CN102322630B

CN102322630B - 大分子物质高效清洁燃用方法及装置

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Publication number: CN102322630B
Application number: CN201110302766.1A
Authority: CN
Inventors: 刘伟奇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-24
Filing date: 2011-09-24
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2031-09-24
Also published as: EP2762778A1; JP6130837B2; EA201490685A1; WO2013041039A1; CN102322630A; US9951946B2; JP2014534402A; EP2762778A4; US20150338093A1

Abstract

一种大分子物质高效清洁燃用方法，该大分子物质包括生物质和固态有机垃圾，该方法包括以下步骤：生物质炭渣或木炭或焦炭或其混合物经缺氧燃烧，产生第一气态物质与红热炭渣层；将缺氧燃烧所产热量导入大分子物质，使其预热干燥并热解气化，以产生第二气态物质；以红热炭渣作裂解催化剂，将第二气态物质导入红热炭渣层进行加氧催化裂解，以产生第三气态物质；将第三气态物质与第一气态物质保温导入富氧燃烧区进行富氧燃烧，以实现其全部气化产物实质上的完全燃烧，不产焦油废水，无烟尘焦油污染；一种可实现以上方法的装置，有四大类多种装置，且将其用于垃圾焚烧处理时，可实现“二恶英”零排放。

Description

大分子物质高效清洁燃用方法及装置

技术领域:

本发明涉及一种生物质气化燃用方法及装置，尤其是一种大分子物质高效清洁燃用方法及装置，属物质高效清洁燃烧利用技术领域。

背景技术：

大分子物质包括生物质和固态有机类生活垃圾及废旧轮胎等工业垃圾，属可再生能源物质，如何让其实现高效清洁转化利用，一直是世界各国科技工作者的热门研究课题。

众所周知，目前大分子物质的能源利用方式有三：其一是传统的直接燃烧利用方式，但因其热效率低，二次污染严重，已到了非淘汰不可的程度；其二是液化利用方式，但因其投资大，制造成本高，质量不稳定，对物料要求严，与化石能源无可比经济性，目前还无法普及应用；其三是气化利用方式，包括生物质气化燃用和垃圾气化焚烧处理二方面，是目前最现实，也是最有希望的能源利用方式。然而，在生物质气化燃用方面，由于“焦油”的二次污染问题一直得不到有效解决，致使我国生物质气化利用工作进展缓慢。例如，曾一度在我国农村广为推广并被喻为“一人生火，全村做饭”的生物质集中供气装置，尽管对生物质焦油的处理采用了包括高温裂解和催化裂解在内的各种技术手段，但焦油污染问题最终仍然是导致生物质集中供气装置走向瘫痪的主要罪魁祸首；而在垃圾气化焚烧处理方面，尽管“垃圾气化焚烧”是固态有机垃圾最终实现“无害化、资源化和减量化”处理的必由之路，但由于现有技术无法避免“二恶英”类剧毒致癌物质的产生，致使世界各国的垃圾焚烧处理举步维艰。有资料显示，凡建有垃圾焚烧处理厂的地方，其附近居民的呼吸系统癌症发病率一般均在原有基础上骤升了近70倍，“二恶英”污染已成为世界各国谈虎色变的一大公害。为此，早在1985年美国就被迫取消了137座垃圾焚化炉兴建计划；1996年北美洲五大湖区的52个垃圾焚化炉也相继叫停，随后德国、荷兰、比利时等欧盟各国和加拿大也相继颁布了“垃圾焚化炉禁建令”。我国自2000年8月广州第一座垃圾焚烧发电厂诞生以来，因“二恶英”污染致癌而引发的民众不满也时有耳闻。一项本应是利国利民的工程，却因现有技术不过关而成了产生民怨的焦点。面对每天滚滚而来的待处理垃圾，各级政府在“垃圾焚烧处理厂”的“建”与“不建”的问题上，实际上进入了一个“二难”的局面。为了消灭“二恶英”，有的垃圾焚烧处理厂被迫在其尾气处理工段，设置了液化气喷烧工序和部分尾气回炉循环燃烧工序，但此举不仅增加了设备造价，提高了运行费用，而且事实证明其处理效果并不十分理想。究其原因，本发明人认为：无论是“生物质气化燃用”还是“垃圾气化焚烧处理”，主要是现有技术均有一个共同的思想误区，那就是普遍认为“只要将焦油类大分子物质完全裂解，就能从根本上解决焦油污染问题，现有生物质燃气中之所以均含有一定量的生物质焦油，都是由于其焦油裂解不完全所致”。正因如此，多年来各种焦油裂解方法与裂解装置如雨后春笋般涌现，然而，生物质气化燃用过程中的焦油污染问题和垃圾焚烧处理过程中的“二恶英”污染问题却依然存在，且从未得到过有效解决。其实，无论你采用的是“催化裂解”还是“高温裂解”或是“核磁共振技术”，也无论你的焦油裂解是否完全，那些由焦油类大分子物质裂解而成的“小分子物质”，并非全是稳定态的小分子物质，实际上，其中必有部分是含不饱和健且呈活化状态的有机类小分子自由基，这些“小分子自由基”一旦离开裂解反应的高温区，就会彼此结合成长链分子并放出热量，从而再次形成焦油类大分子物质，只是这种二次生成的焦油类大分子物质较从前减少了一些罢了。为了使焦油类大分子物质全部转化成稳定态的小分子物质，我们曾试图将石化工业普遍采用的“加氢催化裂解”技术应用到生物质气化焦油的裂解转化中，以期能通过“加氢催化裂解”从根本上解决“焦油”的二次污染问题。但是，由于“加氢催化裂解”需要特定催化剂、氢源和高温高压等诸多较为苛刻的反应条件，不仅设备昂贵，生产工艺复杂，安全系数低，而且操作麻烦，运行费用高，与化石能源无可比经济性，因此，“加氢催化裂解”在大分子物质高效清洁转化应用中亦无多大实用价值。

如中国发明专利号为200810056512.4的“一种颗粒燃料燃烧方法及燃烧装置”，因其不能形成足量而稳定的红热炭渣层，且其颗粒燃料的热解气有相当部分未经裂解，而是以焦油类大分子气态物质的形式越过其红热炭渣层而直接进入其“火焰燃烧区”，因而其烟尘和焦油的二次污染将不可避免。

中国发明专利号为200410098604.0的“生物质的低NO_x燃烧装置及燃烧方法”，虽说其在降低NO_x排放量方面有较好的作用，但由于来自其热解室的热解气有相当部分未经裂解，而是主要以焦油类大分子气态物质的形式，通过其所设“连通口”直接进入其设定的“燃烧室”，因而其烟尘和焦油的二次污染亦不可避免。

中国发明专利号为200510043836.0的“一种低焦油生物质气化方法和装置”和中国发明专利号为200720047795.9的“三段式生物质气化炉”，因其生物质热解气经高温裂解后的小分子可燃气中尚有部分为不饱和有机类小分子自由基，并非全为稳定态的小分子物质，因此当其离开高温裂解反应区时，又将二次结合成焦油类大分子物质，因此，其焦油污染依然不可避免。

中国发明专利号为200610088987.2的“降低燃煤污染物排放的煤炭子母燃烧炉及煤炭燃烧方法”，采用双炉型结构，设备造价高，自动化程度低，操作十分麻烦，只能适用于手工作业的煤炭燃烧，不适用于含水率较高的生物质及固态有机垃圾的燃烧利用，否则，烟尘和焦油污染也将十分严重，甚至根本无法正常工作。

中国发明专利号为200610032389.3的“一种低氧高温空气燃烧方法及其装置”，虽说能在一定程度上降低NO_x和烟气的排放量，但仍不可避免地存在烟尘和焦油的二次污染，尤其是将其用于生物质和固态有机垃圾的燃烧利用时，其烟尘和焦油的二次污染将更为严重。

中国发明专利申请号为200910043224.X的“一体式复合气化炉”，因其缺氧燃烧区为倒锥形狭小空间，致使其内容物较少，易烧空，很难形成温度蓄积并产生足量的红热炭渣层，致使来自其缺氧燃烧区的一次燃烧产物容易形成以CO₂含为主的不燃性烟气；而来自其“炉膛干馏层和干燥层”的热解气，又因不能获得红热炭渣的催化裂解而大部分仍以焦油类大分子物质的形式直接进入其“出气腔”，使大量焦油类大分子物质“呈气态和燃气一同进入”其“燃气灶”，从而不可避免地会产生焦油的二次污染，而且还只能使用干料，如所用物料含水率较高，则烟尘和焦油的二次污染将更为严重，甚至根本无法正常工作。

中国发明专利申请号为201010152803.0的“户用上吸式无焦油生物质气化直燃炉”因生物质从上部加入，其热解气中的焦油类大分子物质未经裂解就直接进入其富氧燃烧区，因而其烟尘和焦油的二次污染将不可避免，而且还只能使用干料，如所用物料含水率较高，则烟尘和焦油的二次污染将更为严重，甚至根本无法正常工作。

中国发明专利申请号为201010134070.5的“一种消除气化炉焦油废水及提高产气率的方法”，首先其“气化炉腔体”内的生物质，因其中心“反应室”的设置而易形成内部空烧，并产生大量的焦油类大分子物质及不燃性二氧化碳和水蒸汽，仅靠其中心“反应室”裂解转化是无法达到其设计目的的；同时，当需要开盖加料时，必然会产生大量的烟尘和焦油污染；更何况，即便其中心“反应室”在其内设“电热器”的助力作用下，能将炉内产生的焦油气、水蒸汽和二氧化碳全部转化成小分子可燃气，但因其小分子可燃气中大部分为不饱和有机类小分子自由基，当其随“输气管”导出后，又会彼此结合成焦油类大分子物质，从而产生焦油污染。另外，其只能使用干料，如所用物料含水率较高，则烟尘和焦油的二次污染将更为严重，甚至根本无法正常工作，因而这是一种无任何实用价值的技术方案。

