一种二段式煤粉燃烧方法

摘要

本发明公开了一种二段式煤粉燃烧方法。目前的煤粉大多采用直接燃烧方法，燃烬率只有50～70%，30～50%的碳颗粒不能充分燃烧，严重浪费资源且污染环境。本发明将煤粉和空气按1：0.5～1：4的质量比喷入气化室，在气化室内将部分煤粉气化生成高温粗煤气和半焦的混合物；通过燃烧装置的助燃风喷嘴配助燃风，高温粗煤气和半焦的混合物与助燃风在燃烧装置内进行完全燃烧。本发明可以大幅度地提高煤粉的燃烧效率，将传统利用空气直接燃烧煤粉的燃烧效率从50～70%提高到98%以上。

权利要求

1.一种用于工业窑炉的二段式煤粉燃烧方法，其包括如下步骤：

步骤1)：将煤粉和空气按1：0.5～1：4的质量比喷入气化室（1），气化室（1）内的气化反应温度控制在800～1700℃之间，在气化室内将30～80%的煤粉气化生成高温粗煤气和半焦的混合物，并从气化室（1）出口处排出，在气化室出口处该混合物中高温粗煤气所占的质量百分数为50～95%，混合物的温度在800～1300℃之间；

步骤2)：通过燃烧装置（3）的助燃风喷嘴（4）配助燃风，高温粗煤气和半焦的混合物与助燃风在燃烧装置（3）内进行完全燃烧；助燃风的用量按照完全燃烧全部煤粉所需的空气数量减去喷入气化室（1）中的空气数量来确定；

所述的高温粗煤气包括一氧化碳5～30%、氢气5～15%、甲烷0～3%、C2-C5烃类化合物0～3%、氮气45～75%、二氧化碳3～20%和水蒸汽2～12%。

2.根据权利要求1所述的二段式煤粉燃烧方法，其特征在于，步骤1)得到的高温粗煤气和半焦的混合物从气化室（1）出口经过一高温烟道（2）后进入燃烧装置（3）。

3.根据权利要求1所述的二段式煤粉燃烧方法，其特征在于，步骤2)中，高温粗煤气和半焦的混合物与助燃风在燃烧装置内预混合或者外部混合后再进行完全燃烧；所述高温粗煤气和半焦的混合物采用旋流式燃烧或直流式燃烧。

4.根据权利要求1、2或3所述的二段式煤粉燃烧方法，其特征在于，所述的煤粉中还包括生物质颗粒或/和石油焦粉。

说明书

一种二段式煤粉燃烧方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤粉燃烧领域，具体地说是一种二段式煤粉燃烧方法。

背景技术

[0002] 目前我国石油的供需矛盾日益突出，中国自从1993年成为石油净进口国以来，石油对进口的依存度不断提高，据统计2012年进口原油2.7109亿吨，依存度达56.4%。

[0003] 中国作为一个油气资源不足的国家，当前及未来的首要任务应是提高能源利用率和加强石油替代品开发，降低石油对外依存度。在工业中以煤燃料代替石油是我国能源战略重要发展方向之一。

[0004] 在很多工业窑炉上，为了降低燃料成本，都采用了直接燃烧煤粉的煤粉燃烧器。近几年来，直接燃烧煤粉的燃烧技术国内很多科研院所和单位都在积极探索，不论从点火方式上还是从风道设置、燃烧场等方面都对煤粉直接燃烧技术有一定的改进，但还是不能从根本上解决煤粉直接燃烧的缺陷。

[0005] 现阶段的煤粉直接燃烧技术有几个的缺点：

[0006] 1.煤粉燃烧不充分。通常煤粉充分燃烧需要较长的时间，也意味着需要较大的燃烧空间才能保证煤粉得到充分的燃尽，常规设计的煤粉燃烧器一般采用直接燃烧方法，煤粉的燃烬率只有50～70%，30～50%的碳颗粒不能充分燃烧，严重浪费资源且污染环境。

[0007] 2.采用直接燃烧煤粉方法的燃烧设备的体积庞大。采用直接燃烧煤粉的方法，燃烧煤粉所需的空气数量大，必然导致燃烧设备体积庞大，对现场安装等带来困难。

[0008] 3.采用直接燃烧煤粉方法使煤粉燃烧器着火不稳、火焰形状难以控制，并且燃烧器内容易产生结焦现象，影响煤粉的正常燃烧。

[0009] 为了克服直接燃烧煤粉以上缺点，研制出一种能够大幅度提高煤粉燃烧效率、减小燃烧设备体积、产能大、着火稳定、操控性好、无污染且适合各种煤粉的煤粉燃烧方法，替代传统的直接煤粉燃烧方法，即可以为工业窑炉节约燃料成本，同时减小了环境污染，是当前迫切需要解决的问题。

发明内容

[0010] 本发明针对现有煤粉燃烧技术的不足，提供一种把煤粉燃烧分成二段式来进行的方法，第一段先把煤粉进行部分气化生成高温粗煤气与半焦的混合物，第二段再补充助燃风完全燃烧高温粗煤气和半焦。

