燃燒階段，火焰溫度為900°C。
6.一種高熱值煤多工步節能燃燒方法，包括燃燒室殼體和燃燒器，其中燃燒器包括點火口、第一鼓風口、第二鼓風口和第三鼓風口和第四鼓風口，其中每個鼓風口均設有旋流器。
7.如權利要求6的高熱值煤多工步節能燃燒方法，每個鼓風口包括由主機控制的閥門。
【文檔編號】F23C7/00GK103591601SQ201310360019
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】賈曉玲, 曲維龍 申請人:陜西勝慧源信息科技有限公司