事实上，在国际范围内，一种既可使用干料，又可使用湿料，且工艺简单，造价低廉，操作稳定，使用方便，起火速度快，运行费用小，不产焦油废水，无烟尘和焦油污染，并在垃圾焚烧处理过程中可实现“二恶英”零排放，具有高效节能和环境友好双重功效，与化石能源相比，具有明显可比经济性，而且运行操作十分安全的大分子物质高效清洁燃用方法及装置，至今还未见报道。

发明内容：

本发明的目的在于：针对现有技术之不足而提供一种既可使用干料，又可使用湿料，且工艺简单，造价低廉，操作稳定，使用方便，起火速度快，运行费用小，不产焦油废水，无烟尘和焦油污染，并在垃圾焚烧处理过程中可实现“二恶英”零排放，具有高效节能和环境友好双重功效，与化石能源相比，具有明显可比经济性，而且运行操作十分安全的大分子物质高效清洁燃用方法及装置。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大分子物质高效清洁燃用方法，包括以下工艺步骤：

步骤（一）：将一定量的生物质炭渣或木炭或焦炭或它们的混合物，在低于其理论需氧量下加入第一助燃空气进行缺氧燃烧，以产生第一气态物质、飞灰和红热炭渣层，该第一气态物质主要包括CO、H₂和N₂；所述的第一气态物质与飞灰均呈电子激发状态；

步骤（二）：将缺氧燃烧所产热量导入大分子物质，使其预热干燥，并分离出部分水份，借此提高反应温度，促进热解气化，以产生第二气态物质与炭渣，该第二气态物质包含“二恶英”和/或其它“焦油”类大分子物质及部分小分子可燃气和少量水蒸汽；

步骤（三）：以红热炭渣作裂解催化剂，将第二气态物质导入所述的红热炭渣层进行加氧催化裂解，以产生第三气态物质与飞灰；该第三气态物质不含“二恶英”和其它“焦油”类大分子物质，但含有一定量的小分子碳氢化合物、一氧化碳、氢气、氮气和部分有机类小分子自由基；所述的第三气态物质与飞灰均呈电子激发状态；

步骤（四）：将呈电子激发状态的第三气态物质与飞灰和第一气态物质与飞灰，合并混合并保温导入富氧燃烧区，以高于其理论需氧量加入第二助燃空气进行富氧燃烧或同时进行热回收；或将所述的第三气态物质与飞灰和第一气态物质与飞灰合并混合，并经保温除尘后再保温导入富氧燃烧区，以高于其理论需氧量加入第二助燃空气进行富氧燃烧或同时进行热回收，以便将燃烧产物的温度控制在飞灰的熔点以上，或将燃烧产物的温度控制在飞灰的熔点以上、热力型氮氧化物NO_x的生成温度以下，以产生熔渣和第四气态物质；该第四气态物质亦呈电子激发状态；

在步骤（四）中，第一气态物质和第三气态物质得以完全燃烧，且不会大量产生飞灰或不会大量产生NO_x和飞灰；

步骤（五）：将所述的第四气态物质直接排入大气或经水洗净化和/或热回收后排入大气；

其中，在步骤（二）中所述的“使其预热干燥，并分离出部分水份”是指大分子物质所含水份，大部分经吸热气化并以水蒸汽的形式与物料分离后直接排入大气；或将混有小分子可燃气的汽化水，以混合水蒸汽的形式与物料分离后直接导入步骤（四）中所述的富氧燃烧区，以实现水蒸汽的吸热降温与自动分离和小分子可燃气的即时完全燃烧；或将混有小分子可燃气的汽化水，以混合水蒸汽的形式与物料分离并与高于其理论需氧量的第三助燃空气进行充分预混，然后再导入步骤（四）中所述的富氧燃烧区，以实现水蒸汽的燃气转化与吸热降温和小分子可燃气的即时完全燃烧；或将混有小分子可燃气的汽化水，以混合水蒸汽的形式与物料分离，并经水蒸汽的冷凝液化和自动分离后，与高于其理论需氧量的第三助燃空气进行充分预混，然后再导入步骤（四）中所述的富氧燃烧区，以实现少量水蒸汽的燃气转化与吸热降温和小分子可燃气的即时完全燃烧；

在步骤（三）中所述的“第三气态物质不含‘二恶英’和其它‘焦油’类大分子物质”是通过控制红热炭渣层的温度和第二气态物质在所述红热炭渣层内的停留时间或通过控制第一助燃空气量、红热炭渣层的有效厚度和第二气态物质的含水率来实现的；所述红热炭渣层的有效厚度是指第二气态物质在所述红热炭渣层内实际流过的炭渣厚度；在步骤（一）或步骤（三）中所述红热炭渣层的温度≥850℃；同时在步骤（二）或步骤（三）中所述的“二恶英”包括“二恶英”及其前体物；

在步骤（四）中所述的“第一气态物质和第三气态物质得以完全燃烧”是通过控制第二助燃空气的供应量，即第二助燃空气的过量空气系数和第一、第三气态物质与所述第二助燃空气的混合程度来实现的；同时在步骤（四）中所述的“不会大量产生飞灰或不会大量产生NO_x和飞灰”是通过控制富氧燃烧区燃烧产物的温度来实现的；同时在步骤（四）中所述的“热回收”是指向富氧燃烧区充入混合水蒸汽的直接热回收和/或借助间壁式换热器所进行的间接热回收；

在步骤（五）中所述“水洗净化”中的“水”包括普通自来水和酸、碱、盐水溶液；

另外判断上述第三助燃空气和/或第二助燃空气的供应量是否恰当，也可以以富氧燃烧是否实现无焰或短焰燃烧且无黑烟产生为标准。

一种大分子物质高效清洁燃用装置，包括富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室，其特征在于：在所述缺氧燃烧室上设有一次供氧装置和一次燃烧产物出口；在所述一次燃烧产物出口上设有除尘室；在所述除尘室上和/或设于该除尘室上的保温导管上设有富氧燃烧室；并在所述一次燃烧产物出口至富氧燃烧室的气路上设有二次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正下方设有灰渣室；在所述富氧燃烧室内和/或富氧燃烧室上设有热能回收器；在所述缺氧燃烧室的正上方依次设有热解室和干燥室；在所述除尘室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室的外侧四周设有绝热保温层，同时在所述干燥室上设有通往大气和/或通往富氧燃烧室的水蒸汽分离排泄装置；所述的“水蒸汽分离排泄装置”为“水蒸汽冷凝液化分离装置”、“敞口式进料斗”、“带控制阀的进料斗”、“单一导气管”、“带控制阀的导气管”和 “在导气管上同时设有控制阀和带控制阀的补氧管”中的一种或二种的组合。

一种大分子物质高效清洁燃用装置，包括富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室，其特征在于：在所述缺氧燃烧室上设有一次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正下方依次设有炉栅、一次燃烧产物出口、富氧燃烧室和灰渣室，并在所述富氧燃烧室上设有二次燃烧产物出口；同时在所述炉栅上和/或一次燃烧产物出口至富氧燃烧室的气路上设有二次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正上方依次设有热解室和干燥室，同时在所述干燥室上设有通往大气和/或通往富氧燃烧室的水蒸汽分离排泄装置；所述的干燥室、热解室、缺氧燃烧室、富氧燃烧室和灰渣室相通，并在所述干燥室、热解室、缺氧燃烧室、富氧燃烧室和灰渣室的外侧四周设有绝热保温层，或同时在所述“干燥室上、热解室上、缺氧燃烧室上、富氧燃烧室上、灰渣室上和富氧燃烧室内及其二次燃烧产物出口上”的一处或几处设有热能回收器；所述的“水蒸汽分离排泄装置”为“水蒸汽冷凝液化分离装置”、“敞口式进料斗”、“带控制阀的进料斗”、“单一导气管”、“带控制阀的导气管”和 “在导气管上同时设有控制阀和带控制阀的补氧管”中的一种或二种的组合。

一种大分子物质高效清洁燃用装置，包括富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室，其特征在于：在所述缺氧燃烧室上设有一次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正下方依次设有炉栅、一次燃烧产物出口、富氧燃烧室和水洗除尘室，并在所述的富氧燃烧室上设有二次燃烧产物出口，且该二次燃烧产物出口位于所述水洗除尘室的液面之下；同时在所述的炉栅上和/或一次燃烧产物出口至富氧燃烧室的气路上设有二次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正上方依次设有热解室和干燥室；并在所述干燥室上设有通往大气和/或通往富氧燃烧室的水蒸汽分离排泄装置；所述的干燥室、热解室、缺氧燃烧室、富氧燃烧室和水洗除尘室相通，且在所述干燥室、热解室、缺氧燃烧室和富氧燃烧室的外侧四周设有绝热保温层，同时在所述的水洗除尘室上设有混合水蒸汽出口；或同时在该混合水蒸汽出口上设有洗气塔；或同时在所述洗气塔上、干燥室上、热解室上、缺氧燃烧室上、富氧燃烧室上和富氧燃烧室内的一处或几处设有热能回收器；所述的“水蒸汽分离排泄装置”为“水蒸汽冷凝液化分离装置”、“敞口式进料斗”、“带控制阀的进料斗”、“单一导气管”、“带控制阀的导气管”和 “在导气管上同时设有控制阀和带控制阀的补氧管”中的一种或二种的组合。

一种大分子物质高效清洁燃用装置，包括富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室，其特征在于：在所述缺氧燃烧室上设有一次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正上方依次设有一次燃烧产物出口和富氧燃烧室，并在所述一次燃烧产物出口上和/或一次燃烧产物出口至富氧燃烧室的气路上设有二次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正下方依次设有热解室、干燥室和送料装置；所述的富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室相通；且在所述干燥室上、热解室上、缺氧燃烧室上、富氧燃烧室上和富氧燃烧室内的一处或几处设有热能回收器；在所述缺氧燃烧室、热解室和干燥室的外侧四周设有绝热保温层，同时在所述干燥室上设有通往大气和/或通往富氧燃烧室的水蒸汽分离排泄装置；所述的“水蒸汽分离排泄装置”为“水蒸汽冷凝液化分离装置”、“敞口式进料斗”、“带控制阀的进料斗”、“单一导气管”、“带控制阀的导气管”和 “在导气管上同时设有控制阀和带控制阀的补氧管”中的一种或二种的组合。

