CN103047645A - 水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2RO2排放技术 - Google Patents
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Abstract
一种水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2RO2排放技术，尤其是采用不需要鼓入空气而完全以水蒸气完全取代其助燃燃煤、油、气，是采用氧化镁矿石粉等在气化炉膛中分解产出镁蒸汽，经涡流真空炉膛内顶部的涡流腔内涡滞Mg、MgO、H、C、O等蒸汽混合流充分催化反应以配比混合汽化燃烧的镁族蒸汽催化在真空热碳超高温的干热炉环境中一系列反应动态平衡的稳定运行，实现“六位一体的超效节能环保”，产热由干热炉外的“锅筒——集箱——管束”承压总成于三回程炉膛换热出力又由副机引烟气再循环冷却干热炉内衬各过热墙的水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2 RO2排放技术。
Description
技术领域
本发明涉及一种水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2RO2排放技术，尤其是采用不需要鼓入空气而完全以水蒸汽完全取代其助燃燃煤、油、气，是采用氧化镁矿石粉等烧解产出镁蒸汽在涡流真空炉膛内顶部的涡流腔内涡滞Mg、Mg O、H、C、O等蒸汽混合流充分催化反应，炉内封闭性间歇或连续性推煤或喷气喷油并配比供入白云石粉等含镁原料、液配比混合气化燃烧的镁族蒸汽催化在真空热碳超高温的干热炉环境中，产热由干热炉外的“锅筒——集箱——管束”承压总成换热出力的水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2 RO2排放技术。
背景技术
目前，公知的煤、油、气燃烧技术除少量冶金炉等吹氧或纯氧助燃外，一律采用传统的空气助燃的热力设备技术，由于空气78.9％的惰性气体中绝大多数是氮气，非但无助于燃烧，反而还要在炉膛中“夺”取大量氧气(燃烧产物中每反应1吨当量的N去生成NO2，就需要耗用2.29吨以上的氧气，致使锅窑炉的过量给风量增加1.1万m3，按15℃环境下的200℃排烟温度计算，额外增量热态排烟1.85万nm3，显热损失高达256.32kJ/m3合计为113万大卡)并生成对人类健康极其有害的氮氧化物(据西欧一家权威机构早在上世纪九十年代的研究报告向全人类敲响警钟说，如果按照20世界末的西欧地区氮氧化物污染状况放任下去而不加治理的话，那么，处在这种环境中的男性会逐渐丧失生殖能力)，同时还要大量增加烟气排放的显热损失。据中科院过程工程研完所谢裕生翻译策划的《燃烧生成物的发生与抑制技术》(33、43页)一书介绍说：“环境中的NO2浓度即使很低(10～100ppb)，也会危害人体健康”“二氧化碳、甲烷、一氧化二氮的相对温室系数分别是1、62、290”。……由于全社会的各种燃烧设备大量耗用空气中的氧气同时排出二氧化碳和氮氧化物，使空气质量严重下降和恶化温室效应是一个全球人都十分揪心的事情。
发明内容
本发明的目的是：通过镁蒸汽催化水基助燃煤、油、气等，既使能源设备，完全取代空气助燃，杜绝所有占空气中78％体积的氮气入炉并尽量节省空气中的氧气，以此95％以上地削减现行锅炉NOx的污染负荷，又将二氧化碳30～50％的分解成可燃碳而最终固化在硫酸镁MgSO4、氢氧化镁Mg(OH)2、硝酸镁Mg(NO3)2、碳酸镁MgCO3、硫酸钙CaSO3、碳酸钙CaCO3等固体物中排放，还要大幅度提高脱硫效果和能源的利用率。
本发明的目的是这样实现的：在“锅筒——集箱——管束”承压总成(锅筒联管和下降管分通左右的两下集箱和两上集箱，每侧上、下集箱竖通管束而对称构成由高温炉墙和低温炉墙曲导火流三回程热交换的水循环热交换系统)的锅筒下方设有干热炉。干热炉(或孪膛干热炉)以涡流真空炉膛为对称中心，真空炉膛底部设冷却三角篦(篦三角两腰设耐火篦条篦坡阶排，内有再冷灰篦，底平设错位双篦，篦下设钢结构架托梁)，真空炉膛内周侧四衬设过热环墙(墙由通道孔砖砌成的热环墙、过热拱、过热前墙、过热后墙、冷却三角篦上暗通成排或多列的烟气循环通道续、节、弯通通连介烟集箱，箱通来副引风机之烟通去过热后墙中部所开的喷气过火口四边均布的喷气口)；真空炉膛外两侧是肋条砖墙配型砌接成若干个方形气化炉膛，其每每竖向通膛呈一周接旋肋条沟状，炉膛之下是三壁渣膛，渣膛向涡流真空炉膛的一侧内开放为过火口，各炉膛底每整设渣篦，篦下每侧整设统一的链条炉排，排下设可封闭的积渣膛；气化炉膛每于顶上入煤口整设加煤钟外斗，斗上设插门，门上设煤斗而构成两三个小时一次性闭合累加煤(燃油燃气锅炉则不设钟斗系统，设定燃烧器安全对接的常规结构)和累加白云石粉的系统，入煤口内向下四壁的肋沟里每随旋一至若干根不断喷水夹汽的水管(其所有喷水汽管口均朝向下方)的水基助燃系统。