CN100570217C

CN100570217C - 可节约燃料并减少污染的燃烧装置

Info

Publication number: CN100570217C
Application number: CNB2006100419858A
Authority: CN
Inventors: 吴军杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: CN1821660A

Abstract

本发明涉及一种可提高燃烧器燃烧效率、节约燃料并减少环境污染的燃烧装置，由燃烧室、助燃气体发生装置、助燃气体均匀混合器、助燃气-空气混合缓冲器等部分组成，助燃气体制造装置与助燃气体均匀混合器连通组成助燃气体输送器，均匀混合器的输出端通过助燃气-空气混合缓冲器输送至燃烧室内。工作中，在向燃烧器燃烧室内送入空气的同时通过助燃气体输送器向燃烧器燃烧室内送入助燃气体，通过增加助燃气体的体积量，减少进入燃烧室空气的体积量，使燃料得以被充分燃烧，提高燃烧效率，减少NO_X和CO的排放。

Description

可节约燃料并减少污染的燃烧装置

技术领域

本发明内容属于燃烧设备的改进技术领域，涉及一种可提高燃烧器燃烧效率、节约燃料并减少环境污染的燃烧装置。

背景技术

燃烧是一个氧化化学反应的过程，常规燃烧器的燃烧方式是利用自然空气中的氧与以碳为主的燃料相互作用而放出热量。在自然状态(760mmHg汞柱高)下，空气中氧和氮含量分别约为21％和78％，为了使燃料能在燃烧过程中得到最大限度的燃烧，传统的做法是用物理方法通过机械装置加速空气的流动(如用风机向燃烧室内吹入过量空气、增大燃料与空气的接触面积等)，以向燃料提供足够的氧气，使燃料与空气中的氧充分结合，完成燃烧过程。这类方式虽对提高燃烧效率能起到一定作用，但却无法从根本上解决燃料的完全燃烧问题，而且在工业化生产中往往还会引出顾此失彼的困惑：首先是由于空气过量而使燃烧烟气流速过快，烟气中夹杂着大量的不能充分燃烧的燃料粒子，造成燃料能源被极大浪费，也产生了过多的NO_X和CO，不仅给环境空气带来人为的严重污染，增大了温室效应，也是酸雨产生的根本原因之一；其二是由于烟气排放量过大，需增加烟气处理设备，致使燃烧设备体积庞大、价格昂贵，并占用了大量土地。另外还需要指出的是，据实际测试，即便是采用上述方法的燃烧设备，其燃料的燃烧效率最高也没有超过70％。

发明内容

本发明的目的在于对本领域存在的问题加以解决，通过对现有技术及设备的完善，提供一种新型改良的燃烧装置，用以达到节约燃料、减少污染、提高燃烧效率目的。

本发明采用的燃烧方法是这样的：在向燃烧器燃烧室内送入空气的同时通过一个由助燃气体(O₂或其它助燃气体)制造装置和助燃气体均匀混合器组成的助燃气体输送器向燃烧器燃烧室内送入助燃气体，通过增加助燃气体的体积量，减少进入燃烧室空气的体积量，使燃料得以被充分燃烧，提高燃烧效率，减少NO_X和CO的排放。根据以上方法设计的符合工业化生产的燃烧装置包括一个燃烧室，其特征在于具有一个与助燃气体制造装置连通的助燃气体均匀混合器，该助燃气体均匀混合器的输出端通过一个助燃气-空气混合缓冲器输送至燃烧室内。工作时，由助燃气体制造装置生产助燃气体(O₂或其它助燃气体)，通过助燃气体均匀混合器调整气体的流量和浓度后，经助燃气-空气混合缓冲器送入燃烧室与燃料燃烧，在安全限度许可范围内，通过增加进入燃烧室气体中的助燃气体的含量，减少入炉空气的总体积量，提高设备的出力。

按照相关行业生产运行证实，燃烧过程中燃烧室进气量中每提高1％的氧含量，相当于传统增加燃烧风量的5％，同等燃料下，提高燃烧速度6％，提高燃料利用率1.6～2.2％。如利用氧气作为助燃气体，本发明所述燃烧装置通过对助燃气体流量和浓度的均衡调节，可使进入燃烧室气体的含氧量达到22％～56％(从操作理论上讲，对燃烧过程中助燃气体含量增加可在1％～100％之间随意调整)，实际操作的最佳量值为40％～55％。

本发明所述设计方案已在煤燃烧实验中得到印证。通过煤燃烧实验中发现：煤粉经过提高氧含量方法燃烧后基本达到完全燃烧，据实测可以放出32860KJ/kgC的热能(C+O₂＝CO₂+32860KJ/kgC)，而采用传统的不完全燃烧方式所放出的热能仅为19565KJ/kgC(C+O₂＝2CO+19565KJ/kgC)，如果在燃烧装置内余有过剩的碳(C)则会损失热能16577KJ/kgC(C+CO₂＝2CO-16577KJ/kgC)。完全燃烧煤灰中SiO₂和Al₂O₃占60％～80％，其余为CaO、MgO、Fe₂O₃等，有利于综合利用，而不完全燃烧煤灰中SiO₂和Al₂O₃只占40％～52％，有大量的煤燃料，不利于综合利用。