一种大分子物质高效清洁燃用装置，包括富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室，其特征在于：所述的缺氧燃烧室为斜面燃烧室，并在所述斜面燃烧室上设有一次供氧装置；在所述斜面燃烧室的正上方依次设有一次燃烧产物出口和富氧燃烧室，并在所述一次燃烧产物出口上和/或一次燃烧产物出口至富氧燃烧室的气路上设有二次供氧装置；在与所述斜面燃烧室的斜形底板内壁相对的一侧依次设有热解室、干燥室和送料装置；所述的富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室相通，且在所述干燥室上、热解室上、缺氧燃烧室上、富氧燃烧室上和富氧燃烧室内的一处或几处设有热能回收器，并在所述缺氧燃烧室、热解室和干燥室的外侧四周设有绝热保温层，同时在所述干燥室上设有通往大气和/或通往富氧燃烧室的水蒸汽分离排泄装置；所述的“水蒸汽分离排泄装置”为“水蒸汽冷凝液化分离装置”、“敞口式进料斗”、“带控制阀的进料斗”、“单一导气管”、“带控制阀的导气管”和 “在导气管上同时设有控制阀和带控制阀的补氧管”中的一种或二种的组合。

说明：因NO_x是产生光化学烟雾，形成酸雨, 造成水体和大气污染的主要污染物之一，飘浮在大气中的NO_x不仅对植物有损害,而且对动物亦有致毒作用。因此，本发明人在提出实现本发明方法的具体装置时，除确保实现其全部发明目的外，还力求尽可能避免或减少NO_x的二次污染，为此，特对NO_x及其相关情况说明如下，以便能更好地理解本发明的全部内容：

我们通常所说的NO_x主要包括一氧化氮NO、二氧化氮NO₂和一氧化二氮N₂O，在物质燃烧过程中产生的大部分NO_x中NO约占90 %以上，NO₂约占5%～10%，而N₂O只占1%左右。其产生途径有三：一是燃料中含氮化合物在燃料燃烧时氧化而成的燃料型NO_x，是NO_x的主要来源，因燃料的不同，最高时可达NO_x总生成量的90%；二是空气中的氮在1500℃以上的高温有氧环境中停留片刻产生的热力型NO_x，是NO_x的第二大来源；三是空气中的氮在1170—1460℃的高温有氧环境中，并在有机类CH自由基参与的前提下以极快的速度生成的快速型NO_x，是NO_x的次要来源，约占NO_x总生成量的5%以下。

利用本发明实现大分子物质高效清洁燃烧利用的作用机理在于：

首先，生物质炭渣或木炭或焦炭或其混合物的不完全燃烧属异相表面扩散燃烧。由于O₂分子的共价健健能最低，仅146.7kJ/mol，远小于H₂O分子中的H-O 健健能467 kJ/mol 、H₂分子中的H-H健健能436 kJ/mol和有机化合物分子中的C-C健健能347 kJ/mol及C-H健健能413kJ/mol，加上氧气的化学性质比较活泼，因而在引火火源的热力作用下，O₂分子的O-O健瞬间即可断裂并产出大量的氧自由基,其中一部分氧自由基在靠近火源的炭渣表面直接参与化学反应，与因引火火源的热力作用而已成电子激发状态的活化碳原子发生激烈碰撞，由于在炭渣表面的氧自由基浓度较高，因此在靠近引火火源的炭渣表面瞬间即可生成CO₂和飞灰并放出热量。由于炭渣的孔隙率高，比表面积大，水份含量少，因而在靠近火源的炭渣部位瞬间即可形成温度蓄积，产生1000—1200℃的表面高温。在高温作用下，由于连锁反应，一方面在氧气注入口附近的飞灰变成熔渣并自动从燃烧产物中分离出去，另一方面又把整个缺氧燃烧室内的炭渣快速变成红热炭渣层，以致在炭渣孔隙内产生大量呈游离状态的活化碳原子，这些活化碳原子与从炭渣表面扩散进入的另一部分氧自由基发生激烈碰撞，由于在炭渣孔隙内氧自由基的浓度相对较低，因而其与氧自由基激烈碰撞的结果，最终以CO分子的形式逸出炭渣表面。同样，由于炭渣的孔隙率高，比表面积大，因而单位时间逸出炭渣表面的CO分子数，远多于在氧气注入口附近的炭渣表面直接产生的CO₂分子数；另外在炭渣表面产生的CO₂分子和部分因燃料燃烧可能产生的燃料型NO_X以及随助燃空气进入的少量H₂O分子，又在红热炭渣的还原气氛中与炽热的炭渣发生还原反应，并经一系列复杂的化学过程，最终被还原成CO、H₂和N₂，因此，本发明所述的生物质炭渣或木炭或焦炭或它们的混合物在不完全燃烧时，瞬间即可产出足量的小分子可燃气，并形成红热炭渣层，因而具有起火速度快，启动无烟尘等优点，并可有效防止燃料型NO_x的产生。

与此同时，在炭渣缺氧燃烧所产热量的作用下，大分子物质中的结合水和游离水开始争脱分子间范德华力的约束而气化逸出。当温度≤100℃时，大分子物质主要向外释放水蒸汽，而且当其大部分结合水和游离水被气化逸出后，大分子物质便迅速升温。大约160 ℃时，那些靠氢健和范德华力结合在大分子物质中的小分子物质，便开始争脱分子间范德华力及其氢健的约束而气化逸出。当温度升到200℃以后，大分子物质便开始解聚，弱健开始断裂。而当温度升到400—500℃时，大分子物质基本上全部被解聚成不饱和有机类大分子单体化合物和部分小分子碳氢化合物，从而产出大量含焦油类大分子气态物质和部分小分子可燃气及少量水蒸汽的热解气，包括酚类、醋酸、甲醇、甲烷、氢气和一氧化碳等。此时，本发明没有将所得热解气导入燃烧器或经“冷凝净化”后导入燃烧器，而是将其保温导入850℃以上的红热炭渣层，并以高温炭渣作裂解催化剂进行“加氧催化裂解”，从而迫使不饱和有机类大分子单体化合物，即焦油类大分子气态物质中的强健迅速断裂，并将其全部化为有机类小分子自由基，其中，一部分与氢原子结合成稳定态的小分子碳氢化合物，另一部分在充足碳源的还原气氛中与氧原子作用，并经一系列复杂的化学反应，最终化为CO和H₂，还有一部分仍以有机类小分子自由基的形式存在。由于“加氧催化裂解”产物中含有一定量的有机类小分子自由基且均呈电子激发状态，这种“小分子自由基”一旦离开裂解反应的高温区，就会彼此结合成长链分子并放出热量，从而再次形成焦油类大分子物质。因此，本发明没有将其全部当成稳定态的小分子可燃气而直接导入低温贮气罐贮存备用，或将其利用普通冷凝导气装置导入燃烧器，而是将其保温导入富氧燃烧区或经保温除尘后再保温导入富氧燃烧区，并以高于其理论需氧量加入助燃空气进行富氧燃烧。由于保温导入富氧燃烧区的可燃混合气，全为已呈电子激发状态的小分子可燃气或有机类小分子自由基，它们在富氧燃烧区无须经过焦油类大分子物质的二次裂解，即可与氧自由基直接发生氧化燃烧反应，因而在富氧条件下很容易实现完全燃烧，从而有效避免了有机类小分子自由基在低温贮气罐或普通冷凝导气装置中，二次结合形成焦油类大分子物质等不利情况的发生，实现了大分子物质的高效清洁转化利用。“二恶英”及其前体物属焦油类大分子物质，因而当本发明应用于垃圾焚烧发电时，可实现“二恶英”零排放。

本发明与现有技术相比，具有如下功能与优点：

既可使用干料，又可使用湿料，且工艺简单，造价低廉，操作稳定，使用方便，起火速度快，运行费用小，不产焦油废水，无烟尘和焦油污染，并在垃圾焚烧处理过程中可实现“二恶英”零排放，具有高效节能和环境友好的双重功效，与化石能源相比，具有明显的可比经济性，而且运行操作十分安全。

附图说明：

图1、图2、图3是本发明第一、第二和第三种具体实施方案的内部结构示意图，为本发明第一类实施方案中的三个具体实施方案；

图4和图5是本发明所述“炭火点火器”的内部结构示意图，其中图5为俯视图，图4为图5的A-A剖视图，但图中没有全部标注剖面线；

图6、图7、图8、图9和图10是本发明第四、第五、第六、第七和第八种具体实施方案的内部结构示意图，为本发明第二类实施方案中的五个具体实施方案；

图11是本发明第九种具体实施方案的内部结构示意图，为本发明第三类实施方案中的一个具体实施方案；

图12、图13是本发明第十和第十一种具体实施方案的内部结构示意图，为本发明第四类实施方案中的二个具体实施方案；

图14是某大分子物质在如图1至图3所示第一类实施方案中的热解或燃烧产物温度与过量空气系数和气化产物有效系数之间的关系示意图；而图15则是某大分子物质在图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13所示第二、第三和第四类实施方案中的热解或燃烧产物温度与过量空气系数和气化产物有效系数之间的关系示意图；图中下方横坐标表示过量空气系数，为一定量的大分子物质在气化燃烧过程中实际供给的空气量与其理论空气量之比，用α表示；上方横坐标表示气化产物有效系数，为一定量的大分子物质实际气化所得小分子可燃气包括有机类小分子自由基与其理论气化值的当量比，用β表示；纵坐标表示大分子物质热解或燃烧产物温度，以摄氏温度表示；Q₁、Q₂、Q₃、Q₄和Q₅分别表示大分子物质在AB或AB′段、BC或B′C′段、CD或C′D段、DD′或DE或DE₁或DE′段和DD″段所获得的助燃空气量； “经1^＃、经2^＃、经3^＃”分别表示经1^＃热能回收器、经2^＃热能回收器和经3^＃热能回收器降温后的温度特性；“经水蒸汽”表示经混合水蒸汽直接热回收降温后的温度特性；“经骤冷”表示二次燃烧产物被导入冷却水中，经骤冷式直接水洗降温后的温度特性；