在干热炉系的涡流真空炉膛过热后墙的喷气过火口外设分流导火墙分火流通左右侧，每侧顺高温炉墙内侧折通向炉后方向冲刷辐射膛内的对流管束，至后于高温炉墙外侧顺低温炉墙折通向炉前方向冲刷高温对流膛内的对流管束，至前于低温炉墙外侧折通向炉后方向冲刷低温对流膛内的对流管束，最后进入干热炉前对应侧烟气分离器的入烟口，口入烟气切入旋烟胆筒的下部，继旋之烟受螺旋片轨制向上，旋至上部时分离为烟素尘粒的气流部分经分行口进入外旋套筒内，内流切出介出口引入副引风机内，继经副机介出口压到介烟集箱里去，而洁净之烟或者是剩下的烟气则从旋烟胆筒的顶部中心竖向排烟口由主引风机排放到烟囱排出。关于孪膛干热炉，或有若干单元组成，每单元是由油气燃烧器外设于与涡流真空炉膛的第一涡流气化炉膛的喷入口，与对应或中间孪设的第二、三乃至若干级涡流气化炉膛以及涡流真空炉膛之间的过热间墙开通的过火口、喷气过火口相通，同时每个气化炉膛及真空炉膛都内衬有过热环墙、过热拱、过热前墙、过热后墙、冷却性三角篦暗通成排或多列的通道孔砖，砖续、节、弯继通再循环烟气，继由主、副引风机在由引经若干回程的锅炉水冷循环系统热交换后，完成冷却系统任务最终都归到喷气过火口调配火流过热温度而去。
如上而施，暂时打开涡流真空炉膛的冷却三角篦内的错位双篦、积渣膛下的除渣口自然通空气之风，再对每个气化炉膛底部的渣篦之上铺柴添煤，同时还要在冷却三角篦上铺柴，就可以在冷却三角篦上按常规方法点火(同时关闭上顶煤斗和插门)，启动主引风机，便是生火启炉开始了(早在2001年5月2日，本发明人在浙江省东阳市郭宅村东阳市台花纺织有限公司厂内，请求北京环科除尘设备检测中心，对自已设计并投资交由河南省豫园锅炉厂生产的“ZL(G)-AII-001”型的前置炉膛设备进行测试，其安装在该厂温州产的“KZG2-8-AII……1971年7月出厂”的锅炉之前，取代原炉的燃烧系为统一的锅炉系统。测试如本发明所述不二，当时有发明人为法人代表的“一净公司浙江洁净燃煤总装基地”、“浙江东阳市发兴机电有限公司”、“河南省豫园锅炉厂”的三方面人员互为监督接受专家的指挥进行了两天一夜的连续地极其认真地测试并讨论相关问题。由于测试过程中因专家对水助燃以及无空气的糊泥堵缝等十分怀疑，可是又实在找不到“弄虚作假”的可疑之处，发明人受到专家的严厉斥责，并一次次让“KN900”自动记录仪自动记录各种数据，双方持续的争执不断，更反复查验各种真伪却不见伪处端倪，专家始终惊呼“这是绝对不可能的事！我们没法出这样的报告！”……为了证明客观存在，于2001年5月9日又委托东阳市环境保护监测站，请求再用“KN900”自动记录仪认真测一次，测检过程连续20h……东阳市的测试结果与上次北京的实际结果完全一样，2001年5月17日发送的报告号是“东环监测报2001气字第2001026号”，其客观地证明了“NOx：14～26mg/Nm3；SO2：580～668mg/Nm3”，当然也就成了本发明的坚守十多年的事实依据……但后来迟迟未发的北京检测中心的报告却是在我们登门催索之下，才出了一个事是而非的报告，报告号为“炉窑测环检字【2001】第15号”报告中除了“燃料消耗量：110kg/h；实测负荷：1.18MW；热态烟气量：3116Nm3/h；标态烟气量：1700Nm3/h；烟气分析：O2：12.3％、CO：0.037”和在检测结果说明记载了“4、在煤中掺入适量的白云石粉……”中还接近事实之外，其余完全抹煞了与“NOx：14～26mg/Nm3；SO2：580～668mg/Nm3”相关并且丝毫未予记录无空气助燃和水助燃燃煤的客观事实……鉴于专家把“水助燃燃煤”归类于“水基燃料”的当时被称为伪科学的试验范畴，发明人只能默认不语……而今国家早已对当时国家科委的伪科学问题作了检，我们又在相关问题进行理论梳理后完成了本发明)。当气化炉膛在半个小时内递次添加到一半膛煤(中掺白云石粉5～8％的燃料)，再在临时大开顶部煤斗和插门、入煤口(同时关闭下部的所有的通风口门等)，使整炉转变成纯粹地逆向的尽大火力地燃烧工况，直到维持工况中排放出的烟气再无可见烟，使涡流真空炉膛里的温度大约升至1200℃以上(燃油燃气锅炉则在启炉燃烧之初，就要正常配供空气而将整个锅炉的给风系全部关闭，其间持续性地不断播白云石粉撒向气化炉膛内，直到涡流真空炉膛里的温度升至1200℃左右)时，逐步打开蒸汽供应冷却器(并相应关闭整个锅炉的煤斗和插门、入煤口通风或者是燃油气锅炉的给风控制直减小到零)，与此同时，启动副引风机，使其进行烟气再循环同步保证干热炉内耐火材料始终处在荷重软化点温度限以下，自此本发明启炉成功——
