专利名称：富氧燃烧及传热系统及其应用方法
技术领域：
本发明属于热量成套设备技术领域，尤其涉及一种富氧燃烧及传热系统及其应用方法。
背景技术：
传统的燃烧方式是将燃料与空气混合后燃烧。但空气中只有21％左右的氧气，79％是氮气及少量的其它气体，在燃烧过程中，只有氧气真正参与，氮气并不参与燃烧。虽然氮气不参与燃烧，但氮气却经历了燃烧的整个过程，它获得了热量，最后随尾气一起排放，氮气所获的热量也因排放而损失，该部分热量的损失直接造成了整个燃烧过程的热量损失。目前，大量的锅炉，包括生活锅炉、发电锅炉、烧结炉、冶炼炉等，均采用了传统的燃烧方式，造成了热量的巨大损失。传统燃烧方式除了直接排放大热量的尾气外，还大量地排放了地球温室气体(主要是二氧化碳)，严重污染环境。此外，燃料由于在“贫氧”的状态下燃烧，燃料燃烧不充分，燃烧效率低，经济性差。
发明内容
本发明公开了一种燃烧效率高、热量损失少、温室气体排放量低的富氧燃烧及传热系统及其应用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是富氧燃烧及传热系统，该系统包括供氧装置，用于制取氧气并向燃烧室输送；
供料装置，用于处理燃料并向燃烧室输送；燃烧室，燃料燃烧产生高温气体；传热器，将燃烧室内产生的高温气体作用于需加热的载体，实现热传递；引风机，串接于传热器，为燃烧室内产生的高温气体流动提供动力。
所述的富氧燃烧及传热系统，燃烧室内产生的高温气体在引风机的作用下，依次经过传热器、除尘机；引风机又与尾气处理装置相连。
所述的富氧燃烧及传热系统，尾气处理装置由二氧化碳压缩机与干冰机串接而成。
所述的富氧燃烧及传热系统，除尘机采用汽雾除尘机、电除尘机或袋式除尘机。
所述的富氧燃烧及传热系统，供氧装置由制氧机、氧气罐及氧气压缩机串接而成，氧气压缩机与燃烧室密封连通，制氧机制取的氧气浓度不小于50％。
所述的富氧燃烧及传热系统，供料装置由固体燃料粉机、燃料粉库及送粉机串接而成，送粉机与燃烧室相连通。
所述的富氧燃烧及传热系统，供料装置由液体燃料提纯机、燃料库及送料机串接而成，送料机与燃烧室相连通。
所述的富氧燃烧及传热系统，供料装置由气体燃料库及送料机串接而成，送料机与燃烧室相连通。
所述的富氧燃烧及传热系统，传热器内的高温气体与处于传热管内需加热的载体相向流动，实现热交换的最大效率。
上述的富氧燃烧及传热系统的应用方法，该系统应用于燃烧垃圾。
本发明的系统对各动力的运转控制、系统安全运行的控制、系统的失效监控均采用现代电子电气控制技术来实现。
本发明高浓度的氧气占燃烧气体比例不小于50％，甚至达到99％，该高浓度氧气通过设有安全措施的管路以一定的压力输送到燃烧室，与参与燃烧的燃料充分接触，在点火装置的作用下，燃料燃烧并产生的高温气体，在系统的引风机作用下，高温气体按设定的方向和管路流动，分别经过换热器、除尘机后，进入二氧化碳干燥提纯装置，进行温室气体处理前的提纯，又在气体压缩机的作用下进入干冰机，将二氧化碳制成干冰，以作固体储藏。干冰可做商业用途或在一定条件下进行还原处理，转化为固体的碳和氧气。
本发明的燃烧室及各管路，均达到高度气密性要求及强度要求，确保在使用过程中不发生任何泄露。
本发明采用高浓度氧气直接燃烧，不存在不参与化学反应的氮气，减少了燃烧所需的空气量，对燃烧需要的引风动力要求大幅度降低，节省能源消耗；由于只有氧气参与燃烧，在氧气过量时，燃料完全燃烧，提高了燃料燃烧效率，可节省能源消耗，并可减少温室气体的排放量。本发明对燃料无任何特殊要求，可以适用于任何含碳及碳氢化合物的燃料，包括煤炭、脱水的植物和动物、油脂、燃料气、燃料油等，从而缓解能源来源不足的局面；本发明特别适用于经过干燥、筛选处理后的城市垃圾作为燃料，既改善城市环境，又实现废物利用，变废为宝，具有显著的经济意义。