图16和图17分别是本发明二种不同具体实施方式的工艺方框示意图，但图中均未标注保温输送和间接热能回收工序。

附图中各组成部分的名称与序号如下：（其中同类组成部分使用了同一名称与序号）

缺氧燃烧室1、风机2、热解室3、环形气道4、绝热保温层5、干燥室6、排气口7、排气阀8、内炉体9、贮料桶10、炉盖11、三次供氧阀12、蒸汽阀13、补氧管14、水蒸汽分离排泄装置15、导气管16、出气口17、1^＃热能回收器18、炉头19、富氧燃烧室20、隔板21、挡板22、燃气阀23、一次燃烧产物出口24、二次供氧阀25、二次供氧装置26、保温盖27、

除尘室28、导风管29、环形风道30、供氧落灰口31、炉栅32、灰渣室33、一次供氧装置34、密封盖35、进风口36、封火塞37、环形水槽38、

密封环39、单向风道40、单向气道41、多功能集控阀42、连接法兰43、

二次燃烧产物出口44、耐热密封圈45、灰渣分离器46、排污阀47、进水阀48、出水阀49、保温桶50、溢流管51、二次燃烧产物导管52、水夹套53、观火口54、2^＃热能回收器55、耐热合金丝网56、多孔陶瓷板57、补水阀58、气动阀59、备料桶60、压缩空气导入装置61、进料斗62、喷头63、洗气塔64、填料65、碱液补充阀66、耐蚀热水泵67、混合水蒸汽出口68、水洗除尘室69、碱液槽70、3^＃热能回收器71、送料装置72、斜形底板73、气动开关74、水膜除尘器75、引风机76、链条炉排77、碎料收集室78、进料开关79、链轮80、炉膛81、炭火点火器82、贮料腔83、密封垫片84。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的原理和特征进行具体描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明实际保护的范围。

【实施例一】

一种大分子物质高效清洁燃用装置，如图1所示，包括富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6，其特征在于：在所述缺氧燃烧室1正下方的中心轴线上设有灰渣室33和一次供氧装置34；在所述缺氧燃烧室1的上部四周，依次设有一次燃烧产物出口24和环形气道4；并在所述环形气道4的一侧依次设有出气口17和除尘室28；在所述除尘室28的上部设有红外燃烧炉头19，在所述炉头19内设有富氧燃烧室20；在所述富氧燃烧室20上设有1^＃热能回收器18，所述的1^＃热能回收器18为所述炉头19富氧燃烧室20正常工作时置于其上的普通炒锅；同时在所述除尘室28内设有二次供氧装置26；在所述缺氧燃烧室1的正上方依次设有热解室3和干燥室6且此三者之间为直通结构；在所述除尘室28、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6的外侧四周设有绝热保温层5，同时在所述干燥室6的上部设有炉盖11，并在该炉盖11上，设有通往炉头19富氧燃烧室20的水蒸汽分离排泄装置15；所述的富氧燃烧室20为位于炉头19多孔陶瓷板之上、合金丝网之下的燃烧空间；所述的缺氧燃烧室1为圆筒状内炉体9的下部空间；所述的热解室3和干燥室6分别为同轴设置在所述内炉体9中上部的圆形贮料桶10的下半部和上半部空间；所述的贮料桶10与内炉体9之间为活动组合式结构，当其环形气道4或所述出气口17内积有灰渣影响正常通气时，可方便地将贮料桶10从内炉体9中取出；所述的一次供氧装置34由设置在所述内炉体9底部中心轴线上的供氧落灰口31、由钢板围成的槽形灰渣室33、与密封盖35连为一体的炉栅32、与环形风道30连通的进风口36和安装在所述环形风道30上的风机2组合而成；所述的环形气道4由所述内炉体9和同轴设置在其中上部的贮料桶10组合而成，并在所述环形气道4的上部一侧设有排气口7和排气阀8；所述的出气口17设置在与所述除尘室28相临的内炉体9炉壁上，并在该出气口17上设有燃气阀23；所述的燃气阀23为线接触式手动陀螺阀，其优点是：开启灵活，耐高温，对供气量可实现无级调节；所述的除尘室28为设置在所述内炉体9一侧的长方体内空钢板构件，并用一悬置隔板21将其分隔成下部连通的左右二部分，且在其右侧空间内设有四块斜形挡板22，其目的是借助飞灰的重力沉降作用，通过改变气流方向，尽可能减少燃气中的飞灰含量，防止产生二次污染，该飞灰在本实施例中主要是炭微粒，可回收利用；同时在所述除尘室28的底部一侧设有出灰口和保温盖27；所述的二次供氧装置26由导风管29、二次供氧阀25、环形风道30和风机2组成，所述导风管29为一根两端开口的“7”字形金属导管，其一端对接在所述环形风道30上，另一端穿过隔板21设置在所述除尘室28的右侧空间内；所述的二次供氧阀25为线接触式手动陀螺阀；所述的水蒸汽分离排泄装置15由导气管16及其蒸汽阀13和补氧管14及其三次供氧阀（12）组合而成。

本实施例所采用的大分子物质高效清洁燃用方法，如图1、图14和图16所示，包括以下工艺步骤：

步骤（一）：将一定量的生物质炭渣在低于其理论需氧量下加入第一助燃空气进行缺氧燃烧，以产生第一气态物质、飞灰和红热炭渣层，该第一气态物质主要包括一氧化碳CO、氢气H₂和氮气N₂；所述的第一气态物质与飞灰均呈电子激发状态；

步骤（四）：将呈电子激发状态的第三气态物质与飞灰和第一气态物质与飞灰，在保温条件下合并混合并经保温除尘后再保温导入富氧燃烧区，以高于其理论需氧量加入第二助燃空气进行富氧燃烧，同时进行热回收，以便将燃烧产物的温度控制在飞灰的熔点以上、热力型氮氧化物NO_x的生成温度以下，从而使其尽可能在减少NO_x生成的前提下转化成熔渣和第四气态物质；

在步骤（四）中，第一气态物质和第三气态物质得以完全燃烧，且不会大量产生NO_x和飞灰；

步骤（五）：将热回收后的第四气态物质直接排入大气；

其中，在步骤（二）中所述的“使其预热干燥，并分离出部分水份”，是指大分子物质所含水份，大部分经吸热气化，并将混有小分子可燃气的汽化水，以混合水蒸汽的形式与物料分离，再与高于其理论需氧量的第三助燃空气进行充分预混，然后再导入步骤（四）中所述的富氧燃烧区，以实现水蒸汽的燃气转化与吸热降温和小分子可燃气的即时完全燃烧；

在步骤（三）中所述的“第三气态物质不含‘二恶英’和其它‘焦油’类大分子物质”，是通过控制第一助燃空气量、红热炭渣层的有效厚度和第二气态物质的含水率来实现的；所述红热炭渣层的有效厚度是指第二气态物质在所述红热炭渣层内实际流过的炭渣厚度；所述的控制“第一助燃空气量”和“第二气态物质的含水率”，其目的是确保所述红热炭渣层的温度≥850℃，其中控制“第二气态物质的含水率”，又是通过控制设在炉盖11上的水蒸汽分离排泄装置15，即通过控制蒸汽阀13和三次供氧阀12来实现的；

在步骤（四）中所述的“第一气态物质和第三气态物质得以完全燃烧”，是通过控制第二助燃空气的供应量和第一、第三气态物质与第二助燃空气的混合程度来实现的，其中“控制第二助燃空气的供应量”是通过控制二次供氧阀25来实现的，其中判断所述三次供氧阀12和二次供氧阀25的控制是否恰当，是以炉头19富氧燃烧室20的富氧燃烧，是否实现无焰燃烧且无黑烟产生为标准的；同时在步骤（四）中所述的“不会大量产生NO_x和飞灰”是通过控制炉头19富氧燃烧室20燃烧产物的温度来实现的，而所述“炉头19富氧燃烧室20燃烧产物的温度”，又是通过向炉头19富氧燃烧室20充入已与第三助燃空气完全预混的混合水蒸汽进行直接热回收，和与设置在所述炉头19富氧燃烧室20上的普通炒锅式1^＃热能回收器18同时进行间接热回收来实现的。

下面再对照图1和图14，就本实施例所述大分子物质高效清洁燃用过程作进一步说明。

如图14所示，当过量空气系数α=0时，表示实际供给的助燃空气量为0，大分子物质处于预热干燥或干馏热解状态，如图1和图14中的AB或BC段所示；当0＜α＜1时，表示实际供给的助燃空气量小于其理论空气量，生物质炭渣处于缺氧燃烧状态，燃烧产物温度随α的增加而增加，但在本实施例中的增加幅度不大，如图1和图14中的CD段所示，说明在CD段除存在缺氧燃烧的放热反应外，同时还存在裂解与还原等吸热反应；当α=1时，表示实际供给的空气量等于其理论空气量，燃烧产物温度可达到其理论最高燃烧温度，如图14中的E″点所示，但实际情况并非如此，实际上从图14可知：其最终气化产物在α=1和β=1条件下的空气预混燃烧，其燃烧产物的β值并非为0而是0.4，说明其最终气化产物中的小分子可燃气包括有机类小分子自由基并未实现完全燃烧，因而，其理论最高燃烧温度E″点，实际上是不存在的。由于实际燃烧工况并非理想绝热状态，因此，实际燃烧产物的最高温度E′必将低于其理论最高燃烧温度E″，而且要使实际燃烧产物温度达到其可能达到的最高温度点E′，还必须供给超过其理论空气量的过量助燃空气，即α＞1。从图14可知，当α=1.15时,实际燃烧产物温度方可达到其最高燃烧温度E′，而当α＞1.15时，过量的助燃空气反而会使其燃烧产物温度降低，此时，其燃烧产物温度随α值的增加而下降。