就在各气化炉膛的煤斗和插门、入煤口打开之初，仅作为临时性给风，受主引风机的引力会从上入煤口向下，经膛内四周的肋条沟旋下，与热煤气相遇燃烧，火流逆下于过火口与对应一侧的气化炉膛的过火口以基本相等的火力碰叠在涡流真空炉膛内，使其温度因火力对撞而进一步提高。自打开水基助燃系统的供水阀开始起，随煤(油、气等)的气化加剧和温度逐渐升高而逐渐增量水基助燃(同时做到与伴随两三次累加煤到膛满，相应缩小入煤口进空气量，直到完全关闭入煤口和插门而稳定燃烧)，即时炉膛内的温度因其完失去空气助燃和钟斗加煤系统加煤至满(之后唯间歇启闭插门，门开将煤斗内的预加煤集中加入钟斗即闭再备满斗，满斗再将入煤口抽开，开待钟斗内的煤整入炉膛后即闭，闭后继而夏待再次加煤启动插门，构成钟斗密闭加煤系统)而不断提升，直到稳定在一个调整烟气循环冷却与炉膛监测温度相协调的运行工况上。运行中，在涡流真空炉膛后部的喷气过火口的出口火流中，原本由大量惰性气体带走显热而使涡流真空炉膛中的热平衡最高只能保持在1350℃左右的温度指标，因杜绝了所有惰性气体的输入，使其有条件升到了2000～2500℃(这一点已在2001年5月的受测样机在过后的检查中的发现的事实所证明：当时发现涡流真空炉膛的AI2O3含量达到80％以上的高铝砖被烧肋条有软化变形和剖开截面已呈暗黄色)。关于干热炉耐火材料的过热炉膛环境的耐火度安全保障，是由“锅筒——管束”结构的锅炉系统的吸热于干热炉外的左右对称“三回程”，在炉前尾排烟的200～230℃分处烟气分离器处分离出由副引风机的烟气向布于拱、墙等耐火材料内吸热降温的冷却风道分配冷却烟流，流至喷气过火口加入涡流真空炉膛的继出火流，构成三回程炉膛热交换系复合再循环烟气冷却过热和洁净排烟系统。该系统按反应膛内设计需要的超超高温的中心温度高达2000～2500℃值域的具体指数相对于过热拱、过热环墙、过热前墙、过热后墙、冷却三角篦刚玉砖內的控制水冷梯度，使其既保证中心涡流维持过热于现行耐火材料安全耐火度的需要，通过副引风机推动循环烟气接力内循环的横、纵组屏网络，将涡流真空炉膛的中心高温腔指向过热拱、墙等的递次低温梯度上的拱、墙耐火材料边界层上的温度指标始终保证在耐火材料的荷重软化点以下的安全温度限以内，构成了本发明的副引风机与冷却风道横、纵组屏网络的炉墙耐火度调节系统。其中，冷却三角篦、再冷灰篦温度调节的目的，在于构成一个可调节得到涡流真空炉膛底部始终保持200℃～800℃的若干个工作点的“反应中止低温区”以便排放或收集镁盐(碱)、钙盐(碱)和适量镁粉、金属镁，以此构成了本发明的镁和镁钙盐碱反应低温中止系统。
由于中心炉膛升温到了常规锅、窑炉炉膛温度极限以上几百乃至上千摄氏度级的过热水平，首先是水蒸汽充分的热分解程度相应提高和单位热分解所耗能量的顺递节约积累，从现有理论出发也会得出积极的结论，尤其结合白云石(分子式为CaCO3·MgCO3，理论组成中的MgO含量19～22％、CO2含量47％左右)粉或氧化镁粉(或其他含镁矿石、含镁卤水等矿物)中的氧化镁烧解成镁蒸汽，镁蒸汽在高温炉内几乎参与所有的反应，除参与碳氢氧化反应外，概括起来大致要有如下若干最主要的反应：
1、碳与水蒸汽反应-(C+H2O＝CO+H2)生成一氧化碳和氢气；
2、氧化镁经热碳还原反应(MgO+C＝Mg+CO)生成镁蒸汽和一氧化碳(有实验认为：当T＞1000℃的时候，反应气氛是100％的CO)；
3、镁蒸汽与一氧化碳氧化反应(Mg+CO＝MgO+C)，我们通过使用大量水的热分解H 2存在于Mg蒸气和CO的混合气体中，可以抑制CO氧化Mg蒸气的这种反应，尽量保持镁蒸汽的活性，使反应能够连续稳定的进行，在冷却三角篦内得以冷却，使之反应镁盐镁碱等态得以沉降或收集；
4、镁在CO2中剧烈燃烧反应(CO2+2Mg＝2MgO+C)生成热碳和氧化镁(从习惯上说，镁在二氧化碳气体中燃烧，可在其密闭的环境中进行，燃尽是完全可以不需要氧气的，所产热量用来维持其它必要分解反应的吸热需要)；关于2MgO+C＝CO2+2Mg反应，已有经验介绍说：“在1350℃到1500℃已能较好地进行反应，温度升高，反应速度加快，在1520℃，氧化镁还原率达96.9％”，也就是说涡流真空炉膛内温度只要超过了1600℃以上，热碳源源不断地膛中便没有了氧化镁，有的只有镁蒸汽，即镁燃烧所生氧化镁，又即刻分解，直到其他反应“抢”走镁止；
5、镁蒸汽与水蒸汽反应生成(Mg+2H2O＝Mg(OH)2+H2)氢氧化镁和氢气；
6、氢氧化镁热分解反应(Mg(OH)2＝MgO+H2O)生成氧化镁和水蒸汽；
