高效燃烧系统及方法与流程

本发明涉及燃料燃烧技术领域，尤其是涉及一种高效燃烧系统及方法。

背景技术：

随着我国国民经济日益增长，各行业用电量逐年增大，各电力行业如雨后春笋般迅猛发展。近年来，火电燃煤机组持续占据领导地位，在今后很长一段时间内不会发生明显变化。这些火电机组带给我们赖以生存的电能的同时，消耗了大量不可再生的煤炭资源。

化石燃料特别是煤炭的广泛应用造成大量的二氧化碳排放，在全球气候变暖的趋势下，减少二氧化碳排放被认为是必须采取的措施。在各种措施其中，一个大的分支在于进行二氧化碳的捕集以及捕集后的储存或再利用。这方面人们针对煤炭利用过程在广泛领域进行大量的研究，包括燃烧前脱碳、燃烧后脱碳和燃烧中脱碳，它们有各自的特点，但总体而言都存在增加系统的复杂性并提供运行成本和降低能源效率。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术的不足，提供一种实现低污染排放、并高效回收二氧化碳的高效燃烧系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高效燃烧系统，其包括气化炉机构、冷却机构、除尘机构、脱硫机构、过滤机构及分级燃烧机构，所述气化炉机构设置有气体出口，所述冷却机构通过管道与气化炉机构的气体出口连接，所述除尘机构与冷却机构通过管道连接，脱硫机构通过管道与除尘机构连接，所述过滤机构与脱硫机构通过管道连接，所述过滤机构通过第五连接管与分级燃烧机构连接，所述第五连接管分别设置在分级燃烧机构的不同高度，所述分级燃烧机构从上至下设置有多个燃烧腔，每个燃烧腔匹配设置有传热单元，所述分级燃烧机构一侧设置有第二氧气提供单元，所述第二氧气提供单元设置多个第六连接管，第六连接管匹配第五连接管设置。

一种高效燃烧系统，其包括如下步骤，

气化：供料侧向气化侧内提供煤粉，第一氧气提供单元向气化侧内提供纯氧或空气，完成对煤粉的气化工序，产生夹带粉尘的合成气；

冷却：通过冷却机构对夹带粉尘的合成气进行冷却，使得夹带粉尘的合成气的温度降低；

除尘：通过除尘机构对冷却后的夹带粉尘的合成气进行除尘处理，将夹带粉尘的合成气中的粉尘去除，得到除尘后的合成气；

脱硫：通过脱硫机构对除尘后的合成气进行脱硫处理，使得合成气中的硫组份被脱硫机构吸收，得到脱硫后的合成气；

过滤：通过过滤机构对脱硫后的合成气进行过滤处理，得到过滤后的合成气；；

燃烧：将过滤后的合成气通过管道送至分级燃烧机构内不同的燃烧腔内，完成对合成气的分级燃烧。

综上所述，本发明高效燃烧系统及方法通过在气化侧生产合成气，合成气进行中温脱硫和除尘，而不经过水洗过程，因此整个合成气生产和合成气进一步利用过程没有废水产生，同时利用第一氧气提供单元提供的氧气或空气对气化侧的煤粉进行气化，使得分级燃烧机构内的最终烟气包含高浓度的二氧化碳气体或将最终烟气中的氮化物产生量达到最低，使得煤炭在利用过程中排放污染物很少。

附图说明

图1为本发明高效燃烧系统的结构原理图；

图2为本发明高效燃烧系统另一实施例的结构原理图；

图3为本发明脱硫机构的结构原理图；

图4为本发明多级燃烧机构的结构原理图；

图5为本发明高效燃烧系统第三实施例的结构原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图4所示，本发明高效燃烧系统包括气化炉机构100、冷却机构200、除尘机构300、脱硫机构400、过滤机构500及分级燃烧机构600，所述气化炉机构100包括供料侧110、气化侧120及料柱侧130，所述供料侧110与气化侧120连通设置，所述供料侧110包括燃料提供单元111及第一氧气提供单元112，所述燃料提供单元111用于提供煤粉，所述第一氧气提供单元112用于提供氧气，所述燃料提供单元111设置有第一连接管1111，所述第一氧气提供单元112设置有至少两第二连接管1121，所述第二连接管1121分别设置在气化侧120的不同高度，其中一第二连接管1121设置在气化侧120的最底部，以提供煤粉及其他固体向上流动之动力，所述第一连接管1111匹配设置在第二连接管1121上方，以向气化侧120提供煤粉。