图14共有三条曲线，表示在不同状态下某大分子物质热解或燃烧产物温度与α和β的关系示意图，其中：第一条曲线A-B-C-D-D″-E″代表该大分子物质在绝热状态下的理论热解或燃烧产物温度曲线，其最终气化产物的燃烧方式为绝热状态下的空气预混无焰燃烧，且α=1.0；第二条曲线A-B-C-D-D′-E′代表该大分子物质在普通非绝热状态下的热解或燃烧产物温度曲线，其最终气化产物的燃烧方式为普通非绝热状态下的空气预混无焰燃烧，且α=1.15；第三条曲线A-B-C-D-D′-E代表该大分子物质在普通非绝热状态下，经混合水蒸汽直接热回收和1^＃热能回收器间接热回收降温后的热解或燃烧产物温度曲线，其最终气化产物的燃烧方式为普通非绝热状态下的空气预混无焰燃烧，且α=1.15；

图14中的Q₁、Q₂、Q₃、Q₄和Q₅分别表示某大分子物质在AB段、BC段、CD段、DD′段和DD″段所获得的助燃空气量；“经水蒸汽和1^＃”表示经混合水蒸汽直接热回收和1^＃热能回收器间接热回收降温后的温度特性；而图14所示的阴影区则表示热力型NO_X的生成区，该区域产生于1500℃以上的高温有氧环境中。

下面请一并参考图1和图14，其中图1所示的A、B、C、D、D′、D″和E点与图14中的A、B、C、D、D′、D″和E点为一一对应关系。从图1和图14可知，来自大分子物质的生物质炭渣在CD段所获得的助燃空气量Q₃小于其理论空气量，α＜1，因此生物质炭渣在CD段处于缺氧燃烧状态，其燃烧产物温度常保持在850—900℃且随α的增加而增加，但其增加幅度不大，说明在CD段除存在缺氧燃烧的放热反应外，同时还存在裂解与还原等吸热反应。如图1所示，其反应过程为：来自风机2的助燃空气Q₃，经环形风道30、进风口36和灰渣室33，最后穿过炉栅32经供氧落灰口31进入缺氧燃烧室1。由于α＜1，位于缺氧燃烧室1内的生物质炭渣因缺氧燃烧，瞬间即可产出足量的小分子可燃气，主要是CO和H₂，并放出热量，从而实现炉头19快速点火，且起动无烟尘。正常情况下，起火时间一般不超过1分钟。这些小分子可燃气连同其它因反应所伴生的不燃性混合气，我们统称为第一气态物质，主要包括CO、H₂和N₂。不燃性无机物则在供氧落灰口31附近，即第一助燃空气注入口附近转化成飞灰，并在1000—1200℃的高温条件下形成熔渣，最后通过供氧落灰口31自动落入灰渣室33内；

与此同时，在缺氧燃烧室1所产热量包括辐射热和传导热的作用下，位于BC段的半焦类干热物料，因紧临CD段缺氧燃烧室1，热辐射强烈，加上其水份含量少，因而BC段升温迅速，很快即可达到其热解气化温度，并产出大量含焦油类大分子气态物质的热解气，包括部分小分子可燃气和少量水蒸汽，我们称之为第二气态物质，所述的小分子可燃气主要来源于靠氢键和分子间范德华力的作用而结合在大分子聚合物中的果胶类可提取物，并产生于BC段的B点附近约150—200℃的温度区间内，除此之外，还有一部分来源于热解气经高温裂解而成的有机类小分子自由基，并产生于BC段的C点附近约750—850℃的温度区间内。从图14可知，BC段所获得的助燃空气量Q₂为0，即α=0，大分子物质在BC段主要进行干馏热解反应。尽管BC段所产生的热解气气量较大，但其大多数是以组成木质素、纤维素和半纤维素的焦油类大分子单体化合物的形态存在于热解气中，其中小分子可燃气及有机类小分子自由基的含量却较少，因此β仅为0.2，其热解产物温度常保持在150—850℃的范围内。

与此同时，位于AB段的新加物料，因其所含水份吸热气化而产出大量的水蒸汽。从图14可知，AB段所获得的助燃空气量Q₁与所产出的小分子可燃气均为0，即α=0，β=0，大分子物质在AB段主要表现为预热干燥，属物理变化阶段，其气化产物温度常保持在50—150℃的温度范围内。

如图1所示，受气化产物产生部位及其相对密度的影响，在贮料桶10内从上到下，大致形成上下二层混合气体的动态分布，其中上层AB段为水蒸汽和部分小分子可燃气与新加物料的共存区，下层BC段为焦油类大分子气态物质和有机类小分子自由基与半焦类干热物料的共存区，因所述气态产物全部蓄积在贮料桶10内，随着桶内大分子物质热解气化反应的不断进行，气态产物不断增加，桶内气压逐渐升高，当达到一定压力时，位于贮料桶10下层BC段的焦油类大分子气态物质和部分有机类小分子自由基，包括可能夹带的少量水蒸汽，便在桶内气压的作用下被迫缓慢向下漂移，最后进入CD段缺氧燃烧室1内的红热炭渣层，并在所述红热炭渣层内完成焦油类大分子气态物质的“加氧催化裂解”和有机类小分子自由基及少量水蒸汽的催化重整和高温还原反应。结果焦油类大分子气态物质全部转化成有机类小分子自由基，其中，一部分与氢原子结合成稳定态的小分子碳氢化合物，另一部分在充足碳源的还原气氛中与氧原子作用，并经一系列复杂的化学反应，最终化为CO和H₂，还有一部分仍以有机类小分子自由基的形式存在，最终形成以CH₄、CO和H₂等小分子可燃气为主，有机类小分子自由基为辅，并含有一定量CO₂和N₂等不燃性气体的小分子可燃混合气，我们称之为第三气态物质。如图14所示，大分子物质在本实施例中，其气化反应过程经由A、B、C、D各点，最终在D点位置所获得的小分子可燃气包括有机类小分子自由基，终于达到了其应有的理论气化值，因此其β=1。

如图1所示，随着贮料桶10内大分子物质的热解气化和缺氧燃烧室1内焦油类大分子气态物质“加氧催化裂解” 的不断进行，热解室3内的半焦类干热物料逐步被炭化并落入其下部的缺氧燃烧室1，以补充缺氧燃烧室1内红热炭渣的反应消耗，从而导致贮料桶10内全部固态物质与气态物质的整体下移，同时，蓄积在贮料桶10上层的水蒸汽数量和体积也在跟随不断增加并呈现出向下扩张之势，此时，如不采取措施，必将引发贮料桶10上层水蒸汽大量涌入其下部热解室3内，以致最后进入缺氧燃烧室1的红热炭渣层，从而导致热解室3内正常的热解气化反应和红热炭渣层内正常的“加氧催化裂解”反应全部崩溃，并由此产出焦油废水，从而引发炉头19产生大量烟尘，甚至根本无法正常工作，出现只冒烟不着火等恶劣情况。为了有效避免此种不利情况的发生，本实施例在贮料桶10上部炉盖11上，特为此设置了水蒸汽分离排泄装置15，此时，只要适当开启位于炉盖11上的蒸汽阀13和三次供氧阀12，将蓄积在贮料桶10上部的水蒸汽连同可能夹带的小分子可燃气，与所述的第三助燃空气充分预混后，导入炉头19富氧燃烧室20，以实现水蒸汽的燃气转化与吸热降温和小分子可燃气的即时完全燃烧，就可有效避免以上所述各种可能不利情况的发生，从而使得本装置即便使用湿料，也能确保安全稳定运行。另外，此举的有益效果还在于：混合水蒸汽导入炉头19富氧燃烧室20，除可实现水蒸汽的燃气转化、提高产气量外，还可因水蒸汽的高温还原吸热反应，有效降低富氧燃烧产物温度，使其燃烧产物温度被控制在飞灰的熔点以上、热力型NO_x的生成温度以下，从而使得气化产物在富氧燃烧的过程中不会大量产生NO_x和飞灰。

值得注意的是：在分离排泄炉内水蒸汽的过程中，应使蒸汽阀13处于“适当开启”状态，以确保在炉内水蒸汽不随热解气倒流进入热解室3和缺氧燃烧室1的前提下，使炉内始终保持一定气压，从而促使焦油类大分子气态物质，在红热炭渣层内的“加氧催化裂解”可持续稳定进行，防止因蒸汽阀13开启过大，一方面破坏炉头19富氧燃烧室20内混合水蒸汽的燃气转化，另一方面又导致焦油类大分子气态物质，未经裂解就顺势经水蒸汽分离排泄装置15而直接进入炉头19富氧燃烧室20，从而引发焦油污染。

如图1所示，来自缺氧燃烧室1的小分子可燃混合气，包括第一气态物质、第三气态物质和飞灰，在本实施例中，经一次燃烧产物出口24、环形气道4和出气口17，被保温导入除尘室28，经除尘室28清除大部分飞灰后，与二次供氧装置26供给的第二助燃空气进行充分预混，最后又被保温导入位于所述除尘室28上部炉头19的富氧燃烧室20内进行富氧燃烧。

