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）设置为通过所述进入口（１１ａ）布置的第一开口的形式，使所述氧化剂通过所述第一开口流出、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并通过所述燃烧器喷孔（１７）送出，并且在所述氧化剂与燃料反应之前将水蒸汽加入到氧化剂中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
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。还希望能够实现燃烧固相燃料的方式，利用该方式可以控制所形成的CO的水平。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 置为通过所述进入口来布置的第一开口的形式，其中，使所述氧化剂通过所述第一开口 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，并且在氧化剂 与燃料反应之前将水蒸汽加入到氧化剂中。此外，本专利技术涉及根据权利要求14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；以及图2为根据本专利技术的燃烧器装置的优选设计的细节的示意图。具体实施例方式图1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10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10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、有色金属以及陶瓷材料。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10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 11a，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 11a的开口的 形式。进入口 11a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 11a，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 11a，优选为沿着进入口 11a 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 11a，以使开 口 13a在进入口 11a的下部比在进入口 11a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 11a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 11a，替代地也可以以许多洞、孔或类似形式围绕 进入口 11a，以使开口 13a不是完全包围进入口 11a。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 11a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 11a、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10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 Ila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，借助于非气动给料装置（１１）把燃料供给到燃烧器装置（１０）中的进入口（１１ａ），所述燃烧器装置（１０）包括用于氧化剂的第一入口（１３ａ），使得氧化剂经第一供给管道（１３）流过所述第一入口（１３ａ），其特征在于，使用于氧化剂的第一入口（１３ａ）设置成通过所述进入口布置的第一开口的形式，使氧化剂通过所述第一入口流出、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）中，以便氧化剂通过喷射作用而使燃料输送通过所述燃烧器管道并且通过所述燃烧器喷孔（１７）送出，并且，在氧化剂与燃料反应之前将水蒸汽加入到氧化剂中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T埃克曼，A卢内特，
申请(专利权)人：AGA公司，
类型：发明
国别省市：SE