在其中一个实施例中，所述供料侧110还设置有石灰石提供单元113，所述石灰石提供单元113用于提供石灰石粉末，所述石灰石提供单元113设置有第三连接管1131，所述第三连接管1131与气化侧120连通设置，具体地，所述第三连接管1131与气化侧120的连接处略高于气化侧120的最底端，使得石灰石在气化侧最底端部处就开始进行分解，以提高石灰石在气化侧内的分解率，同时经分解后的石灰石随着气流上升与气化侧内煤粉中的硫组份反应，提高脱硫效果；即煤炭中的硫组份从固体物质中析出后与石灰石和石灰石分解出的氧化钙反应生成硫酸钙而将硫固化下来，由于大量的含钙质的固体循环而使脱硫效率远远高于煤炭在普通的流化床燃烧中的脱硫效果。

所述气化侧120上端部与料柱侧130上端部通过第四连接管140连通，所述第四连接管140为弧形构造，有利于降低流体流动阻力，所述第四连接管140一端与气化侧120上端部连接，所述第四连接管140另一端延伸至料柱侧130内一段距离，以引导流体在料柱侧130内部持续向下流动而增加固体分离效果；所述料柱侧130底端部连接有导料管150，所述导料管150一端与气化侧120下端部连通，所述导料管150斜向下设置，以将料柱侧130内的流体引导入气化侧120内后重新利用；由于导料管150倾斜向下的分方向与固体重力方向相同，因而固体流动会自然发生，而基本上不需要流动气体的帮助，如此固体在气化侧120和料柱侧130之间的循环会是按自然方式进行，而固体循环的启停和循环量的调节可则是通过设置在气化侧120底部和侧面的第二连接管的进风顺序和进风量来控制，另外，其中一第二连接管的高度高于导料管与气化侧连通处的高度，这样的设计，简化了燃烧系统的结构，也减少了操作的复杂性。

所述料柱侧130的上端部设置有气体出口(图未示)，所述冷却机构200通过管道与料柱侧130的气体出口连接，粉煤在与纯氧或空气中氧气作用下进行气化反应得到合成气，此时合成气中夹带粉尘，所述气体出口用于将料柱侧130内的合成气导出至冷却机构200内，所述冷却机构200为合成气冷却器，从气体出口出来的合成气进入到冷却机构200内后经过初步降温至300～500℃。

所述除尘机构300与冷却机构200通过管道连接，脱硫机构400通过管道与除尘机构300连接，所述过滤机构500与脱硫机构400通过管道连接，所述除尘机构300为中温除尘器，所述脱硫机构400为中温干式脱硫单元，所述除尘机构300将从冷却机构200出来的合成气进行粉尘捕集形成无尘的合成气，无尘的合成气进入脱硫机构400，合成气中的硫组份(以h2s和cos为主)在与脱硫机构400内连续循环的脱硫剂接触时被吸收，离开脱硫机构400的合成气进入过滤机构500将可能带出的脱硫剂粉末进行过滤，此时的合成气已经是低尘、低硫可燃气体，此气体流向下游的分级燃烧机构600。

具体地，所述中温除尘器为多孔过滤材料组成，夹带粉尘的合成气中的粉尘被多孔过滤材料阻挡，夹带粉尘的合成气穿过多孔过滤材料而成为无尘气体，中温除尘器在中等温度下工作，其温度高于合成气的露点温度，经过脱硫和除尘后的合成气进入分级燃烧机构600。

所述过滤机构500通过第五连接管510与分级燃烧机构600连接，所述第五连接管510分别设置在分级燃烧机构600的不同高度，所述分级燃烧机构600从上至下设置有多个燃烧腔610，每个燃烧腔610匹配设置有传热单元620，所述分级燃烧机构600一侧设置有第二氧气提供单元700，所述第二氧气提供单元700设置多个第六连接管710，第六连接管710匹配第五连接管510设置，以将合成气和氧气按不同比例输送至不同高度的燃烧腔610内，使得化学当量相等的氧气使最后的可燃气体组份燃尽，然后烟气被热回收和冷却，烟气可被排放或回收利用。

