用于燃烧固相燃料的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于燃烧固相燃料的方法，其中，借助于非气动式给料装置（１１）将燃料给料到燃烧器装置（１０）内的进入口（１１ａ），其中，使所述燃烧器装置（１０）包括用于氧化剂的第一入口（１３ａ），将氧化剂经由第一供给管道（１３）通过所述第一入口流出。本发明专利技术的特征在于，将用于氧化剂的所述第一入口（１３ａ）设置为围绕所述进入口（１１ａ）的开口的形式；使所述氧化剂以至少１００ｍ／ｓ的速度通过所述开口（１３ａ）流出、流过燃烧器管道（１６）并通过燃烧器喷孔（１７）流出到燃烧空间（１８），从而所述氧化剂通过喷射作用使所述燃料传送通过所述燃烧器管道（１６）并通过所述燃烧器喷孔（１７）送出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于燃烧固相燃料的方法和装置，更具体地，本专利技术 涉及使用具有高含氧量的氧化剂在燃烧器装置内的燃烧。
技术介绍
通常在工业燃烧器内燃烧固相燃料时，通常是采用气动系统，其包括用于将固相燃料从入口传送到燃烧空间的载气。例如，燃料可以 为诸如粉煤的粉末形式，并且可以借由载气的运动来推动。通常情况 下，该载气是由空气或氮气组成。这样的燃烧系统可以例如用于加热 工业炉。采用这种方式存在的一个问题是，载气组成燃烧装置内气流的主 要部分。因此，例如以氮气形式的大量镇流气体必须被加热，这导致 效率的降低。此外，希望将固相燃料和全氧燃烧装置一起使用，换句话说，在 全氧燃烧装置中氧化剂具有高的含氧量。采用这种燃烧存在的问题是 火焰温度局部变得非常高。与燃烧区域内存在的大量氮气结合，这导致燃烧气体中NOx水平的升高，这是不希望的，因为除了其它原因外 主要是考虑到规章制度和环境方面的担心。同时，已经证实很难将传 统的燃烧装置用于燃烧固相燃料以便能用炉内气体来稀释燃料，这样 做的目的是为了实现所谓的无焰燃烧，即燃烧区域扩散的燃烧，以便 基本上不存在可见火焰，从而实现较低的燃烧温度。
技术实现思路
因此，希望能够实现有效地燃烧固相燃料的方式，其燃烧产物含 有低浓度的NOx。本专利技术解决了上述问题。因此，本专利技术涉及用于燃烧固相燃料的方法，其中，借助于非气 动式给料装置将燃料给料到燃烧器装置内的进入口，其中，使所述燃 烧器装置包括氧化剂第 一入口 ，使氧化剂经由第 一供给管道流过所述 第一入口，其特征在于，使所述氧化剂第一入口设置为围绕所逸进入口的开口的形式，其中，使所述氧化剂以至少100m/s的速度通过所述 开口流出、流过燃烧器管道并通过燃烧器喷孔流出到燃烧空间，以便 所述氧化剂通过喷射作用而使所述燃料传送通过所述燃烧器管道并通 过所述燃烧器喷孔而送出。此外，本专利技术涉及根据权利要求13所述类型并且大体上具有这些 特征的装置。附图说明现将参照本专利技术的实施例以及附图对本专利技术进行详细说明，其中 图1为根据本专利技术的燃烧器装置的示意图。具体实施例方式图l示出了根据本专利技术的燃烧器装置10,其适合用于实施根据本 专利技术的方法。该燃烧器装置IO安装在工业炉20的炉壁上，并且被定 向成使得与燃烧器装置IO相关联的燃烧空间18设置在炉20的加热空 间21内。工业炉20可以用于加热各种材料，例如玻璃、钢、有色金 属以及陶资材料。而且，还可将本专利技术的燃烧器装置应用在例如供热 厂、发电站或火电厂，其中，将来自燃烧器装置IO的热量例如作为市 政供热和/或转化为电力。设有螺旋进料机或相应形式的给料装置11，以将预定数量的诸如 粉煤的固相燃料供料到进入口 lla,该进入口设置在燃烧器装置10内。 该给料装置11还可以以其它方式来设计，但是优选地不采用气动驱 动。氧化剂供给系统12分支为供给氧化剂的第一供给管道13、第二供给管道14以及第三供给管道15。常规的控制装置19设置用于控制 通过供给系统12对氧化剂的供给。第一供给管道13通到第一入口 13a,该第一入口设置为围绕进入 口 lla的开口的形式。进入口 lla和开口 13a的出口均在同一燃烧器 管道16内。换句话说，氧化剂通过开口 13a流出，且燃料传送到进入 口 lla，并且因此氧化剂和燃料在燃烧器管道16内汇合。根据优选的 实施例，开口 13a以对称的方式围绕进入口 lla，优选为沿着进入口 lla在外周延伸的呈圆形对称、狭窄的开口的形式。根据另一优选实施例，开口 13a以不呈圆形对称的方式围绕进入 口 lla，以使开口 13a在进入口 lla的下部比在进入口 lla的上部宽 或大。