燃料燃烧后产生的尾气主要是二氧化碳和氧气，氧气可以在二氧化碳提纯过程中直接排放，不影响地球大气，而二氧化碳在本系统的干冰机中转化为固体，最大限度地减少排放温室气体，对保护环境、改善地球变暖具有一定的贡献。
图1为本发明实施例一的系统图。
图2为本发明实施例一的流程图。
图3为本发明实施例三的系统图。
图4为本发明实施例三的流程图。
图5为本发明实施例四的系统图。
图6为本发明实施例四的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。
实施例一如图1、2所示，富氧燃烧及传热系统包括供氧装置、供料装置、燃烧室、换热器、除尘机、引风机、尾气处理装置。供氧装置用于制取氧气并向燃烧室7输送，其由制氧机1、氧气罐2及氧气压缩机3依次气密封串接而成，氧气压缩机3与燃烧室7密封相连通，制氧机1制取的氧气浓度不小于50％。供料装置用于处理燃料并向燃烧室7输送，其由固体燃料粉机4、燃料粉库5及送粉机6依次串接而成，送粉机6与燃烧室7密封相连通。在燃烧室7内，点燃输入的燃料，燃料燃烧产生高温气体。燃烧室7与传热器8的进气口相连通，传热器8出气口与除尘机11相连通。在传热器8的出气口端通入需加热的载体的进管9，进管9与传热器8内的传热管15连通，传热管15又与处于传热器8进气口端的出管10相连通，从而通过传热器8将燃烧室内产生的高温气体作用于需加热的载体，实现热传递；高温气体与处于传热管15内需加热的载体相向流动，实现热交换的最佳效果。
除尘机11的出口与引风机12相连，引风机12为燃烧室内产生的高温气体流动提供动力。燃烧室内产生的高温气体在引风机的作用下，依次经过传热器8、除尘机11。除尘机可采用汽雾除尘机、电除尘机或袋式除尘机。尾气处理装置由二氧化碳压缩机13与干冰机14串接而成，二氧化碳压缩机13与引风机12相连。
本实施例以一般固体物作为燃料，可采用干燥的碳及碳氢化合物的混合物，如煤炭、植物秸杆、杂木、动物脂肪等任何含碳及滩氢化合物的物质，这类燃料经过燃料粉机4的粉碎成粉末，燃料粉末储存于燃料粉库5。本实施例采用的氧气来源于制氧机1所得，经过一定压力后储存在氧气罐2内以备使用。
启动整个系统时，引风机12在中央控制器的指令下开始运作，使整个系统管内及燃烧室7、传热器8均处于负压状态，与此同时，在进管9内输入需要加热的水或水蒸气，按一定的压力和数量要求自动控制传热蒸汽量或水量。
粉末燃料经过送粉机6送入燃烧室7，氧气经过氧气压缩机3进入燃烧室7，燃烧室7设置有电子点火装置，点燃燃料，使燃料在近纯氧状态下快速燃烧，并产生高温二氧化碳及水蒸汽，以火焰的形式迅速增大体积，在引风机的作用下，沿着负压方向，在传热器8内进行热量的传递，高温气体的温度逐步降低，火焰消失，逐步形成高热二氧化碳和水蒸汽，在引风机作用下，继续与设置好的各段预热装置进行热量传递，最终将热量传递给需要加热的各载体。
在使用中，燃烧室可与热交换器的高热段制造在一起，热交换器的预热段构成了燃烧后热二氧化碳气体管路的一部分。
从传热器8出来的气体降低了温度，经过除尘机的作用，去除了其中的灰份等颗粒物质，经过干燥和冷却，送入到气体分离提纯装置，将废气中的除二氧化碳外的其他气体排除，使二氧化碳的浓度达到99％以上。提纯后的二氧化碳气体在干冰机中，经过压缩、降温，实现固体化，经过包装后即可固体干冰储藏，并可作为商品干冰使用。二氧化碳降温及空分设备的制冷部分均可以使用余热回收的热量，采用溴化锂吸附方式实现制冷，实现能源高使用效率。