在其中一个实施例中，所述高效燃烧系统还包括燃气轮机800，燃气轮机800通过第七连接管810与过滤机构500连接，所述燃气轮机800通过第八连接管820与分级燃烧机构600的上端部连接；当第一氧气提供单元112提供纯氧给气化侧120时，过滤机构500通过第七连接管810将合成气的一部分送燃气轮机800，在燃气轮机800中合成气与纯氧进行燃烧，产生高二氧化碳浓度的尾气，为了控制燃气轮机800燃烧温度，燃气轮机800出口的尾气一部分进入到燃气轮机800内部循环与第七连接管810的合成气混合继续提供给燃气轮机800使用，燃气轮机800出口的尾气另一部分则通过第八连接管820进入到分级燃烧机构600内参与再燃烧和热回收，如上所述，分级燃烧机构600内最后一级燃烧调节氧气流量，使整体燃烧过程(包括燃气轮机800燃烧)采用的氧气与合成气的配比近于化学当量，使最终烟气流中剩余可燃组份最低，同时剩余氧气均最小，达到最优化燃烧效果。

具体地，所述燃气轮机800一侧设置有第三氧气提供单元900，燃气轮机800出口的尾气一部分进入到燃气轮机800内部循环与第三氧气提供单元900的氧气混合后作为燃烧气体，再配合第七连接管810的合成气继续提供给燃气轮机800使用。

在其中一个实施例中，所述脱硫机构400包括脱硫反应器410及脱硫剂再生反应器420，所述过滤机构500通过管道与脱硫反应器410连接，所述脱硫反应器410与脱硫剂再生反应器420通过管道连接，所述脱硫反应器410内放置有固体颗粒状脱硫剂，在脱硫反应器410中，从过滤机构500内出来的合成气夹带脱硫剂上升，在此过程中，合成气中的h2s和cos硫组份与脱硫剂接触而被脱硫剂吸收脱除，在脱硫反应器410顶部，脱硫后的合成气与脱硫剂分离后通过管道离开脱硫反应器410，此时合成气中仅含有剩余的很低含量硫组份(总硫含量在5～10ppmv)，吸收了硫组份的脱硫剂在与合成气分离后进入脱硫剂再生反应器420，在脱硫剂再生反应器420中，通过管道注入氧气或空气与脱硫剂接触，使脱硫剂中的硫组份氧化成为so2，从而使得脱硫剂得到再生，再生后的脱硫剂从脱硫剂再生反应器420底部可循环地回到脱硫反应器410的底部，再次与合成气接触后对合成气进行脱硫处理；从脱硫剂再生反应器420再生出来的so2气体送至外部硫回收单元，硫回收单元可生产硫磺、硫酸等，也可通过石灰石吸收固化硫组份。

在其中一个实施例中，所述除尘机构300通过第九连接管310与料柱侧130连接，从除尘机构300收集的含碳飞灰送回至气化炉机构100参加局部高温燃烧，并使部分熔融飞灰与气化炉机构100内的循环颗粒团聚以增大飞灰颗粒粒度，经团聚的飞灰颗粒与气化炉机构100内的粗灰一起从气化炉机构100底部排出。

具体地，如图5所示，所述气化炉机构100一侧通过管道连接有飞灰燃烧器320，除尘机构300通过第九连接管310连接至飞灰燃烧器320，第一氧气提供单元112通过管道与飞灰燃烧器320连接，以向飞灰燃烧器320提供氧气，从除尘机构300收集的含碳飞灰可先输送至飞灰燃烧器320与氧气燃烧后再通过管道进入到气化炉机构100内；其中，飞灰燃烧器为圆柱筒状，飞灰和氧气分别进入筒体端头和侧面，由于飞灰本身具有足够高的温度，在遇到氧气混合后，直接开始燃烧，产生高温；氧气和燃烧产生的烟气快速夹带着熔融飞灰颗粒进入气化炉机构100内并与气化炉机构100内的循环颗粒撞击、粘接和冷却固化。

在分级燃烧机构600的多个燃烧腔610中，合成气与氧气分多级进入到燃烧腔610内进行燃烧，每个燃烧腔610中采用不同的合成气与氧气的比例，燃烧腔610之间有传热单元620吸收燃烧腔610内燃烧产生的热量；在第一级燃烧腔610中，第一级合成气与第一级氧气进行燃烧，第一级燃烧腔610中采用足够多的过剩氧气，第一级燃烧腔610内燃烧的烟气温度在1000℃以上，合成气在第一级燃烧腔610内燃烧后，产生的烟气经过第一级传热单元620后温度稍有降低，但不使烟气温度太低，如在800℃以上；然后，在第二级燃烧腔610中，合成气加入到第一级燃烧产生的烟气当中，第一级燃烧剩余的氧气与第二级燃烧腔610内的合成气反应放热，使烟气温度升高，第二级换热器将烟气温度降低至800℃；第二级燃烧腔610内所加的合成气量是足以消耗第一级燃烧腔610产生的烟气中所剩的氧气，并在此基础上稍微过量加入合成气，使烟气气氛从氧化性气氛而变成为还原性气氛，而在此还原性气氛下，原来可能在第一级燃烧腔610内生成的氮化物则被过剩量的合成气中的h2、co或nh3等还原成氮气。