[0011] 为此，本发明通过以下技术方案来解决上述技术问题：一种二段式煤粉燃烧方法，其包括如下步骤：

[0012] 步骤1)：将煤粉和空气按1：0.5～1：4的质量比喷入气化室，气化室内的气化反应温度控制在800～1700℃之间，在气化室内将30～80%的煤粉气化生成高温粗煤气和半焦的混合物，并从气化室出口处排出，在气化室出口处该混合物中高温粗煤气所占的质量百分数为50～95%，混合物的温度在800～1300℃之间；

[0013] 步骤2)：通过燃烧装置的助燃风喷嘴配助燃风，高温粗煤气和半焦的混合物与助燃风在燃烧装置进行完全燃烧；助燃风的用量按照完全燃烧全部煤粉所需的空气数量减去喷入气化室中的空气数量来确定。助燃风可使高温粗煤气与半焦燃烧时火焰更满、稳定，燃烧更为充分。

[0014] 本发明利用这种二段式燃烧方法，可使煤粉燃烧装置的体积大幅度减小，煤粉的燃烬率可以达到98%以上。

[0015] 进一步，步骤1)得到的高温粗煤气和半焦的混合物从气化室出口经过一高温烟道后进入燃烧装置，高温烟道的作用在于将高温粗煤气和半焦的混合物输送至燃烧装置。

[0016] 从气化室出来的高温粗煤气与半焦的混合物，经过高温烟道进入燃烧装置，在燃烧装置出口经过助燃风喷嘴配风，高温粗煤气以及半焦的混合物迅速燃烧，由于从气化室出来的半焦在高温下具备相当高的活性，在高温粗煤气燃烧的带动下，二者相互协调，使得高温粗煤气以及半焦得到充分的燃烬。经过实践证明，高温粗煤气与半焦的混合物在燃烧时，火焰饱满，燃烧强度大，高温粗煤气与半焦二者之间存在很好的燃烧配伍性，相对于直接用空气燃烧煤粉，这种混合物的燃烧强度得到大幅度的提高，促进半焦迅速、充分得到燃烬，因此保证了煤粉的最终燃烧效率。

[0017] 进一步，步骤2)中，高温粗煤气和半焦的混合物与助燃风在燃烧装置内预混合或者外部混合后再进行完全燃烧；所述高温粗煤气和半焦的混合物采用旋流式燃烧或直流式燃烧。

[0018] 进一步，所述的高温粗煤气包括一氧化碳5～30%、氢气5～15%、甲烷0～3%、C2-C5烃类化合物0～3%、氮气45～75%、二氧化碳3～20%和水蒸汽2～12%；所述的半焦是指煤粉被部分气化后剩余的多孔含碳固体燃料。

[0019] 进一步，所述的煤粉中还包括生物质颗粒或/和石油焦粉。采用这种二段式的燃烧方法，可以燃烧生物质颗粒及石油焦粉，同样可以使燃烧效率得到大幅提高，并且燃烧设备的体积可以得到很大程度的减小。

[0020] 本发明具有的有益效果是：大幅度地提高了煤粉的燃烬率，将传统利用空气直接燃烧煤粉的燃烬率从50～70%提高到98%以上；本发明采用的燃烧方法使其所用的煤粉燃烧器不仅体积小(缩小40～70%)，而且燃烧时火焰饱满、稳定，燃烧强度大，操控性好。

附图说明

[0021] 图1为本发明所用的设备示意图。

[0022] 图2为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

[0023] 下面结合说明书附图和具体实施方式，以详细说明本发明的技术方案。

[0024] 本发明所述的二段式燃烧方法是在图1所示的煤粉燃烧器中进行的，所述的煤粉燃烧器由依次连接的气化室1、高温烟道2和燃烧装置3组成，燃烧装置3上设有多个助燃风喷嘴4。

[0025] 煤粉燃烧器的气化室1呈圆柱体状，沿其圆周设置工艺烧嘴5和点火烧嘴6，工艺烧嘴5设置一排共四个，并且沿气化室的周向间隔地布置，工艺烧嘴5向气化室内喷射煤粉与气化剂。

[0026] 助燃风喷嘴4为高温粗煤气和半焦混合物的燃烧配风通道，设置一排共12个沿周向均布的喷嘴，并且向燃烧装置内喷射助燃风。

[0027] 本发明的工艺流程图如图2所示，工作时，先由气化室的点火烧嘴启动点火，达到适合温度后，开始通入煤粉与空气，待气化室出口温度升温到1000℃以上，调整煤粉与空气的比例为1：1～1：4之间，煤粉在气化室内被部分气化并生成高温粗煤气与半焦。

[0028] 高温粗煤气和半焦从气化室1出口经过高温烟道2进入燃烧装置3，燃烧装置3出口经过助燃风喷嘴4配风，高温粗煤气和半焦开始燃烧，火焰饱满，燃烧强度大，火焰温度高，半焦颗粒在高温煤气的带动下，得到充分的燃烧。如高温粗煤气和半焦的混合物被喷到燃烧装置外，则直接进入窑炉内进行完全燃烧。

[0029] 下表为同产能下以本发明方法所用煤粉燃烧器与直接烧煤粉所用燃烧器的参数及设备外形比较：

[0030]

[0031] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术方案实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。