一种高热值煤多工步节能燃烧装置和方法
【专利摘要】一种高热值煤多工步节能燃烧方法：包括第一燃烧阶段，该阶段将80目以上煤粉，连同第一混合气体通过鼓风机送入煤粉燃烧器，其中第一混合气体包括体积含量为60%-70%的混合煤气和30%-40%的空气，第二燃烧阶段：通过第二鼓风机吹入第二混合气体，第二混合气体种含有10%-20%的混合煤气，10%的水蒸气和70%-80%的空气，第三燃烧阶段：通过第三鼓风机吹入第三混合气体，含有10%的水蒸气和90%的空气，第四燃烧阶段：通过第四鼓风机吹入第四气体，第四气体为空气，在第四燃烧阶段，其中第四气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的25%。
【专利说明】一种高热值煤多工步节能燃烧装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高热值煤燃烧装置和方法，是一种高热值煤多工步节能燃烧方法装置和方法。
【背景技术】
[0002]现有煤粉燃烧器效率较低，燃烧效率最高仅能达到70%左右，随燃烧器使用时间长，燃烧条件恶化，燃烧效率会进一步降低。
[0003]同时，对于采用对于采用高热值的煤炭作为燃料来进行生产的情况下，高热值煤粉燃烧温度高，燃烧过程快，燃料得不到完全利用。燃烧排放方面达不到国家环保要求，严重污染环境。为了提高燃煤特别是高热值燃煤的燃烧热效率，大大降低烟尘和有害气体的排放量，近年来，研究发展了各种燃烧新方法。
[0004]申请号为200810126070的发明专利申请公开了一种燃煤锅炉节能方法，该节能方法包括步骤:从锅炉的分汽缸引入蒸汽，并将引入的蒸汽通入锅炉的过热器中，使蒸汽成为500-800°C的干燥蒸汽；将干燥蒸汽通入设置在锅炉的送风室内的多个喷杆内；使干燥蒸汽从所述喷杆的小孔喷出，与燃煤层充分混合燃烧。该发明的节能方法提高了煤炭的燃烧效率，可以达到节能增效的效益。但是该方法并不适于高热值煤粉的高效燃烧。
【发明内容】
[0005]本发明公开一种高热值煤多工步节能燃烧装置和方法。该方法和装置可以有效提高燃烧热效率，将高热值燃料充分燃烧，既提高了燃料的利用率，又降低了燃烧过程中的排放。本发明采用下列技术方案:
一种高热值煤多工步节能燃烧方法，其特征在于下列步骤:包括第一燃烧阶段，该阶段将80目以上煤粉,连同第一混合气体通过鼓风机送入煤粉燃烧器,其中第一混合气体包括体积含量为60%-70%的混合煤气和30%-40%的空气，其中混合煤气中空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的混合气体，其中混合气体温度为250_280°C ;第二燃烧阶段:通过第二鼓风机吹入第二混合气体，第二混合气体种含有10%-20%的混合煤气，10%的水蒸气和70%-80%的空气，其中第二混合气体种空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的；第三燃烧阶段:通过第三鼓风机吹入第三混合气体，含有10%的水蒸气和和90%的空气，第三混合气体温度为800-900°C ;第四燃烧阶段:通过第四鼓风机吹入第四气体，第四气体为空气。
[0006]一种高热值煤多工步节能燃烧方法，在第一燃烧阶段，其中第一混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的40%，在第一燃烧阶段，火焰温度为850-950 O。
[0007]—种高热值煤多工步节能燃烧方法，在第二燃烧阶段，其中第二混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的20%，在第二燃烧阶段，火焰温度为900-1000°C。[0008]一种高热值煤多工步节能燃烧方法，在第三燃烧阶段，其中第三混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的15%，在第三燃烧阶段，火焰温度为850-950 O。
[0009]一种高热值煤多工步节能燃烧装置，包括燃烧室壳体和燃烧器，其中燃烧器包括点火口、第一鼓风口、第二鼓风口和第三鼓风口和第四鼓风口，其中每个鼓风口均设有旋流器。
[0010]一种高热值煤多工步节能燃烧装置，每个鼓风口包括由主机控制的阀门。
[0011]本发明的优点是:
(I)本发明通过吹入混合气体，燃烧室内燃烧充分，能源利用率高。
[0012](2)本发明由于火焰温度低，同时燃烧完全，氮化物、硫化物等有害气体排放大幅减少。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明燃烧方法流程示意图。
[0014]图2为本发明燃烧器结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]图1为本发明燃烧过程示意图。
[0016]本发明使用高热值煤粉作为燃料，热值大约为3500-4000卡。在燃烧第一阶段首先将雾化后的煤粉(细度> 80目)，通过第一鼓风机送入煤粉燃烧器的挥发燃烧阶段，第一鼓风机同时吹入体积含量为60%-70%的混合煤气(空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的混合气体)和30%-40%的空气的250-280°C的混合气体，混合气体在燃烧室内燃烧，此时煤粉中易挥发成分迅速挥发，与混合煤气中的可燃气体以及氧气成分共同燃烧，此时挥发燃烧室主要是一氧化碳和氢气以及甲烷气体进行燃烧。燃烧火焰温度大概在850-950 O。