烟气被第二级传热单元620冷却后进入第三级燃烧腔610内，在第三级燃烧腔610中，氧气的配比又一次比燃烧合成气当量氧气高些，使得燃烧后的烟气气氛成为氧化性气氛；第三级传热单元620将烟气温度降低到800℃，如此将合成气及氧气分多级进入到分级燃烧机构600内实现多级燃烧，在最后一级燃烧腔610的燃烧中，先加入了合成气使烟气处于微弱的还原性气氛下，然后再根据烟气中合成气的剩余量，添加经过调节的氧气流量，所述氧气流量的输入信号通过在线分析进行控制，在线分析仪主要用于分析烟气组份中的氧气的浓度和一氧化碳的浓度，一氧化碳的浓度用于表征烟气中的还原性气氛的强弱，氧气浓度则代表氧化性气氛的强弱。

在具体使用过程中，第一氧气提供单元112提供纯氧后，煤粉与纯氧在气化侧120混合气化后得到含氮气浓度很低的合成气时，在分级燃烧机构600的最后一级燃烧腔610中对氧气流量进行控制，目的是使最终烟气中的o2浓度最低，使得最终烟气中的o2小于100～1000ppmv以内，同时也不让合成气中的可燃组份过份剩余，co和h2等在最终烟气中的总浓度小于0.5％，如此得到的最终烟气中二氧化碳浓度在97～99％或更高，这一最终烟气经进一步的冷却、冷凝、干燥和必要的净化处理可得到高纯度的二氧化碳气体，而且，用于气化的煤炭中的碳组份几乎全部进入最终的高纯度二氧化碳气流中，碳捕集率高。

由于是无尘合成气燃烧，而且烟气温度，都维持在适中的范围内，产生的水蒸汽可为高参数的水蒸汽如超临界或超超临界，这样有利于提高整体的能源利益效率。

而第一氧气提供单元112提供空气对煤粉进行气化时，无尘合成气采用类似上述在分级燃烧机构600的分级燃烧方式，在分级燃烧机构600内的最后一级燃烧腔610内燃烧时，稍稍氧气或空气过剩，保证分级燃烧机构600内最终烟气中几乎没有可燃气体组份，由于在燃烧过程中的氧化性气氛与还原性气氛的交叉变化使最终烟气中的氮化物浓度低，该最终烟气在冷却热回收后放空。

在有燃气轮机800工作时，一部分合成气进入到燃气轮机800的燃烧室，第三氧气提供单元900提供的纯氧与与从燃气轮机800出口而被压缩机加压循环来的尾气混合后也一同进入燃烧室，合成气与氧气燃烧后产生的高温烟气推动燃气轮机800运作，燃气轮机800推动发电机发电；同时，燃气轮机800出口的低压尾气一部分经降温后循环至燃气轮机800的燃烧室入口与纯氧混合作为燃烧温度控制之用，另一部分的尾气则通过管道送至多级分级燃烧机构600的上端部。

另外，合成气也可用在锅炉燃料生产水蒸汽，采用多级燃烧方式分别为锅炉提供热能，整体燃烧过程所需的氧气以燃烧合成气所需当量为基础，保证氧气量正好是等于燃烧合成气所需当量值或燃烧合成气后仅剩微量氧气。

根据本发明高效燃烧系统，本发明提供一种高效燃烧方法，该高效燃烧方法中涉及的气化炉机构100、冷却机构200、除尘机构300、脱硫机构400、过滤机构500及分级燃烧机构600与上述高效燃烧系统实施例阐述的技术特征相同，并能产生相同的技术效果。本发明高效燃烧方法，通过在气化侧120生产合成气，合成气进行中温脱硫和除尘，而不经过水洗过程，因此整个合成气生产和合成气进一步利用过程没有废水产生，利用第一氧气提供单元112提供的氧气或空气对气化侧120的煤粉进行气化，使得分级燃烧机构600内的最终烟气包含高浓度的二氧化碳气体或将最终烟气中的氮化物产生量达到最低。