这将允许每单位时间较大量的氧化剂在进入口 lla的下部流过 开口 13a，从而能维持燃料较低的给料速度并且与炉20内产生火焰的 方向相同。开口 13a可以完全围绕进入口 lla，替代地也可以以许多洞、孔 或类似形式围绕进入口 lla,以使开口 13a不是完全包围进入口 lla。燃烧器管道16延伸到燃烧器喷孔17，该燃烧器喷孔朝外面向燃 烧空间18。根据非常优选的实施例，燃烧器管道16的长度大约为进 入口 lla内径长度的4-6倍，优选约5倍。这种关系已经证实能够在 燃烧器装置10内产生非常有吸引力的燃烧特性。氧化剂通过开口 13a以高速度流出，优选为至少100m/s，但是更 优选为至少是声速。这产生了喷射作用，氧化剂夹带固相燃料。此后， 氧化剂和燃料的混合物中燃料借助于氧化剂流而分散并传送，该混合 物沿着燃烧器管道16流到喷孔17并流出喷孔17。朝向燃烧器管道16的末端，有一逐渐增大的收敛部16a，导致燃 烧器管道16在喷孔17处的内径比在开口 13a处的内径小2%-30%。 进入口 lla、开口 13a、燃烧器管道16和收敛部16a的尺寸适用于特 定应用，尤其是关于燃烧器装置IO的功率。特别地，收敛部16a的尺 寸设置为用于实现特定的最终速度，氧化剂和燃料的混合物以该速度 通过喷孔17而流出。除其它因素外，该速度取决于燃烧空间18的几7何形状和所希望的燃烧特征，并且该速度基于实际的条件和目的来选 择。因此，固相燃料在不需要单独的惰性载气的条件下而传送到燃烧空间18。取而代之的是，氧化剂自身作为载气。所以，也不需要加热 任何镇流材料，从而增加了燃烧器装置10的效率。此外，根据优选的实施例，通过开口 13a流出的每单位时间的氧 化剂数量相对于被供给到进入口 lla的燃料数量而言是不足化学计量 比的。换句话说，流经燃烧器管道16的燃烧混合物是不足化学计量比 的。当混合物接近燃烧空间18时，由于来自燃烧空间18的辐射热， 该混合物可能已经在燃烧器管道16内点燃。然而，由于上述不足化学 计量比的关系以及没有附加的氮气以载气的形式供应，因此，除其它 结果外并且以牺牲NOx形成为代价，该燃烧反应将会导致CO的形成。根据优选的实施例，附加的氧化剂经由第二供给管道14通过一个 或几个其它的氧化剂入口 14a而流出。这个或这些个其它入口 14a布 置成面对燃烧空间18且紧邻燃烧器喷孔17。"紧邻燃烧器喷孔17"在 这里意指，该入口或这些入口 14a和燃烧器喷孔17彼此接近，以致于 燃烧混合物和附加的氧化剂基本上立刻混合，以在燃烧空间18内形成 单独的连续的火焰。通过该入口或该些入口 14a流出的附加氧化剂数量选择为能够使 所供给的氧化剂总量和所供给燃料的数量达到化学计量比平衡。在燃烧空间18内如此形成的火焰中，从燃烧器管道16流出的燃 烧混合物中还没有消耗的燃料被消耗，而且不完全氧化的诸如CO的 化合物也被消耗。由于经由入口 14a附加供给的氧化剂而使得在火焰 中产生与炉内气氛的一定程度的再循环，因此所述燃烧可以在相对较 低的受控温度下进行。这导致了火焰尺寸的增加并且变得更加扩散， 从而降低最大燃烧温度并且因此还降低NOx化合物的形成。此外，优选地是，附加的氧化剂以至少为声速的速度通过该入口 或该些入口 14a流出。这样导致再循环在燃烧空间18内强有力地增加，同时伴随有上文指出的优势。根据另 一优选实施例，附加的氧化剂经由第三供给管道15通过一 个或几个氧化剂的第三入口 15a而流出，该一个或几个第三入口面对 燃烧空间18设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃烧固相燃料的方法，其中，借助于非气动式给料装置（１１）将燃料供给到燃烧器装置（１０）内的进入口（１１ａ），其中，所述燃烧器装置（１０）包括用于氧化剂的第一入口（１３ａ），氧化剂经由第一供给管道（１３）通过所述第一入口流出，其特征在于，把用于氧化剂的第一入口（１３ａ）设置为围绕所述进入口（１１ａ）的开口；使所述氧化剂以至少１００ｍ／ｓ的速度通过所述开口（１３ａ）流出、流过燃烧器管道（１６）并通过燃烧器喷孔（１７）流出到燃烧空间（１８），以便所述氧化剂通过喷射作用而使燃料传送通过燃烧器管道（１６）并通过燃烧器喷孔（１７）而送出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T埃克曼，
申请(专利权)人：AGA公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]