7、氧化镁与二氧化碳反应(MgO+CO2＝MgCO3)生成碳酸镁(这也就是本发明在2001年5月的锅炉检测的自动记录仪记录下“O2 11.9％；CO2 7.8％；NOx25mg/nm3……”而比照常规烟气排放中的CO2明显减少的原因，我们有理由相信：随着开发工作的深入，这个二氧化碳固化的环保优势将会得到逐步提高)；
8、碳酸镁分解反应(MgCO3＝MgO+CO2)生成氧化镁和二氧化碳(本发明的冷却三角篦，其中就有有效控制低温抑制这种碳酸镁等再分解和固化二氧化碳的目的)；
9、冷却三角篦內的灰渣回收的若干反应：
a、氧化镁与硫酸气体脱硫反应(MgO+H2SO4＝MgSO4+H2O)生成白色固体硫酸镁和水蒸汽；
b、氢氧化镁与硫酸气体脱硫反应(Mg(OH)2+H2SO4＝MgSO4+2H2O)生成白色固体硫酸镁和水蒸汽；
c、氢氧化镁与硝酸气体脱硝反应(Mg(OH)2+2HNO3＝Mg(NO3)2+2H2O)生成白色固体的硝酸镁和水蒸汽；
d、氧化镁与硝酸气体脱硝反应(MgO+2HNO3＝Mg(NO3)2+H2O)生成白色固体硝酸镁和水蒸汽；
e、氧化镁与CO2碳酸气体反应(MgO+CO2＝MgCO3)生成白色固体碳酸镁。
f、其他与碳酸钙相关的常规脱硫和固碳等主要的反应式：
CaCO3＝CaO+CO2、CaO+H2O＝Ca(OH)2、Ca(OH)2+MgCl2＝Mg(OH)2+CaCl2、Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O、CaCO3+H2O+CO2＝Ca(HCO3)2、CaO+2HCl＝CaCl2+H2O、Ca(OH)2+SO2＝CaSO3+H2O。
……各式无空气参与的氧化与非氧化反应，加之2000℃～3000℃(大致相当于工业真空钼丝炉和气氛炉坩埚的2400℃～3000℃的温度范围)可调解超高温工况和引风真空度的变频调控、镁催化活性极强的等条件存在，由于镁原子本身原子特有的化学属性，对结合态的氧原子具有强烈的占有、吸附性，因此，即使在二氧化碳、一氧化氮之类的气体当中，只要温度适宜，就会发生强烈反应。不仅如此，如果反应温度的释放，致使温度进一步上升而无法释放、散失，原先的氧化镁，还会在进一步的高温环境下，反过来和炭反应，生成碳化镁，这时，碳原子会处于极度活跃的状态，不光听从镁原子的召唤，还遵从氧原子的派遣，尤其是二氧化碳完全分解是有令人鼓舞的现实可能性(有人用超高温等离子体连续分解二氧化碳的实验报告说：二氧化碳在2300℃以上时可自动分解为一氧化碳和氧气)，我们的实验认为，只要涡流真空炉膛内温度高过2300℃以上，无论水、镁、碳、硫、钙、氧均蒸汽性混合，构成高温高热压恰与冷却三角篦中低温低热压的热平衡系和镁、钙、碳等类盐碱阶段反应中止沉降区(只有来不及沉降的气体等成为烟气，烟气系统排向烟囱而去)。如此，原本必须大量排放到大气中的二氧化碳气体减少了排放，而是将其以碳酸镁、碳酸钙等混入石粉灰的形式固化排放……从这个意义上讲，把白云石中近50％含量的二氧化碳，高温分解成为一氧化碳和氧蒸汽并进一步延长碳氢重组的的反应链条所具有积极意义是显而易见的。根据2001年5月的本发明受测样机的自动记录排烟中的二氧化碳浓度7.8％数据比照常规手烧锅炉9％的二氧化碳排放浓度对应的一般性数值分析，分析结果是“对于同等的110kg/h燃煤耗量来说，本发明无空气助燃之下的惰性气体的烟气减排量是10.7nm3/kg，总减少量就是1180nm3/h，以此折合等比常规手烧锅炉，原所测定本发明排烟中的二氧化碳浓度7.8％的数值，应该调整计算为(1-1180÷3116)×7.8％＝4.35％，因此，本发明烟气中二氧化碳的排放浓度等比照常规降低了(9-4.35)÷9×100％＝51.6％。
承上所述，对于110kg/h燃煤量的本发明锅炉“受测样机”，正是由于每小时将近900立方米的空气免于鼓入炉內，而代之以用水基助燃燃了煤，这就使得约700立方的氮气等惰性气体再没有了NOx再添污染和徒增排烟显热损失的机会，即在气化炉膛内变有空气助燃为完全的水基助燃，由于不再给风，就不再有空气中(78(氮气)+0.9(其它))％的惰性气体(常规手烧锅炉每燃用1kg煤的空气鼓入量最可计算到8m3，其冷态鼓入的惰性气体就占有了6.3m3，而被热态排烟出炉的就是11.61m3，这个量还不包括部分氮气制造的NOx所占的排烟量部分)，既不会从排烟中带走热量而使炉膛温度相应提高，又把长期以来套在抑制NO2生成率的锅炉必须低温燃烧、贫富燃料燃烧、烟气再循环的环保“紧箍咒”彻底解除掉)，这也正是本发明受测样机的烟气中NOx浓度25mg/nm3测检结果的事实依据。