本发明一种高效燃烧方法，包括如下步骤：

气化：供料侧110向气化侧120内提供煤粉，第一氧气提供单元112向气化侧120内提供纯氧或空气，在高温下完成对煤粉的气化工序，产生夹带粉尘的合成气；固体粉料如煤粉灰分在气化侧和料柱侧之间实现连续高速循环。

具体地，当第一氧气提供单元112提供纯氧对煤粉进行气化时，得到中热值合成气，此合成气在分级燃烧机构600内完成多级燃烧后，最终烟气中的主要化学组份为二氧化碳和水蒸汽，将烟气冷却、冷凝后可得到高浓度的二氧化碳气体，该高浓度的二氧化碳气体气体中仅含有极少量的硫化物和氮化物等，根据需要在进一步净化、加压后可向外输送作为地下储存或回收油之用。

当第一氧气提供单元112提供空气对煤粉进行气化时，气化得到低热值合成气，在脱硫和除尘后可作为工业合成气使用，此时合成气在分级燃烧机构600内进行分级燃烧时，由于没有高温点，且交叉的氧化性气氛、还原性气氛促进合成气中氨气与氮氧化物的中和反应(nh3+nox＝n2+h2o)，导致最终烟气中含有的氮化物浓度低，同时由于所用空气过剩空气较小，故从分级燃烧机构600内排放的烟气量较小。

冷却：通过冷却机构200对夹带粉尘的合成气进行冷却，使得夹带粉尘的合成气的温度降至300～500℃，以避免过高温度的合成气进入到后续工序影响后续装置的使用寿命及使用功能。

除尘：通过除尘机构300对冷却后的夹带粉尘的合成气进行除尘处理，将夹带粉尘的合成气中的粉尘去除，得到除尘后的合成气；

脱硫：通过脱硫机构400对除尘后的合成气进行脱硫处理，使得合成气中的硫组份被脱硫机构400吸收，得到脱硫后的合成气。

过滤：通过过滤机构500对脱硫后的合成气进行过滤处理，得到过滤后的合成气；具体地，离开脱硫机构400的脱硫后的合成气可能带出的脱硫剂粉末，通过过滤机构500将脱硫剂粉末进行过滤，从而得到过滤后的合成气。

燃烧：将过滤后的合成气通过管道送至分级燃烧机构600内不同的燃烧腔610内，完成对合成气的分级燃烧，利用第一氧气提供单元112提供的氧气或空气对气化侧120的煤粉进行气化，使得分级燃烧机构600内的最终烟气包含高浓度的二氧化碳气体或将最终烟气中的氮化物产生量达到最低。

在其中一个实施例中，所述步骤除尘：通过除尘机构300对冷却后的夹带粉尘的合成气进行除尘处理，将夹带粉尘的合成气中的粉尘去除，得到除尘后的合成气之后还包括如下步骤：

聚合：通过第九连接管310将除尘机构300内收集的含碳飞灰送回至气化炉机构100进行燃烧，并使部分熔融飞灰与气化炉机构100内的循环的飞灰颗粒团聚以增大飞灰颗粒粒度，经团聚的飞灰颗粒与气化炉机构100内的粗灰一起从气化炉机构100底部排出；通过将收集的飞灰送回气化炉机构100再次燃烧，从而将未转化的碳能量重新回收利用，使整个气化炉机构的碳转化率可接近100％。

在其中一个实施例中，所述步骤除尘：通过除尘机构300对冷却后的夹带粉尘的合成气进行除尘处理，将夹带粉尘的合成气中的粉尘去除，得到除尘后的合成气之后还包括如下步骤：

聚合：通过第九连接管310将除尘机构300内收集的含碳飞灰输送至飞灰燃烧器320，在与氧气燃烧后送回至气化炉机构100内，并使部分熔融飞灰与气化炉机构100内的循环的颗粒粘接团聚并被冷却而固化下来，以增大飞灰颗粒粒度，经团聚的飞灰颗粒与气化炉机构100内的粗灰一起从气化炉机构100底部排出。

