专利名称：燃煤或燃柴设备用汽化式强化燃烧方法
技术领域：
本发明涉及利用燃煤或燃柴设备进行燃烧的方法，特别是涉及利用燃煤或燃柴设备进行汽化式强化燃烧的方法。
目前，燃烧设备所采用的燃烧方法是向燃烧室内供入燃煤并通入空气，在点燃的状态下燃煤在空气中氧气的作用下进行自然燃烧。但是与液态燃料相比，上述燃烧有三个缺陷1.固体煤在炉子的高温作用下进行干燥后，温度增高放出挥发分，所放出的挥发分立即在煤的周围点燃。这时由于焦炭被挥发分包围，炉子中的氧和中间活性产物接触不到焦炭表面;2.当炽热焦炭与氧接触时，在焦炭表面进行气化，产生一氧化碳和二氧化碳形成一层燃烧产物的保护膜，又阻挡了周围的氧气与煤迅速接触;3.燃煤在燃烧过程中，外表面渐渐形成一定厚度的灰壳，此层灰壳也严重阻碍着氧气与里面可燃成分的接触，这对于燃煤燃烧过程迅速而顺利进行是很不利的，并且燃料也很难燃烧完全。
这样，一方面造成能源大量浪费;另一方面，由于燃煤燃烧不完全而造成严重的环境污染。
为了减小燃烧热损失，以往采用的方法是增大燃煤与空气的接触面积和/或增大燃烧空气中的含氧量。通常，增大燃煤与空气的接触面积的方法是将燃煤碾成煤粉或利用抛煤机向燃烧室内供应燃煤，而增加空气含氧量的方法通常是向燃烧室内供给氧气。上述第一种方法的缺陷是增加了排烟中的含尘量，从而加重了对环境产生的污染。而第二种方法的缺陷是增加了生产成本。
而燃柴设备具有与上述燃煤设备类似的燃烧过程和缺陷。
本发明的目的是为燃煤或燃柴设备提供一种汽化式强化燃烧方法，通过降低燃烧热损失来达到提高热效率和减小环境的目的。
具体过程是，向燃烧的燃烧室中加入分布均匀适量的雾化水，一定量的雾化水与830℃以上高温碳反应
由于氢在高温氧存在的条件下自燃烧，产生微炸，使燃烧反应由缓慢的表面反应转化为迅速的空间反应，可大大地加速燃烧过程，同时，使灰层里的可燃成份与空气迅速接触，促使燃料燃烧完全。
众所周知，燃煤设备的燃烧热损失主要包括机械不完全燃烧热损失、化学不完全燃烧热损失、排烟热损失、燃烧室表面散热损失和灰渣物理热损失。
煤是一种复杂的混合物，其燃烧过程是复杂的物理，化学过程。煤中含有大量的无机盐，即使是颗粒很细的煤粉，相对单个分子来说，仍然是相当大的。煤的燃烧，无论是块煤还是煤粉，都是在其表面进行燃烧。在燃烧过程中，煤中的无机盐在燃烧表面形成了阻碍燃烧的壳层，使内部的可燃物质难以与外部的空气反应，进行燃烧，使煤燃烧不完全。而机械不完全燃烧热损失主要是由上述原因造成的。
除了固态的煤，在燃烧室内还有可燃气体CO、H2和CH4等。上述可燃气体的燃烧完全程度，取决于它们和氧分子碰撞的次数多少和动量大小。在燃烧室内过氧的情况下，局部温度的高低决定了化学不完全燃烧热损失的多少。
燃烧室排放的烟气一般具有很高的温度，这些温度较高的烟气排出燃烧室就产生了排烟热损失。而排烟热，损失的大小取决于排烟温度和过剩空气系数。排烟温度愈高、排烟过剩空气数愈大，排烟热损失也愈大。
根据燃烧理论，排烟温度不由进入燃烧室内的气体温度决定。在排烟温度不变的前提下，提高进入燃烧室的空气焓值，就能降低排烟热损失。排烟过剩空气系数和排烟中三原子气体含量有关，排烟中三原子气体含量越高，排烟过剩空气系数越低。由上述可知，降低排烟过剩空气系数，必然降低排烟热损失。
另外，由于燃烧室在燃烧情况下，内部温度很高，而燃烧室壁的绝热程度有一定限度，总有一部分热量通过燃烧室壁表面散失到周围空气中去，造成散热损失，也叫废热。
燃柴燃烧的反应机理和热损失与燃煤燃烧情况是基本相同的。
根据以上理论和分析，本发明提供了一种燃煤或燃柴设备用汽化式强化燃烧方法，它是能通过在现有的燃煤或燃柴燃烧设备上，安装一套辅助系统，利用燃烧室产生的废热，将该系统中的水汽化，必要时还可采用超声波雾化器。然后将占燃煤或燃柴重量1.6至2.4%、温度大约80℃的汽化水在该辅助系统中与空气均匀混合，再将该混合气体供入燃烧室，使燃烧室内增加微量的水分子。而水分子与燃烧室内的碳在高温下发生如下反应