[0017]在第一阶段，第一混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的40%，所供应氧气一方面燃烧煤挥发性物质，一方面与固体碳发生反应，生成可燃性气体。
[0018]随着燃烧进程的继续，在第一鼓风机持续鼓风作用下，第二阶段燃烧产物进入了固态燃烧阶段，在固态燃烧阶段内，第二鼓风机吹入体积含量为10%-20%的混合煤气(空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的混合气体)，10%的水蒸气和70%_80%的空气的混合气体，在高温作用下，此时水蒸气和空气与第一阶段燃烧产物反应产生一氧化碳、氢气、甲烷等气体，混合气体迅速燃烧，此时燃烧室内火焰温度为900-1000°C。
[0019]在第二燃烧阶段，其中第二混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的20%。
[0020]随着燃烧进程的继续，第二阶段燃烧产物进入了第三燃烧阶段，在第三燃烧阶段内，第三鼓风机吹入体积含量为20%的水蒸气和80%的空气的混合气体，混合气体温度为800-900°C。由于前两个阶段中，煤粉中挥发性成分已经耗尽，并且有部分固态碳已经生成了可燃性气体燃烧，因此再次阶段吹入800-900°C的高温水蒸气与空气混合气体。一方面，水蒸气与固态碳继续反应，生成一氧化碳、甲烷和少量氢气；同时，部分固态碳直接在炉体内直接燃烧；在此阶段，燃烧室内火焰温度为850-950°C。
[0021]在第三燃烧阶段，其中第三混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的15%。
[0022]燃烧继续进行，第三阶段燃烧产物进入了第四燃烧阶段，在第四燃烧阶段内，第四鼓风机吹入空气。由于前三个阶段中，大部分固态碳已经生成了可燃性气体燃烧，再适量吹入空气，对残余固态碳和可燃性气体进行燃烧。在此阶段，燃烧室内火焰温度为850-900°C。
[0023]在第四燃烧阶段，其中第三混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的25%。在此阶段，燃烧室内火焰温度为900°C。
[0024] 申请人:利用本发明方法对热值3500-4000卡的煤粉进行了实验，实验情况如下: 实施例一
本实施例中，选用了热值为3500卡的煤粉。进行了下列实验。
[0025]在燃烧第一阶段首先将雾化后的煤粉(细度为90目)，通过第一鼓风机送入煤粉燃烧器，第一鼓风机同时吹入体积含量为60%的混合煤气(空气煤气体积比为50%,水煤气体积比为50%的混合气体)和40%的空气的250°C的第一混合气体，其中第一混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的40%，第一混合气体在燃烧室内燃烧。传感器测得燃烧火焰温度大概在950°C。随着燃烧进程的继续，在第一鼓风机持续鼓风作用下，第一阶段燃烧产物进入了固态燃烧阶段，在固态燃烧阶段内，第二鼓风机吹入体积含量为20%的混合煤气(空气煤气体积比为50%，水煤气体积比为50%的混合气体)，10%的水蒸气和70%的空气的第二混合气体，其中第二混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的20%传，感器测得燃烧火焰温度大概在950°C。随着燃烧进程的继续，第二阶段燃烧产物进入了第三燃烧阶段，在第三燃烧阶段内，第三鼓风机吹入体积含量为10%的水蒸气和90%的空气的第三混合气体，其中第三混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的15%，混合气体温度为800-900°C，传感器测得燃烧火焰温度大概在900°C。随着燃烧进程的继续，第三阶段燃烧产物进入了第四燃烧阶段，在第四燃烧阶段内，第四鼓风机吹入空气，混合气体温度为800-900°C，其中第一混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的25%，传感器测得燃烧火焰温度大概在900°C。
[0026]实验后，取煤渣进行检测。检测发现，此时煤渣中碳含量小于0.01%，基本实现了煤炭的完全燃烧。
[0027]实验过程中检测氮氧化物浓度，排放尾气氮氧化物浓度为lOppm。
[0028]对比例2
本实施例中，选用了热值为3500卡的煤粉。进行了下列实验。
[0029]在燃烧第一阶段首先将雾化后的煤粉(细度为90目)，通过第一鼓风机送入煤粉燃烧器，各鼓风机按照供氧的比例，按照四个步骤吹入空气。
[0030]实验后，取煤渣进行检测。检测发现，此时煤渣中碳含量为2%，基本基本实现了煤炭的完全燃烧。
[0031]实验过程中，热电偶显示燃烧温度在1250_1300°C。
[0032]实验过程中检测氮氧化物浓度，排放尾气氮氧化物浓度为280ppm。