在其中一个实施例中，所述步骤燃烧：将过滤后的合成气通过管道送至分级燃烧机构600内不同的燃烧腔610内，完成对合成气的分级燃烧的方法包括如下步骤：

s1、第一级燃烧：将过滤机构500出来的合成气总量的x1进入到分级燃烧机构600的第一级燃烧腔610内，从第二氧气提供单元700提供氧气总量的y1进入到分级燃烧机构600的第一级燃烧腔610内，完成对合成气的第一级燃烧；其中，x1＜y1，具体地，x1可取值为50％，y1可取值为75％，合成气总量与氧气总量的配比趋近于化学当量，使分级燃烧机构600内最终烟气流中剩余可燃组份较低，同时剩余氧气均较小；第一级燃烧腔610中采用足够多的过剩氧气，第一级燃烧腔610内燃烧的烟气温度在1000℃以上，合成气在第一级燃烧腔610内燃烧后，产生的烟气经过第一级传热单元620后温度稍有降低，但不使烟气温度太低，经过第一级传热单元620后的烟气温度保持在800℃以上。

s2、第二级燃烧：将合成气总量的x2进入到分级燃烧机构600的第二级燃烧腔610内，第一级燃烧腔610内燃烧剩余的氧气与第二级燃烧腔610合成气反应放热，使烟气温度升高，第二级传热单元620将烟气温度降低至800℃；其中，x2可取值为35％，x1+x2＞y1，即第二级燃烧腔610内所加合成气量足以消耗第一级燃烧腔610内燃烧后烟气中所剩的氧气，并在此基础上稍微过量加入合成气，使烟气气氛从氧化性气氛而变成为还原性气氛，而在此还原性气氛下，原来可能在第一级燃烧腔610生成的氮化物则被过量的合成气中h2、co或nh3等还原成氮气。

s3、第三级燃烧：将第二氧气提供单元700提供氧气总量的y2进入到分级燃烧机构600的第三级燃烧腔610内，完成对合成气的第三级燃烧；其中，y2可取值为15％，y1+y2＞x1+x2，即在第三级燃烧腔610中，氧气的配比比燃烧合成气当量的氧气配比高些，使烟气成为氧化性气氛；第三级传热单元620将烟气温度降低到800℃。

s4、第四级燃烧：根据需要交错向分级燃烧机构600的燃烧腔610内提供合成气总量的x3、氧气总量y3，实现对合成气的多级燃烧；其中，y1+y2+y3＝x1+x2+x3，具体地，x3＝10％，y3＝5％。

s5、最后一级燃烧：先加入合成气总量的x4进入到分级燃烧机构600的燃烧腔610中，使分级燃烧机构600内的烟气气氛变成微弱的还原性气氛，然后再根据分级燃烧机构600内烟气中合成气的剩余量，添加第二氧气提供单元700提供氧气总量的y4进入到分级燃烧机构600的燃烧腔610中，其中，x4可取值为5％，y4可取值为4.9％～5％，y1+y2+y3+y4≤x1+x2+x3+x4。

在纯氧气化得到含氮气浓度很低的合成气时，最后一级燃烧的氧气控制，目的是使分级燃烧机构600内最终烟气中的o2浓度最低，o2浓度在小于100～1000ppmv以内，同时也不让合成气中可燃组份过份剩余，co和h2等在最终烟气中的总浓度小于0.5％，如此得到的最终烟气中二氧化碳浓度在97～99％或更高，这一最终烟气经进一步的冷却、冷凝、干燥和必要的净化处理可得到高纯度的二氧化碳气体，而且，用于气化的煤炭中的碳组份几乎全部进入最终的高纯度二氧化碳气流中，碳捕集率高；同时，含氮气浓度很低的合成气燃烧过程发热可用于产生高品质、高参数的水蒸汽，送至外部蒸汽轮机进行高效发电。

在采用空气气化煤粉得到合成气时，无尘合成气在最后一级燃烧时，稍稍氧气或空气过剩，保证分级燃烧机构600内最终烟气中几乎没有可燃气体组份，由于在燃烧过程中的氧化性气氛与还原性气氛的交叉变化使最终烟气中的氮化物浓度低，该最终烟气在冷却热回收后放空；同时，采用空气气化煤粉得到洁净合成气可用于多种工业燃气需要，包括用于生产其它工业生产过程需要的水蒸汽。

综上所述，本发明高效燃烧系统及方法通过在气化侧120生产合成气，合成气进行中温脱硫和除尘，而不经过水洗过程，因此整个合成气生产和合成气进一步利用过程没有废水产生，同时利用第一氧气提供单元112提供的氧气或空气对气化侧120的煤粉进行气化，使得分级燃烧机构600内的最终烟气包含高浓度的二氧化碳气体或将最终烟气中的氮化物产生量达到最低，使得煤炭在利用过程中排放污染物很少。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。