一个发电能力为20万千瓦规模的固体燃料发电燃烧机组，实际消耗的氧气量为每小时10万立方米(按标准状态计算)左右，每小时燃料折合标准煤约为50吨左右，每小时产生干冰为约100吨左右，燃烧能源利用率可达到90％以上，其中直接发电转化率将达到50％以上，二氧化碳的排放量在1％以下。
由于减少了氮气，使参与燃烧的气体体积和重量大幅度减少，可使引风机及各风管路体积大幅度减小和降低能源消耗，增加发电机组的有效功率，并减小相应的设备体积和安装空间要求，减少投资成本。即使二氧化碳完全排放，由于无氮气经历燃烧过程，减少了废气余热损失，提高了燃料热利用效率，也将减少10％以上的二氧化碳排放量。
实施例二将本发明的系统应用于燃烧城市垃圾。
城市垃圾经过干燥、筛选等一系列地处理后作为燃料，经过本系统的处理，实现能量的转换。本实施例具有显著的意义，既能改善城市卫生环境，又增加了能源的来源，在一定程度上缓解了能源紧张的形势。
本实施例其它内容与实施例一相。
实施例三如图3、4所示，本实施例的系统以液体为燃料，如食用油、重油、植物油。
供料装置由液体燃料提纯机4’、燃料库5’及送料机6’串接而成，送料机6’与燃烧室8相连。
本实施例其它内容与实施例一相同。
实施例四如图5、6所示，本实施例的系统以气体为燃料，如燃气。
供料装置由气体燃料库5”及送料机6”串接而成，送料机6”与燃烧室8相连。
本实施例其它内容与实施例一相同。
权利要求
1.富氧燃烧及传热系统，其特征是该系统包括供氧装置，用于制取氧气并向燃烧室输送；供料装置，用于处理燃料并向燃烧室输送；燃烧室，燃料燃烧产生高温气体；传热器，将燃烧室内产生的高温气体作用于需加热的载体，实现热传递；引风机，串接于传热器，为燃烧室内产生的高温气体流动提供动力。
2.根据权利要求1所述的富氧燃烧及传热系统，其特征在于燃烧室内产生的高温气体在引风机的作用下，依次经过传热器、除尘机；引风机与尾气处理装置相连。
3.根据权利要求2所述的富氧燃烧及传热系统，其特征在于尾气处理装置由二氧化碳压缩机与干冰机串接而成。
4.根据权利要求2所述的富氧燃烧及传热系统，其特征在于除尘机采用汽雾除尘机、电除尘机或袋式除尘机。
5.根据权利要求1所述的富氧燃烧及传热系统，其特征在于供氧装置由制氧机、氧气罐及氧气压缩机串接而成，氧气压缩机与燃烧室密封连通；制氧机制取的氧气浓度不小于50％。
6.根据权利要求1所述的富氧燃烧及传热系统，其特征在于供料装置由固体燃料粉机、燃料粉库及送粉机串接而成，送粉机与燃烧室相连通。
7.根据权利要求1所述的富氧燃烧及传热系统，其特征在于供料装置由液体燃料提纯机、燃料库及送料机串接而成，送料机与燃烧室相连通。
8.根据权利要求1所述的富氧燃烧及传热系统，其特征在于供料装置由气体燃料库及送料机串接而成，送料机与燃烧室相连通。
9.根据权利要求1所述的富氧燃烧及传热系统，其特征在于传热器内的高温气体与处于传热管内需加热的载体相向流动。
10.一种如权利要求1所述的富氧燃烧及传热系统的应用方法，其特征在于所述的系统应用于燃烧垃圾。
全文摘要
本发明属于热量成套设备技术领域，涉及一种富氧燃烧及传热系统，包括供氧装置，用于制取氧气并向燃烧室输送；供料装置，用于处理燃料并向燃烧室输送；燃烧室，燃料燃烧产生高温气体；传热器，将燃烧室内产生的高温气体作用于需加热的载体，实现热传递；引风机，串接于传热器，为燃烧室内产生的高温气体流动提供动力。本发明还公开了一种富氧燃烧及传热系统的应用方法，将该系统应用于燃烧垃圾。本发明的系统具有燃烧效率高、热量损失少、温室气体排放量低的优点。
文档编号F23K5/00GK101021328SQ20071006746
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月12日 优先权日2007年3月12日
发明者刘春 申请人:刘春