上式中生成的氢气在点燃条件下与830℃高温空气中氧气发生剧烈反应，即2H2+O2＝2H2O-(2)产生微炸爆燃，从而加速了燃烧反应，同时，破坏了无机盐阻燃壳，使燃烧室内可燃物质燃烧反应增加，使机械不完全燃烧热损失降低。
虽然上述(1)、(2)式中的反应中化学能变化都很剧烈，但因反应区域不同，(2)式中的反应使燃烧室，内局部气体分子动能增加，温度升高，使气体不完全燃烧热损失下降。另外，根据上述(1)和(2)式可知，进入燃烧室内的水分子数量和烟道中排出的水分子数量相等。而根据能量守恒定律，水分子化学能没有变化。所以，又降低了化学不完全燃烧热损失。
同时，在应用上述辅助系统的情况下，能使进入燃烧室内的水分子动能大于排烟中水分子的动能。又能保证排烟温度基本保持不变。另外，由于可燃气体燃烧更充分，使排烟中三原子气体含量增加。所以，使排烟热损失降低。
统计数据表明，利用本发明的汽化式强化燃烧方法可使4吨/小时至20吨/小时的燃煤或燃柴锅炉热效率在原有基础上提高5%至12%，而使20吨/小时以上的燃煤或燃柴锅炉的热效率提高1%至4%。同时，使环境污染大大降低。其中，在排放的烟尘中粉尘下降30%，而烟尘的林格曼黑度下降50%。
实施本发明方法的燃煤或燃柴设备的辅助系统均采用该领域技术人员已知的部件和装置构成且结构简单、操作方便、成本低廉。该系统启用后半年内产生的经济效益就可赚回该系统的成本。
本发明方法的最佳实施例将结合以下附图
进行详细描述。
图中箭头1代表采用本发明方法的燃煤或燃柴设备的整体。其中，传统的燃煤或燃柴锅炉2的锅炉散热损失8被辅助系统3所利用。辅助系统3包括汽化装置4;向汽化装置4供给液态软化水的装置6;在必要的情况下所采用的超声波雾化发生器7;将汽化水与供入炉膛的空气混合的混合装置5和控制系统计算机9以及即时显示打印装置10。
首先，将汽化装置4装在燃煤或燃柴锅炉2的炉壁外围，利用锅炉的散热损失8将来自液态软化水输入装置6的软化水在汽化装置4中汽化，如果该汽化量不足，可通过超声波雾化发生器7将一部分雾化水补充供入汽化装置4。然后，将温度为约80℃的汽化水供入混合装置5，如文丘里混合器。在此，与常温下的空气均匀混合后供入锅炉炉膛。其中，雾化水相对燃煤或燃柴来沉是微量的，它只占燃煤或燃柴重量的约1.6至2.4%。微量的高温汽化水在炉膛中高温条件下发生前述(1)和(2)式的反应。结果，促使燃煤或燃柴和可燃气体的燃烧反应增加。减小了机械化学不完全燃烧热损失和排烟热损失，提高了锅炉的热效率。
上述辅助系统3中还可设有控制系统计算机9，它控制炉膛温度11，给煤量12、进风量13，蒸气压力14，蒸气流量15和锅炉散热损失8，将以上条件控制在最佳值并能通过即时显示和打印装置10进行显示和打印出。
权利要求
1.一种用于燃煤或燃柴设备的汽化式强化燃烧的方法包括如下步骤向燃煤或燃柴设备的燃烧室中供入燃煤或燃柴并将燃煤或燃柴点燃；向燃烧室中通入常温下的空气；在燃烧室壁外围设置一辅助系统；向该辅助系统供入液态软化水并利用燃烧室壁散失的废热使该软化水在辅助系统中汽化；将温度为大约80℃的汽化水在辅助系统中与常温的空气均匀混合；把混合后的物质按其中汽化水占燃煤或燃柴重量1.6至2.4%的比例徐徐通入燃烧室。
2.按照权利要求1的方法，其中，可利用一台超声波雾化发生器同时产生汽化水并通过燃烧室废热将该汽化水加热。
3.按照权利要求1的方法，其中，燃烧室的辅助系统中的各参数可通过计算机系统进行控制和输出显示。
全文摘要
一种用于燃煤或燃柴设备的汽化式强化燃烧方法，是通过向上述设备的燃烧室内通入由该设备废热加热的微量汽化水，使燃烧反应由缓慢的表面反应转化为迅速的空间反应，可大大加速燃烧过程。
文档编号F24B9/00GK1066112SQ9110248
公开日1992年11月11日 申请日期1991年4月22日 优先权日1991年4月22日
发明者王彦, 洪涛 申请人:王彦, 洪涛