关于所述的氧化镁在密闭的高温炉膛的热碳中还原镁蒸汽的机理，本发明人借鉴性地参考了《昆明理工大学》2009年11月19日刘红湘先生发表的《真空碳热还原氧化镁制取金属镁的研究》(1、2、3)，找到了产生镁蒸汽并通过水蒸汽(代替空气助燃)热分解碳氢重组的上述各种反应过程的初步根据，相比常规燃煤减少了半数左右的排烟生成量，以此大大提高了炉膛温度又反过来增强了镁的活性。由于镁活性原本就很大，利用热碳还原提高了镁蒸汽反应生产率，同时，CO2又可助镁燃烧释放热能。
关于所述的干热炉炉膛内水蒸汽由镁蒸汽参与催化的碳氢重组过程(以C-MgO体系为例，随着反应温度的升高，C-MgO体系开始发生反应：Mg-O键开始断裂，形成新的C-O键，还原初期的反应速率较快；随着反应过程的进行，MgO颗粒与C颗粒体积逐渐缩小，颗粒间的距离逐渐增大，再加上MgO颗粒本身发生分解反应就非常困难，离解生成的O更不容易扩散到C颗粒表面并与之发生反应，使其还原反应中后期的反应速率逐渐降低。可是，水蒸汽无所不在，便乘机与C反应生成水煤气和H，H的扩散性极强又与C反应生CH……)，由于主、副引风机制得引风真空又过热2000～3000℃，涡滞有H2O、Mg O、Mg、CO、CO2、H、C、O、CaO、Ca混合蒸汽流气化的热碳、水、镁蒸汽催化碳氢重组洁净排烟和固体排出MgSO4、Mg(OH)2、Mg(NO3)2、MgCO3、Mg(NO3)2、CaSO3、CaCO3等盐碱之物兼有金属镁产出的是在碳氧化合物、碳酸镁、氧化镁、硫酸镁、碳酸钙等维持一个“从涡流真空炉膛的超高温区——分向冷却三角篦反应低温中止区与主引风机”一系列反应动态平衡的稳定运行，更使涡流真空炉膛温度维持在两千到三千摄氏度左右，实践并初步成熟了镁等蒸汽催化下的不耗用空气、水基助燃、超效节能、杜绝NOx生成、脱硫、分解二氧化碳“六位一体的超效节能环保”，以此形成了热碳水镁蒸汽催化碳氢重组的氮氧化物零排放和碳酸气体固化排放的水基无空气助燃的节能环保的水基热碳水蒸汽催化碳氢重组助燃的干热炉燃烧机理(简称水基热碳镁催化碳氢重组助燃干热炉燃烧机理)。至此，不难作出判断，只要采用合适的催化剂(如镁、钾、锰、镍等)，即使把水蒸汽助燃的煤、油、气、秸秆等除核能以外的所有现行能源以全水基助燃的水基环保节能贡献比，从2001年5月的受测样机测定值开始，向更高趋势更大范围争取应该是大可作为。
运行中，涡流真空炉膛所出之火(烟气)被主、副两只引风机一同引出的喷气过火口，口因再循环烟气调配烟温才使得所过之火流不至于过热而保证本发明锅炉水循环系统管束受热面的计算壁温在现行锅炉规范以内。火流受阻于喷气过火口外的分流导火墙，对称分向两侧每经“三回程”炉膛冲刷各管束换热后各进入对应的烟气分离器的再循环烟气经副引风机，机闭合将再循环烟气推入介烟集箱而去，介烟集箱内经冷却风道可调节分别通向涡流真空炉膛内的内衬环墙、冷却三角篦、再冷灰篦、再冷却灰分排、过热拱、过热前墙、过热后墙而将冷却来的再循环烟气集中在喷气过火口的口缘之内，内里正巧与炉膛所出的超高温火流混合使其降至常规锅炉炉膛出口温度后方可分流通向两侧冲刷“三回程”内的管束而来，构成了主引风机引出被旋烟分离器分离的大部洁净烟气推向烟囱而去和副引风机引通旋烟分离器分离的小部分含尘烟之烟气，压向介烟集箱作为持续冷却介质的水冷循环热交换系复合干热炉过热再循环烟气冷却和洁净排烟系统。
不过，应该指出的是：由于镁蒸汽催化和反应活性实在太大了(镁比氢活泼多了，与其有关所有的反应过程几乎都存在可逆反应)，我们决不能只抽象出来某一种反应和生成物或者因为某些“无法亵渎”的权威理论和“庄严”去孤立地判定为本发明的结论，必须充分理解和综合分析炉膛中的H2O、MgO、Mg、CO、CO2、H、C、O等多质蒸汽混合流，在超高温和相当真空度之下充分催化分解等反应集中热出力的统一性，才能正确地反映和把握其客观存在。然而，这里定然有诸多未能通晓其中的无空气燃烧学新课题，但事实是不可亵渎的！事实就是那尘封十几年的两个测试报告互为佐证弥补的客观反映和任何权咸的再结论都无权在本发明复制样机全面检测之前作出——让中国的各个检测权威机构同时作为“中华尺、规、矩、秤”去客观地再不要夹带任何主观情结地去告知全国人民这个新事物的“长、宽、重、量……”！
由于采用了上述方案，本发明实现了水蒸汽全部取代空气助燃煤、油、气等，开辟了常规锅、窑炉领域全部节省空气中氧气的先河，抑制了NOx的95％以上生成量，又通过二氧化碳分解使其减排30～50％，得到了镁蒸汽催化的不耗用空气、水基助燃、超效节能、杜绝NOx生成、脱硫、分解二氧化碳“六位一体的超效节能环保”。
附图说明
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
图1、是本发明第一个实施例的中剖结构示意图；图2、是图1的A-A横位半剖俯视示意图。