经实验证实，本发明可有效提高燃烧环境助燃气体的单位含量，可以获得比传统常规方法更好的燃烧速度和效率，其燃烧效率从传统的＜70％增加到80％～90％，不仅能大大减少烟气的排放，提高燃烧温度，避免酸雨的发生，改善生态环境，同时也使燃料可以得到充分的完全燃烧，节约了大量燃料。本发明所述的燃烧方法及装置目前已应用在西安市生活垃圾电站设计中，试用后可使锅炉本体重量减少约1/5，体积减少约1/6，成本减少约1/4，每小时排放烟气由原来的50万立方米减至38万立方米，烟气处理设备重量减少约1/4，体积减少约1/5，成本减少约1/3，烟气处理成本节省约1/4，建成后三年可收回助燃气发生装置的设备投资。

本发明技术可广泛用于有毒物质的彻底焚烧处理、难燃物质的焚烧利用、生活垃圾的焚烧以及冶炼、化工、发电等行业，具有良好的应用效果。以发电为例：火力发电锅炉进气设计空气系数为1.2～1.4之间，多余进炉空气为20％～40％，每提高燃烧空气中1％的氧含量，就可使空气少进炉5％，空气系数降低5％，这已在410吨锅炉电厂中得到证实。如果该装置应用到火力发电行业，按目前装机5亿千瓦火力电厂计算，每小时可至少减少烟气排放约1亿立方米，每天按18小时计算，可向周围环境少排放18亿立方米，其中约含30％的CO和15％的NO_X，按提高燃烧效率1.6％算，抵消助燃装置功率消耗后，每年可净节约燃料煤2000万吨。

附图说明

附图为本发明一个具体实施例结构的工作原理图。

具体实施方式

参见附图，本发明所述方案可通过一套自动控制系统根据实际需要完成具体实施，其燃烧装置主要由燃烧室10、助燃气体发生装置1、助燃气体均匀混合器6、助燃气-空气混合缓冲器8等部分组成。助燃气体制造装置1输出端与助燃气体均匀混合器6输入端连通组成助燃气体输送器，助燃气体均匀混合器6的输出端通过助燃气-空气混合缓冲器8输送至燃烧室10内。在助燃气体制造装置1至助燃气体均匀混合器6间的输气管上设有专业气体流量控制阀2、流量计表3、高温快速阻断阀4和压力表5，在助燃气体均匀混合器6和助燃气-空气混合缓冲器8间的输气管上设有助燃气体浓度测量表7。燃烧装置工作时，由助燃气体制造装置1产生助燃气体，通过专业气体流量控制阀2自动控制气体流量，经过流量计3自动调整阀门的开启大小；设置高温快速阻断阀4以防止事故发生，压力表5则用于显示工作压力，按燃烧要求并根据助燃气体浓度测量表7显示，自动控制助燃气体均匀混合器6的进气阀门；调整燃烧气体的流量及浓度，助燃气体在均匀混合器6中混合均衡后，经专用阀门送至助燃气-空气混合缓冲器8进而稳压送入燃烧室10内与燃料9燃烧。装置中的各部分构件均由耐腐蚀材料(铜或不锈钢材料制)管道连接，各单元之间的连通均由专业阀门控制。为了防止事故的发生，在装置中还设置有一个与氮气输出装置(气源由助燃气体制造装置1的副产品氮气提供)连通的氮气均匀混合器11，该氮气均匀混合器11的输出端亦通过助燃气-空气混合缓冲器8输送至燃烧室10内。由氮气组成快速灭火系统，一是可直接稀释管道助燃气体浓度，二是可直接覆盖起火地点。

Claims

1、一种可节约燃料并减少污染的燃烧装置，包括一个燃烧室(10)，其特征在于具有一个与助燃气体制造装置(1)连通的助燃气体均匀混合器(6)，该均匀混合器(6)的输出端通过一个助燃气-空气混合缓冲器(8)输送至燃烧室(10)内。

2、如权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于具有一个与氮气输出装置连通的氮气均匀混合器(11)，氮气均匀混合器(11)的输出端通过所述的助燃气-空气混合缓冲器(8)输送至燃烧室(10)内。

3、如权利要求1所述的燃烧装置，其特征是在助燃气体制造装置(1)至助燃气体均匀混合器(6)间的输气管上设有专业气体流量控制阀(2)、流量计表(3)、高温快速阻断阀(4)和压力表(5)。