[0033]实施例三
本实施例中，选用了热值为40000卡的煤粉。进行了下列实验。[0034]在燃烧第一阶段首先将雾化后的煤粉(细度为90目)，通过第一鼓风机送入煤粉燃烧器，第一鼓风机同时吹入体积含量为70%的混合煤气(空气煤气体积比为50%,水煤气体积比为50%的混合气体)和30%的空气的280°C的第一混合气体，其中第一混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的40%，第一混合气体在燃烧室内燃烧。传感器测得燃烧火焰温度大概在980°C。随着燃烧进程的继续，在第一鼓风机持续鼓风作用下，第一阶段燃烧产物进入了固态燃烧阶段，在固态燃烧阶段内，第二鼓风机吹入体积含量为20%的混合煤气(空气煤气体积比为50%，水煤气体积比为50%的混合气体)，10%的水蒸气和70%的空气的第二混合气体，其中第二混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的20%传，感器测得燃烧火焰温度大概在940°C。随着燃烧进程的继续，第二阶段燃烧产物进入了第三燃烧阶段，在第三燃烧阶段内，第三鼓风机吹入体积含量为10%的水蒸气和90%的空气的第三混合气体，其中第三混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的15%，混合气体温度为800-900°C，传感器测得燃烧火焰温度大概在950°C。随着燃烧进程的继续，第三阶段燃烧产物进入了第四燃烧阶段，在第四燃烧阶段内，第四鼓风机吹入空气，混合气体温度为800-900°C，其中第一混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的25%，传感器测得燃烧火焰温度大概在900°C。
[0035]实验后，取煤渣进行检测。检测发现，此时煤渣中碳含量小于0.01%，基本实现了煤炭的完全燃烧。
[0036]实验过程中检测氮氧化物浓度，排放尾气氮氧化物浓度为14ppm。
[0037]对比例四
本实施例中，选用了热值为40000卡的煤粉。进行了下列实验。
[0038]在燃烧第一阶段首先将雾化后的煤粉(细度为90目)，通过第一鼓风机送入煤粉燃烧器，各鼓风机按照供氧的比例，按照四个步骤吹入空气。
[0039]实验后，取煤渣进行检测。检测发现，此时煤渣中碳含量为2%，基本基本实现了煤炭的完全燃烧。
[0040]实验过程中，热电偶显示燃烧温度在1250_12800°C。
[0041]实验过程中检测氮氧化物浓度，排放尾气氮氧化物浓度为300ppm。
[0042]上述实验结果对比如下
【权利要求】
1.一种高热值煤多工步节能燃烧方法，其特征在于下列步骤:包括第一燃烧阶段，该阶段将80目以上煤粉,连同第一混合气体通过鼓风机送入煤粉燃烧器,其中第一混合气体包括体积含量为60%-70%的混合煤气和30%-40%的空气，其中混合煤气中空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的混合气体，其中第一混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的40%，其中第一混合气体温度为250-280°C ;第二燃烧阶段:通过第二鼓风机吹入第二混合气体，第二混合气体种含有10%-20%的混合煤气，10%的水蒸气和70%-80%的空气，其中第二混合气体中空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的，在第二燃烧阶段，其中第二混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的20% ;第三燃烧阶段:通过第三鼓风机吹入第三混合气体，含有10%的水蒸气和和90%的空气，在第三燃烧阶段，其中第三混合气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的15%，第三混合气体温度为800-900°C ;第四燃烧阶段:通过第四鼓风机吹入第四气体，第四气体为空气，在第四燃烧阶段，其中第四气体所供应的氧气为按照通入煤粉完全燃烧计算所需氧气的25%。
2.如权利要求1的高热值煤多工步节能燃烧方法，其特征在于，在第一燃烧阶段，在第一燃烧阶段，火焰温度为850-950°C。
3.如权利要求1的高热值煤多工步节能燃烧方法，其特征在于，在第二燃烧阶段，火焰温度为 900-1000°C。
4.如权利要求1的高热值煤多工步节能燃烧方法，其特征在于，在第三燃烧阶段，火焰温度为 850-950°C。
5.如权利要求1的高热值煤多工步节能燃烧方法，其特征在于，在第四燃烧阶段，火焰温度为900°C。
6.一种高热值煤多工步节能燃烧方法，包括燃烧室壳体和燃烧器，其中燃烧器包括点火口、第一鼓风口、第二鼓风口和第三鼓风口和第四鼓风口，其中每个鼓风口均设有旋流器。
7.如权利要求6的高热值煤多工步节能燃烧方法，每个鼓风口包括由主机控制的阀门。
【文档编号】F23C7/00GK103591601SQ201310360019
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】贾晓玲, 曲维龙 申请人:陕西胜慧源信息科技有限公司