从图14可知，小分子可燃混合气在DD′段所获得的助燃空气量Q₄大于其理论空气量，α=1.15，但其燃烧产物温度却始终恒定在900℃，且小分子可燃混合气的β值亦始终保持恒定值“1”，表示在DD′段所获得的助燃空气和小分子可燃气均未被消耗，DD′段实质上成了小分子可燃混合气与助燃空气的预混区及其保温输送区；由于小分子可燃混合气在DD′段所获得的助燃空气和其所含小分子可燃气均未被消耗，故其进入D′E段的瞬间，与其在DD′段的α值和β值相同，均为α=1.15、β=1，但是，我们从图14中同时发现，当其进入D′E段后，其β值瞬间被降为0，说明其所含小分子可燃气在D′E段，即图1所示的炉头19富氧燃烧室20内，瞬间实现了完全燃烧，且其燃烧方式为空气预混式红外无焰燃烧。这一现象同时还表明：小分子可燃气包括有机类小分子自由基的化学能在D′E段，即在图1所示的炉头19富氧燃烧室20内瞬间转化成了热能，实现了小分子可燃气的热升华，因而，与现有公知技术相比，本实施例不仅其最终气化产物实现了完全燃烧，避免了一氧化碳及烟尘和焦油的二次污染，同时还具有更高的热效率。

同时，由于本实施例将来自干燥室6，并与第三助燃空气完全预混的混合水蒸汽，导入了炉头19富氧燃烧室20，同时又在所述炉头19富氧燃烧室20上设有1^＃热能回收器18，从而使得炉头19富氧燃烧室20内的最终燃烧产物温度，由1700℃的E′点被瞬间降到了1000℃的E点，使其最终燃烧产物温度被成功地控制在了800℃左右的飞灰熔点以上、1500℃的热力型NO_x生成温度以下，从而又在炉头19部位将飞灰和NO_x的二次污染降到了最低限度，实现了高效节能和环境友好的双重功效。

再说，由于本装置始终在低压或常压下运行，且其小分子可燃气为即产即用型，因而其运行操作十分安全。

另外，本实施例的有益效果还在于：由于本实例所设炉头19为红外均衡燃烧炉头，炉头温度高且均衡稳定，因此，当本实施例因故出现异常，致使保温导入炉头19富氧燃烧室20的小分子可燃混合气中，即便夹带少量焦油类大分子气态物质，亦可实现二次裂解完全燃烧，从而可有效避免出现焦油的二次污染。

【实施例二】

一种大分子物质高效清洁燃用装置，如图2所示，包括富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6，与【实施例一】相比，本实施例的不同点在于：所述贮料桶10与内炉体9之间的活动连接，是通过设置在内炉体9上部外侧的环形水槽38和对接在所述贮料桶10上部且伸入所述环形水槽38底部的密封环39来实现的。实际运行过程中，当贮料桶10内的物料出现因落料不畅而影响正常产气时，可通过设置在所述炉盖11上的手柄，推动贮料桶10在内炉体9内旋转，以带动物料整体下降，从而恢复正常产气，除此之外，其余部分均与【实施例一】相同。

本实施例所采用的大分子物质高效清洁燃用方法，其工艺步骤与【实施例一】相同。

【实施例三】

一种大分子物质高效清洁燃用装置，如图3所示，包括富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6，与【实施例一】相比，本实施例的不同点在于：内炉体9与贮料桶10合为一体，并在其一侧设有单向气道41，在所述单向气道41上设有出气口17，同时在所述单向气道41的正下方设有单向风道40，另外除尘室28设置在所述单向气道41的一侧，而且在位于除尘室28的右侧空间内设有6块挡板22，除下部2块挡板的设置与【实施例一】相同外，其余4块挡板22组合成漏斗状并置于二次供氧装置26出风口上，除此之外，其余部分均与【实施例一】相同。

【实施例四】

一种大分子物质高效清洁燃用装置，如图6所示，包括富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6，其特征在于：在所述缺氧燃烧室1上设有一次供氧装置34；在所述缺氧燃烧室1的正下方依次设有炉栅32、一次燃烧产物出口24、

富氧燃烧室20和灰渣室33，并在所述一次燃烧产物出口24至富氧燃烧室20的气路上设有二次供氧装置26；在所述缺氧燃烧室1的正上方依次设有热解室3和干燥室6；所述的灰渣室33、富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6相通且为直通结构，并在所述富氧燃烧室20上设有二次燃烧产物出口44，同时在该二次燃烧产物出口44上依次设有连接法兰43和耐热密封圈45；在所述灰渣室33、富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6的外侧四周设有1^＃热能回收器18，所述的1^＃热能回收器18即为水夹套53，并在所述水夹套53的外侧四周设有绝热保温层5，同时在所述干燥室6上设有炉盖11，并在该炉盖11上设有通往富氧燃烧室20的水蒸汽分离排泄装置15；所述的水蒸汽分离排泄装置15由导气管16、蒸汽阀13、补氧管14、三次供氧阀12、多功能集控阀42和风机2组成。

本实施例所采用的大分子物质高效清洁燃用方法，如图6、图15和图17所示，其工艺步骤与【实施例三】相比，不同点在于：本实施例在步骤（四）中，所述的第一气态物质与飞灰和第三气态物质与飞灰，一经产生即以小分子可燃混合气的形式被立刻保温导入富氧燃烧区，并与第二助燃空气进行即时混合燃烧，省去了小分子可燃混合气的保温除尘和保温输送的工艺环节，因而完全避免了小分子可燃混合气中的有机类小分子自由基，在保温除尘及保温输送过程中二次结合成焦油类大分子物质的可能；同时，小分子可燃混合气在富氧燃烧区的燃烧方式表现为空气即时混合式火焰燃烧，如图15中A-B-C-D-E温度曲线的D-E段所示，其燃烧产物温度随α的增加而升高，但其β值却随α的增加而下降，且当α=1.15时β=0，表示进入富氧燃烧区的小分子可燃混合气在α=1.15时实现了完全燃烧；另外，如图15中的A-B-C-D-E温度曲线所示，本实施例不仅在其最终气化产物进行富氧燃烧时进行了混合水蒸汽的直接热回收和一次间接热回收，而且在大分子物质的干燥、热解和缺氧燃烧的过程中，也同时进行了一次间接热回收；与【实施例三】相比，其有益效果是：如图6所示，其来自热解室3的含焦油类大分子物质的第二气态物质，在反向流过所述的缺氧燃烧室1时，因其与红热炭渣的接触面积更大，停留时间更长，因而其焦油类大分子物质的裂解更完全，因此，当本实施例应用于垃圾焚烧处理时，能更好地消灭“二恶英”，正常情况下，可确保实现“二恶英”零排放，其热解或燃烧产物温度曲线如图15中的A-B-C-D-E所示，除此之外，其余工艺步骤与【实施例三】相同。

【实施例五】

一种大分子物质高效清洁燃用装置，如图7所示，包括富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6，与【实施例四】相比，本实施例的不同点在于：其在所述的灰渣室33、富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6上未设间接热能回收器，除此之外，其余部分与【实施例四】相同。

本实施例所采用的大分子物质高效清洁燃用方法，如图7、图15和图17所示，其工艺步骤与【实施例四】相比，不同点在于：本实施例除在其最终气化产物进行富氧燃烧时，向富氧燃烧区充入混合水蒸汽进行了直接热回收外，在大分子物质的干燥、热解、缺氧燃烧及的其最终气化产物进行富氧燃烧的过程中均未进行间接热回收，其热解或燃烧产物温度曲线如图15中的A-B′-C′-D-E₁所示，除此之外，其余工艺步骤与【实施例四】相同。

【实施例六】

一种大分子物质高效清洁燃用装置，如图8所示，包括富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6，与【实施例四】相比，本实施例的不同点在于：其在所述的二次燃烧产物出口44上同时还设有2^＃热能回收器55；所述的2^＃热能回收器55即为水夹套53；同时在所述灰渣室33内设有灰渣分离器46；在所述二次燃烧产物出口44的下部一侧设有观火口54及其保温盖27；在所述水夹套53的上部设有用作高位槽的保温桶50，除此之外，其余部分与【实施例四】相同。

本实施例所采用的大分子物质高效清洁燃用方法，如图8、图15和图17所示，其工艺步骤与【实施例四】相比，不同点在于：来自富氧燃烧区并经混合水蒸汽直接热回收及一次间接热回收降温后的二次燃烧产物，即第四气态物质，在本实施例中再经二次间接热回收后排入大气；其热解或燃烧产物温度曲线如图15中的A-B-C-D-E-F所示，除此之外，其余工艺步骤与【实施例四】相同。

【实施例七】

一种大分子物质高效清洁燃用装置，如图9所示，包括富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6，与【实施例四】相比，本实施例的不同点在于：其在所述灰渣室33内设有灰渣分离器46；在所述二次燃烧产物出口44上，依次设有多孔陶瓷板57、耐热合金丝网56和普通炒锅式2^＃热能回收器55；同时在所述水夹套53的上部设有用作高位槽的保温桶50；除此之外，其余部分与【实施例四】相同。

本实施例所采用的大分子物质高效清洁燃用方法，如图9、图15和图17所示，其工艺步骤与【实施例四】相比，不同点在于：来自富氧燃烧区并经混合水蒸汽直接热回收及一次间接热回收降温后的二次燃烧产物，即第四气态物质，在本实施例中再经二次间接热回收后排入大气；其热解或燃烧产物温度曲线如图15中的A-B-C-D-E-F所示，除此之外，其余工艺步骤与【实施例四】相同。