图3、是本发明第二个实施例的干热炉结构示意图。
图中1、带盖加料加煤连口斗(简称煤斗)；2、电(手)动一次性累加煤的推拉往复“加煤——即闭”插门(简插门)；3、大腹钟腔(或供油供气燃烧器置位)式加煤、积料交替斗(简称加煤钟斗)；4、准绝热保温层；5、炉体；6、轻质耐火砖保温炉墙(简称保温炉墙)；7、低温膛对流管束与高温膛对流管束的导流炉墙(简称低温炉墙)；8、高温膛对流管束与辐射膛对流管束的导流炉墙(简称高温炉墙)；9、安全、出力、口阀的法兰座系统；10、左右上集箱(简称上集箱)；11、“304#”不锈钢整侧连口推拉对、错口于炉膛顶口的煤(油、气等)与白云石粉料闭合送入口(简称入煤口)；12、干热炉外辐射、对流受热管束(简称受热管束)；13、耐火异型肋条砖(简称肋条砖)；14、干热炉煤(油、气)及高温水蒸汽分子分解及白云石粉烧解的氧化镁热碳还原成镁蒸汽等混合蒸汽大颗粒汽团反应的低温气化传输的螺旋肋条、沟递接匀布四壁(或涡流式气化)的炉膛(简称气化炉膛或涡流气化炉膛)；15、锅筒集箱联管(简称联管)；16、肋条旋气火沟(简称肋条沟)；17、炉顶空隔隔热层(简称空隔层)；18、烟气再循环冷却性过热耐火度下的安全耐火炉拱、炉墙(简称过热炉拱)；19、涡流真空炉膛顶内衬设有烟气循环冷却通道(网络)的楔形砖过热拱(简称过热拱)；20、涡流真空炉膛内膛内衬过热环墙、过热拱、过热前墙、过热后墙、冷却三角篦上暗通成排或多列的烟气循环通道孔砖续、节、弯通的非外系空气性的副引风机在锅炉内系统推动循环烟气接力循环的横、纵暗屏网络式冷却风道(简称冷却风道)；21、真空炉膛周衬的过热侧墙孔道砖烟气循环(网络)通风道墙(简称过热侧墙)；22、涡流真空炉膛过热拱墙等耐材冷却升高耐火度的烟气再循环通道或竖冷却通道孔砖(简称通道孔砖)；23、过热2000～2500℃左右涡滞有H2O、MgO、Mg、CO、CO2、H、C、O等蒸汽混合流微原子颗粒反应的超高温过热气化的充分催化分解等反应涡流传输的高压引风的真空炉膛(简称涡流真空炉膛)；24、集烟气再循环通道网络的冷却过热拱和过热侧墙予四方相对喷出次高温气流的喷气配流降温过火口(简称喷气过火口)；25、反火流膛；26、干热炉外输辐射授热火流膛(简称辐射膛)；27、高温对流膛；28、低温对流膛；29、交叉或叠焰聚热炉膛(简称聚热炉膛)；30、椭形承尘、搜料等腰三角篦烟气再循环通风道内通风可变冷却度的耐火篦条(简称耐火篦条)；31、三角两边设耐火篦条篦坡阶排，内有再冷灰篦、多孔筒底边是错位双篦，篦下设钢结构架托梁的氧化硅、氧化镁耐火材料材质或锆金属钢管的再循环烟气通烟冷却条组，组内再冷却调节腔组篦若干层的承尘三角篦(简称冷却三角篦)；32、三角篦冷却积尘、镁回收腔(简称三角篦腔)；33、电动双层叠合滑动篦大小条口错位的底腔封闭底篦(简称错位双篦)；34、肋条砖膛壁下的无肋条平直三壁的(燃油燃气启炉垫渣)燃烬渣膛(简称渣膛)；35、电动摇动渣篦(简称渣篦)；36、封闭积渣(池)膛；37、下集箱保温层；38、链条排渣炉排系统(简称链条排)；39、左右下集箱(简称下集箱)；40、承重墙；41、底座架；42、氧化硅耐火材料、球墨铸铁材质的再循环烟气通烟冷却条内的再冷落灰三角耐火篦(简称再冷灰篦)；43、集箱封头总成；44、下降管；45、分流导火墙；46、调节冷却过热通烟风向喷气过火口汇集的后宽墙(简称过热后墙)；47、循环烟气安全配流降温火流(简称配气火流)；48、循环烟气汇聚群喷气口(简称喷气口)；49、待排切入烟气分离器内的旋胆筒烟气流(简称待排烟气流)；50、“锅筒——集箱——管束”承压总成的锅筒(简称锅筒)；51、钢制烟气分离器总成的外旋套筒(简称外旋套筒)；52、旋烟胆筒下部；53、旋烟胆顶上部旋离烟碳尘粒，使初始循环烟气流乘迎面张开的条状分入到外旋套筒而行的周布微口(简称分行口)；54、旋烟胆筒中部旋烟轨制螺旋片(简称螺旋片)；55、旋烟胆筒底部积、排尘口(简称排尘口)；56、烟气分离器的烟气切入旋烟胆下部入口(简称入烟口)；57、烟气分离器的副引风机引烟气切出套筒上部的循环烟气介出口(简称介出口)；58、箱内介烟集流；59、循环介烟返炉通道网络配送集烟箱腔(简称介烟集箱)；60、副引风机循环烟气返炉介入出口(简称副机介出口)；61、外旋套筒内的分流烟气再循环到副引风机的环腔切出室(简称再循环环腔切出室)；62、烟气分离器旋烟胆顶部自外插入旋烟胆轴心竖向向上的干净烟气排放出口(简称排烟口)；63、工作原理及结构特征一并参照本人发明并开发成功的实践证明优于布袋除尘器的ZL200620132144.3《内外循环往复分离组合增益式超净消烟除尘器》专利性技术的主、副两只引风机在外旋套筒与旋烟分离胆筒结构用来实现烟气再循环冷却过热墙拱排和洁净排烟的烟气分离