【实施例八】

一种大分子物质高效清洁燃用装置，如图10所示，包括富氧燃烧室（20）、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6，与【实施例七】相比，本实施例的不同点在于：其在所述干燥室6的上端口上未设炉盖11，但在其正上方依次设有备料桶60和进料斗62，并在所述备料桶60的顶部和底部同时设有气动阀59，同时在所述备料桶60顶部气动阀59的下方一侧，设有压缩空气导入装置61；在所述干燥室6的上端口上设有环形气道4；在该环形气道4上设有通往富氧燃烧室20的水蒸汽分离排泄装置15；另外，本实施例未在其二次燃烧产物出口44上设置如图9所示的多孔陶瓷板57、耐热合金丝网56和普通炒锅式2^＃热能回收器55，而是在其所述的富氧燃烧室20的正下方，设有兼做灰渣室33的水洗除尘室69，并在其上设有挡板22、溢流管51、补水阀58、排污阀47和混合水蒸汽出口68，且所述富氧燃烧室20的二次燃烧产物出口44，设置在所述水洗除尘室69的液面以下；同时在所述水洗除尘室69的一侧设有碱液槽70，并在其上设有混合水蒸汽出口68、挡板22、碱液补充阀66、耐蚀热水泵67和排污阀47，同时在所述混合水蒸汽出口68上设有洗气塔64，并在该洗气塔64内设有填料65，在所述洗气塔64内的填料65上方，设有循环碱液喷头63和3^＃热能回收器（71），除此之外，其余部分与【实施例七】相同。

本实施例所采用的大分子物质高效清洁燃用方法，如图10、图15和图17所示，其工艺步骤与【实施例七】相比，不同点在于：来自富氧燃烧区并经混合水蒸汽直接热回收及一次间接热回收和二次间接热回收降温后的二次燃烧产物，即第四气态物质，在本实施例中随即又被全部导入冷却水中，进行骤冷式水洗除尘，以将其二次燃烧产物温度由如图15所示700℃的F点，瞬间降至100℃的G点，然后再依次经过碱洗除酸处理和三次间接热回收，使其最终产物温度下降到达H点后再排入大气；其热解或燃烧产物温度曲线如图15中的A-B-C-D-E-F-G-H所示，除此之外，其余工艺步骤与【实施例七】相同。

本实施例的有益效果是：因水洗除尘室69的设置，一方面二次燃烧产物中的飞灰被清除，为后续碱洗除酸工序扫除了障碍，另一方面又保证了来自富氧燃烧室20并经降温后的二次燃烧产物温度从700℃瞬间降至100℃，从而不仅有效避开了1170～1460℃的快速型NO_x和1500℃以上的热力型NO_x的形成温度，同时又有效避开了250～450℃的“二恶英”前体物二次合成“二恶英”的最佳温度区间，从而一方面成功地避免了NO_x的二次污染，另一方面又成功地避免了偶尔因操作异常，可能导致的“二恶英”前体物二次合成“二恶英”等不利情况的发生；同时“碱洗除酸”工序的设置，又可有效消除二次燃烧产物中可能存在的不燃性酸性气体的二次污染；因而将本实施例应用于垃圾焚烧处理时，不仅可实现“二恶英”零排放，同时还可有效避免飞灰、氮氧化物和不燃性酸性气体的二次污染。

【实施例九】

一种大分子物质高效清洁燃用装置，如图11所示，包括富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6，其特征在于：在所述缺氧燃烧室1上设有一次供氧装置34；在所述缺氧燃烧室1的正上方依次设有一次燃烧产物出口24和富氧燃烧室20，并在所述一次燃烧产物出口24上设有二次供氧装置26；在所述缺氧燃烧室1的正下方依次设有热解室3、干燥室6和送料装置72；所述的富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6相通且此四者之间为直通结构；在所述缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6的外侧四周设有绝热保温层5，且在所述富氧燃烧室20上设有1^＃热能回收器18；同时在所述干燥室6上设有通往富氧燃烧室20的水蒸汽分离排泄装置15，所述的水蒸汽分离排泄装置15为带控制阀即蒸汽阀13的导气管16。

本实施例所采用的大分子物质高效清洁燃用方法，如图11、图15和图17所示，其工艺步骤与【实施例五】相比，不同点在于：本实施例在步骤（二）中所述的“使其预热干燥，并分离出部分水份”，是指将混有小分子可燃气的汽化水，以混合水蒸汽的形式与物料分离后直接导入步骤（四）中所述的富氧燃烧区，以实现水蒸汽的吸热降温与自动分离和小分子可燃气的即时完全燃烧；在步骤（四）中所述的“同时进行热回收”，本实施例包括向富氧燃烧区充入混合水蒸汽的直接热回收和通过设于其上的普通炒锅式间接热回收；其热解或燃烧产物温度曲线如图15中的A-B-C-D-E所示，除此之外，其余工艺步骤与【实施例五】相同。

【实施例十】

一种大分子物质高效清洁燃用装置，如图12所示，包括富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6，与【实施例九】相比，本实施例的不同点在于：其所述的缺氧燃烧室1为斜面燃烧室，所述的热解室3、干燥室6和送料装置72依次设置在与所述斜面燃烧室斜形底板73相对的一侧，且此四者均为水平布置，除此之外，其余部分均与【实施例九】相同。

本实施例所采用的大分子物质高效清洁燃用方法，如图12、图15和图17所示，其工艺步骤与【实施例九】相同。

【实施例十一】

一种大分子物质高效清洁燃用装置，如图13所示，包括富氧燃烧室20、缺氧燃烧室1、热解室3和干燥室6，与【实施例十】相比，不同点在于：本实施例在其干燥室6上所设水蒸汽分离排泄装置15，为将水蒸汽直接排入大气的带控制阀即进料开关79的进料斗62，且其送料装置72为链条炉排77，并在该链条炉排77的下方设有碎料收集室78；同时在所述斜面燃烧室的斜形底板73上设有气动开关74，所述的斜形底板73为转轴式活动底板，通过气动开关74可推动其沿转轴旋转与闭合，从而可将积存在斜面燃烧室内的灰渣，定期转入位于其斜形底板73正下方的灰渣室33内；所述的多功能集控阀42设置在所述灰渣室33上，其上出气口通过导气管与环形风道30相连通，其下出气口指向灰渣室33的底部，这样可有效提高灰渣中残炭的碳转化率；另外在其富氧燃烧室20上设有保温炉膛81，并在所述炉膛81内设有1^＃热能回收器18，同时在所述炉膛81的排气口7上设有水膜除尘器75，在水膜除尘器75上设有引风机76，除此之外，其余部分均与【实施例十】相同。

本实施例所采用的大分子物质高效清洁燃用方法，如图13、图15和图17所示，其工艺步骤与【实施例十】相比，不同点在于：本实施例在步骤（二）中所述的“使其预热干燥，并分离出部分水份”，是指大分子物质所含水份，大部分经吸热气化并以水蒸汽的形式与物料分离后直接排入大气；在步骤（四）中所述的“同时进行热回收”，仅指同时进行一次间接热回收；其热解或燃烧产物温度曲线如图15中的A-B′-C′-D-E₁所示，除此之外，其余工艺步骤与【实施例十】相同。

综上所述，本发明所述的大分子物质高效清洁燃用方法及装置，利用缺氧燃烧产生高于灰熔点而低于热力型NO_x形成温度，即大于800℃而小于1500℃的燃烧产物，包括飞灰和各种气态物质，从而一方面使飞灰形成熔渣并从燃烧产物中分离出去，另一方面又可有效避免热力型NO_x的产生，同时还可使物料燃烧时可能产生的燃料型NO_x，在红热炭渣的高温还原作用下，被还原成无毒无害的N₂，从而有效避免了飞灰和NO_x的大量产生；

与此同时，通过将蓄积于贮料桶10下部含焦油类大分子气态物质的热解气，导入850℃以上的红热炭渣层，并以红热炭渣作裂解催化剂，使其在所述红热炭渣的缺氧环境下完成加氧催化裂解，从而使焦油类大分子气态物质全部化为小分子可燃气和有机类小分子自由基，接着将所得小分子可燃气和有机类小分子自由基，全部保温导入富氧燃烧室20进行富氧燃烧。由于进入富氧燃烧室20的可燃气，全为小分子可燃气或有机类小分子自由基，它们在富氧燃烧室20内无需经过焦油类大分子物质的二次裂解，即可与氧自由基直接发生氧化燃烧反应，因而在富氧条件下，很容易实现完全燃烧，从而有效避免了现有公知技术在其气化燃烧利用过程中，可能存在的各种二次污染。

另外，由于本发明在干燥室6上均设有通往大气和/或通往富氧燃烧室20的水蒸汽分离排泄装置15，从而，一方面有效避免了水蒸汽对热解室3热解气化反应温度，和缺氧燃烧室1加氧催化裂解反应温度的负面冲击，确保了热解室3和缺氧燃烧室1始终在预定反应温度下稳定运行；另一方面，通过水蒸汽分离排泄装置15，将混合水蒸汽导入富氧燃烧室20，还可有效降低富氧燃烧产物温度，使得最终燃烧产物温度被控制在飞灰的熔点以上、热力型NO_x的生成温度以下，从而再一次有效地避免了飞灰和NO_x的大量产生；与此同时，通过对水蒸汽分离排泄装置15的合理调控，还可使含焦油类大分子气态物质的热解气，在反向流过缺氧燃烧室1红热炭渣层的速度实现可控操作，从而可有效延长焦油类大分子气态物质在所述红热炭渣层内的停留时间，确保其裂解完全，为后续可燃气的富氧完全燃烧提供了物质保障；另外，由于本发明的“气化燃用”均为低压或常压下的即产即用，因而其运行操作十分安全；同时，由于以上所述全部反应均在同一炉内完成，因而简化了操作工艺，降低了设备造价，与现有公知技术相比，具有明显的可比经济性。

最后需特别说明的是：以上所述仅为本发明的部分具体实施方案，但要实现本发明还有其它多种具体实施方案，且对于本专业范围的普通技术人员来说均是显而易见的，只是限于篇幅，本说明书没有全部列举。例如，在如图1、图2和图3所示的实施例中，还可在其内炉体9的周向外侧设置双炉头或多炉头结构，以适应不同用户的实际需要，同时所述的除尘室28，除采用重力沉降室外，还可将其设计成旋风除尘室、惯性除尘室、干式静电除尘室或其组合等多种结构形式；在如图6、图8、图9和图10所示的实施例中，也可将其水夹套53设计成风冷式暖风炉结构，使其来自鼓风机的新鲜空气和/或来自引风机的室内循环空气，在所述的水夹套53内由上到下呈螺旋流动，最后形成暖风直接吹入室内，以适应寒冷地区冬天室内供暖的需要，亦可用于各种大棚疏菜供暖和工业烘烤等用能领域；在如图10所示的实施例中，也可将其内炉体9由圆形结构改成长方体结构，以使其在垃圾焚烧发电过程中，最大限度地提高其垃圾焚烧处理能力和发电能力，其所述的气动阀59也可采用电磁阀或其它形式的电动阀；在如图11和图12所示的实施例中，也可将其送料装置72设计成螺杆推进式、气压推进式、水压推进式、液压推进式、弹簧贮能推进式、手动推进式、升降架推进式和组合螺旋送料式等多种结构形式；在图13所示的实施例中，也可去掉带进料开关79的进料斗62，使其进料口成为敞口式结构，以适应不同长短与大小的可燃物料。另外，还可根据用户具体情况，将本发明所述的各种装置设计成家用、商用和工业应用等多种结构形式。因此，凡是不违背本发明总体构思的各种具体实施方案，包括其它各种变形方案或等同替换方案，均为本发明的有效保护方案。

Claims

1.一种大分子物质高效清洁燃用方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤（一）：将一定量的生物质炭渣在低于其理论需氧量下加入第一助燃空气进行缺氧燃烧，以产生第一气态物质、飞灰和红热炭渣层，该第一气态物质主要包括一氧化碳、氢气和氮气；所述的第一气态物质与飞灰均呈电子激发状态；

步骤（四）：将呈电子激发状态的步骤（三）中的第三气态物质与飞灰和步骤（一）中的第一气态物质与飞灰，合并混合并保温导入富氧燃烧区，以高于其理论需氧量加入第二助燃空气进行富氧燃烧或同时进行热回收；或将步骤（三）中所述的第三气态物质与飞灰和步骤（一）中所述的第一气态物质与飞灰合并混合并经保温除尘后再保温导入富氧燃烧区，以高于其理论需氧量加入第二助燃空气进行富氧燃烧或同时进行热回收，以便将燃烧产物的温度控制在飞灰的熔点以上，或将燃烧产物的温度控制在飞灰的熔点以上、热力型氮氧化物NOx的生成温度以下，以产生熔渣和第四气态物质；该第四气态物质亦呈电子激发状态；

在步骤（四）中，第一气态物质和第三气态物质得以完全燃烧，且不会大量产生飞灰或不会大量产生NOx和飞灰；

步骤（五）：将所述的第四气态物质直接排入大气或经水洗净化和/或热回收后排入大气。

2.根据权利要求1所述的大分子物质高效清洁燃用方法，其特征在于：在步骤（二）中所述的“使其预热干燥，并分离出部分水份”是指大分子物质所含水份，大部分经吸热气化并以水蒸汽的形式与物料分离后直接排入大气；

或将混有小分子可燃气的汽化水，以混合水蒸汽的形式与物料分离后，导入步骤（四）中所述的富氧燃烧区，以实现水蒸汽的吸热降温与自动分离和小分子可燃气的即时完全燃烧；

或将混有小分子可燃气的汽化水，以混合水蒸汽的形式与物料分离并与高于其理论需氧量的第三助燃空气进行充分预混后，再导入步骤（四）中所述的富氧燃烧区，以实现水蒸汽的燃气转化与吸热降温和小分子可燃气的即时完全燃烧；

或将混有小分子可燃气的汽化水，以混合水蒸汽的形式与物料分离，并经水蒸汽的冷凝液化和自动分离后，与高于其理论需氧量的第三助燃空气进行充分预混，然后再导入步骤（四）中所述的富氧燃烧区，以实现少量水蒸汽的燃气转化与吸热降温和小分子可燃气的即时完全燃烧。

3.根据权利要求1所述的大分子物质高效清洁燃用方法，其特征在于：在步骤（三）中所述的“第三气态物质不含‘二恶英’和其它‘焦油’类大分子物质” 是通过控制红热炭渣层的温度和第二气态物质在所述红热炭渣层内的停留时间，或通过控制第一助燃空气量、红热炭渣层的有效厚度和第二气态物质的含水率来实现的；所述红热炭渣层的有效厚度是指第二气态物质在所述红热炭渣层内实际流过的炭渣厚度；同时在步骤（二）或步骤（三）中所述的“二恶英”包括“二恶英”及其前体物；

在步骤（四）中所述的“第一气态物质和第三气态物质得以完全燃烧”，是通过控制第二助燃空气的供应量，即第二助燃空气的过量空气系数和第一、第三气态物质与所述第二助燃空气的混合程度来实现的；同时在步骤（四）中所述的“不会大量产生飞灰或不会大量产生NOx和飞灰”是通过控制富氧燃烧区燃烧产物的温度来实现的；同时在步骤（四）中所述的“热回收”是指向富氧燃烧区充入混合水蒸汽的直接热回收和/或借助间壁式换热器所进行的间接热回收；

在步骤（五）中所述“水洗净化”中的“水”包括普通自来水、含酸水溶液、含碱水溶液或含盐水溶液。

4.根据权利要求1或3所述的大分子物质高效清洁燃用方法，其特征在于：所述红热炭渣层的温度≥850℃。

5.一种实现权利要求1所述方法的大分子物质高效清洁燃用装置，包括富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室，并在所述干燥室上设有通往大气和/或通往富氧燃烧室的水蒸汽分离排泄装置；其特征在于：在所述缺氧燃烧室上设有一次供氧装置和一次燃烧产物出口；在所述一次燃烧产物出口上设有除尘室；在所述除尘室上设有富氧燃烧室；并在所述一次燃烧产物出口至富氧燃烧室的气路上设有二次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正下方设有灰渣室；在所述富氧燃烧室内和/或富氧燃烧室上设有热能回收器；在所述缺氧燃烧室的正上方依次设有热解室和干燥室；在所述除尘室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室的外侧四周设有绝热保温层。

6.一种实现权利要求1所述方法的大分子物质高效清洁燃用装置，包括富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室，并在所述干燥室上设有通往大气和/或通往富氧燃烧室的水蒸汽分离排泄装置；其特征在于：在所述缺氧燃烧室上设有一次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正下方依次设有炉栅、一次燃烧产物出口、富氧燃烧室和灰渣室，并在所述富氧燃烧室上设有二次燃烧产物出口；同时在所述炉栅上和/或一次燃烧产物出口至富氧燃烧室的气路上设有二次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正上方依次设有热解室和干燥室；所述的干燥室、热解室、缺氧燃烧室、富氧燃烧室和灰渣室相通，并在所述干燥室、热解室、缺氧燃烧室、富氧燃烧室和灰渣室的外侧四周设有绝热保温层，或同时在所述“干燥室上、热解室上、缺氧燃烧室上、富氧燃烧室上、灰渣室上和富氧燃烧室内及其二次燃烧产物出口上”的一处或几处设有热能回收器。

7.一种实现权利要求1所述方法的大分子物质高效清洁燃用装置，包括富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室，并在所述干燥室上设有通往大气和/或通往富氧燃烧室的水蒸汽分离排泄装置；其特征在于：在所述缺氧燃烧室上设有一次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正下方依次设有炉栅、一次燃烧产物出口、富氧燃烧室和水洗除尘室，并在所述的富氧燃烧室上设有二次燃烧产物出口，且该二次燃烧产物出口位于所述水洗除尘室的液面之下；同时在所述的炉栅上和/或一次燃烧产物出口至富氧燃烧室的气路上设有二次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正上方依次设有热解室和干燥室；所述的干燥室、热解室、缺氧燃烧室、富氧燃烧室和水洗除尘室相通，且在所述干燥室、热解室、缺氧燃烧室和富氧燃烧室的外侧四周设有绝热保温层，同时在所述的水洗除尘室上设有混合水蒸汽出口；在该混合水蒸汽出口上设有洗气塔；在所述洗气塔上、干燥室上、热解室上、缺氧燃烧室上、富氧燃烧室上和富氧燃烧室内的一处或几处设有热能回收器。

8.一种实现权利要求1所述方法的大分子物质高效清洁燃用装置，包括富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室，并在所述干燥室上设有通往大气和/或通往富氧燃烧室的水蒸汽分离排泄装置；其特征在于：在所述缺氧燃烧室上设有一次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正上方依次设有一次燃烧产物出口和富氧燃烧室，并在所述一次燃烧产物出口上和/或一次燃烧产物出口至富氧燃烧室的气路上设有二次供氧装置；在所述缺氧燃烧室的正下方依次设有热解室、干燥室和送料装置；所述的富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室相通；且在所述干燥室上、热解室上、缺氧燃烧室上、富氧燃烧室上和富氧燃烧室内的一处设有热能回收器；在所述缺氧燃烧室、热解室和干燥室的外侧四周设有绝热保温层。

9.一种实现权利要求1所述方法的大分子物质高效清洁燃用装置，包括富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室，并在所述干燥室上设有通往大气和/或通往富氧燃烧室的水蒸汽分离排泄装置；其特征在于：所述的缺氧燃烧室为斜面燃烧室，并在所述斜面燃烧室上设有一次供氧装置；在所述斜面燃烧室的正上方依次设有一次燃烧产物出口和富氧燃烧室，并在所述的一次燃烧产物出口上设有二次供氧装置；在与所述斜面燃烧室的斜形底板上表面水平相对的一侧依次设有热解室、干燥室和送料装置；所述的富氧燃烧室、缺氧燃烧室、热解室和干燥室相通，且在所述干燥室上、热解室上、缺氧燃烧室上、富氧燃烧室上和富氧燃烧室内的一处设有热能回收器，并在所述缺氧燃烧室、热解室和干燥室的外侧四周设有绝热保温层。