器(简称烟气分离器)；64、相对小功率变频调速高压烟循环的副引风机(简称副机)；65、烟气分离器或排烟口延、弯、支管或烟道(简称烟道)；66、相对大功率的变频调速高压排烟的主引风机(简称主引风机)；67、锅炉给水系；68、白云石粉等配比添料斗(简称料斗)；69、兼功于加煤口冷却的耐热不绣钢管顺肋条沟下(每于肋条沟设一至若干根喷水管并使管口向下的)螺旋多支受热喷水喷汽管口，外源海(污、淡)水供给的喷水蒸汽发生器(或直接供应蒸汽)或螺旋管组体、随形管组体等若干种结构的供水换热汽化的水基助燃系统(简称水基助燃系统)；70、设有若干气化炉膛和涡流真空炉膛的，因过热于耐火材料耐火度而设内衬通风道网络冷却拱、墙的干热炉(简称干热炉)；71、钢结构架托梁；72、热管冷却肋条沟砖侧墙(简称肋条砖墙)；73、过火口；74、烟囱；75、对应若干干热炉内各涡流真空炉膛单元的“第一涡流气化炉膛”外对接燃油、燃天然气燃烧器对接口或兼燃各种气化炉之气或煤气、沼气直接对接管的喷入口或燃煤锅炉改性为燃油燃气造型类的燃烧器取代加煤钟斗系统后的配装口的可调节0配风运行的喷油喷气燃烧系统(简称油气燃烧器)；76、通烟冷却过热的内衬环墙(简称内衬环墙)；77、通烟冷却过热的前风道系配风宽墙(简称过热前墙)；78、锅炉管束受热面布置的辐射、高温对流、低温对流“三回程”炉膛(简称“三回程”炉膛)；79、启闭通风、除渣口(简称除渣口)；80、混合蒸汽示意线；81、兼功用于工业黑液向涡流真空炉膛(23)喷雾焚烧治污的水基、石粉、卤水向内供给器水基助燃系统(简称石粉污液水基助燃系统)；82、燃油燃气干热炉造型的一至若干过热间墙、过热拱构成若干涡流火气化炉膛接力过火涡流真空炉膛造型的孪膛干热炉单元(简称孪膛干热炉)；83、燃油燃气喷入口(简称喷入口)；84、过热间墙；85、再冷却灰分排；86、燃煤、燃油、燃气锅炉的“上升管束——上集箱——联管——锅筒——下降管——下集箱——上升管束”的由高温炉墙和低温炉墙曲折导火流辐射膛、高温对流膛、低温对流膛的三至若干回程对流管束热交换的水循环系统总成(简称水循环热交换系统)；87、涡流气化炉膛；88、一至若干根冷却三角篦冷凝性腔內的金属镁冷凝积结替换收集的1Cr18Ni9Ti不锈钢多孔扣合母筒(简称多孔筒)。
具体实施方式
在图1中，顶置锅50，两侧对称经联管15通有“上集箱10——对流管束12——下集箱39”受高温炉墙8、低温炉墙7曲折导火流辐射膛26、高温对流膛27、低温对流膛28三回程炉膛78的水循环热交换系统86锅炉之内的干热炉70，以涡流真空炉膛23为对称中心，膛23底部设冷却三角篦31，篦31腔三角两腰设耐火篦条篦坡阶排，内有再冷灰篦42，底边是错位双篦33，篦33下设钢结构架托梁71；膛23内周侧内衬设过热侧墙21，墙21由冷却风道20的孔道砖砌就通连介烟集箱59，通过热前墙77、，过热前墙16道每每汇集到喷气过火口24；口24是统一于膛23内内衬的过热环墙76、过热拱19、冷却三角篦31、再冷灰篦42、再冷却灰分排85、多孔筒88上暗通成排或多列的通道孔砖22砌续、节、弯通通烟，继由主、副引风机(66、64)两机引经三回程炉膛热交换系复合再循环烟气冷却过热和洁净排烟综合系统；膛23内衬的过热拱19，拱19之上是过热炉拱18；膛23两侧之外是气化炉膛14，膛14每配型砌筑递接肋条砖13成若干个竖向通膛的方形炉膛，炉膛之下是三壁渣膛34，膛34向涡流真空炉膛23的内侧开放为过火口73；膛14底部每整设渣篦35，篦下设整侧共置通用的链条排38，排下设封闭积渣膛36；对应气化炉膛14每于顶上入煤口11整设加煤钟斗3，斗上设插门2，门上设煤斗1和料斗68，入煤口11内的膛14顶口近处，各肋条沟统设水基助燃系统19的水基助燃燃煤锅炉。
在图2中，方形炉体5內以干热炉70为中心左右全对称，左侧于下集箱39整侧向上密布设在由高温炉墙8、低温炉墙7曲折导火流的辐射膛26、高温对流膛27、低温对流膛28内三回程炉膛78的水循环热交换系统86的对流管束12，管12被冲刷的火气流是配气火流47从过热后墙16正中的喷气过火口24和口24外设的分流导火墙45等分导火而来，继顺高温炉墙8内侧折通向后冲刷，至后于高温炉墙8外侧顺低温炉墙7折通向前冲刷，至前于低温炉墙7外侧折通向后冲刷，至后进入干热炉前部本侧配置的烟气分离器63的入烟口56，口入烟气切入旋烟胆筒61下部，继旋烟受螺旋片54轨制向上，旋到上部即时分离的烟碳尘粒气流经分行口53进入外旋套筒51内，内流切出介出口进入副引风机，机推循环烟气流经副机介出口60压到介烟集箱59里去。箱59通去涡流真空炉膛23内衬由通道孔砖22砌筑的过热环墙76、过热前墙77、过热后墙46、冷却性三角篦31上暗通冷却风道20成排或多列的续、节、弯由副引风机64每与主引风机66经烟气分离器63分得锅炉内系统不断地烟气再循环接力的横、纵暗网络式冷却风道20，道20均曲折通向喷气过火口24并入配气火流47的水基助燃燃煤锅炉。
在图3中，孪膛干热炉82，是由油气燃烧器75外设于与涡流真空炉膛23基本孪等的第一涡流气化炉膛87的中下部的喷入口83对接，与对应或孪设的第二、三乃至若干级涡流气化炉膛87以及涡流真空炉膛23之间的过热间墙84下部开通的过火口73、喷气过火口24大致水平相通，膛87内上设石粉污液水基助燃系统81，膛87与膛23均内衬通道孔砖22砌筑的过热环墙76、过热拱19、冷却性三角篦31、再冷灰篦42、再冷却灰分排85上及多孔筒88暗通成排或多列的续、节、弯通，继由主引风机66、副引风机64两机引经水冷循环系统热交换系若干回程后的再循环烟气冷却过热系统配套排烟向烟囱而去的水基助燃燃气燃油锅炉。
Claims (9)
1.一种水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2RO2排放技术，方形炉体(5)内的水循环热交换系统(86)左右全对称，两侧每于上集箱(10)对应下集箱(39)整侧竖向密布对流管束(12)，火流经三回程炉膛(78)的授热导烟而来，至后进入烟气分离器(63)，切入旋烟胆筒(61)下部，受螺旋片(54)轨制向上，即时分离的烟炭尘粒经分行口(53)进入外旋套筒(51)过副机(64)介出口(60)到介烟集箱59里进入炉内烟气再循环即来，而即时分离的洁净烟气被主引风机(66)排向烟囱(74)即去，其特征是：三回程炉膛(78)中的水循环热交换系统(86)的锅简(50)下方正中设定的是，是配气火流(47)从过热后墙(16)正中中下部的喷气过火口(24)，口(24)经分流导火墙(45)导流烟火出力的干热炉(70)或孪膛干热炉(82)；炉(70)以涡流真空炉膛(23)为对称中心，膛(23)底部设冷却三角篦(31)，篦(31)腔内有通烟气冷却风的再冷灰篦(42)、错位双篦(33)、多孔筒(88)；膛(23)内周侧内衬设由通道孔砖(22)砌筑的內布冷却风道(20)的通连介烟集箱(59)调配副机(64)介出口(60)即来的再循环烟气流去过热侧墙(21)、过热栱(19)、过热前墙(77)、过热前墙(16)、冷却三角篦(31)而每每汇集到喷气过火口(24)加入配气火流(47)，流(47)引经三回程炉膛(78)后再由烟气分离器(63)分离排烟入主引风机(66)而去和再循环烟气复又接续来到副引风机(64)介出口(60)；膛(23)内衬拱(19)之上是过热炉拱(18)，两侧之外是气化炉膛(14)，膛(14)每配型砌筑递接肋条砖(13)成若干个竖向通膛的方形炉膛，炉膛之下是三壁渣膛(34)，膛(34)向涡流真空炉膛(23)的内侧开放为过火口(73)；膛(14)底部每整设渣篦(35)，篦下设整侧共置通用的链条排(38)，排下为积渣膛(36)；对应气化炉膛(14)每于顶入煤口(11)上的加煤钟斗(3)设煤斗(1)和料斗(68)，入煤口(11)内的膛(14)顶口近处各肋条沟(16)统一设水基助燃系统(69)；系统(69)结合膛(14)、膛(23)内超高温涡流将白云石等镁矿、液烧解产生镁蒸汽，实现水、镁、热碳等混合蒸汽互作催化反应燃烧，形成了镁等蒸汽催化下的不耗用空气、水基助燃、超效节能、杜绝NOx生成、脱硫、分解二氧化碳“六位一体的超效节能环保”机制的水基热碳镁催化碳氢重组助燃干热炉燃烧机理的水基助燃燃煤、燃油、燃气锅窑炉及Mg催化低CO2RO2排放技术。
2.根据权利要求1所述的水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2RO2排放技术，其具体特征是：孪膛干热炉(82)或有若干单元组成，每单元是由油气燃烧器(75)外设于与涡流真空炉膛(23)的第一涡流气化炉膛(87)的喷入口(83)，与对应或中间孪设的第二、三乃至若干级涡流气化炉膛(87)以及膛(23)之间的过热间墙(84)开通的过火口(73)、喷气过火口(24)相通并于膛(87)内上设石粉污液水基助燃系统(81)；膛(87)与膛(23)均内衬设由通道孔砖(22)砌筑带有冷却风道(20)暗屏网络的过热环墙(76)、过热拱(19)、过热前墙(77)、过热前墙(16)和冷却性三角篦(31)、再冷灰篦(42)、再冷却灰分排(85)、多孔筒(88)暗通成排或多列的续、节、弯通汇至喷气过火口(24)与膛(23)集出配气火流(47)的燃用各种气化炉气的水基助燃气油锅窑炉。
3.根据权利要求1所述的水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2RO2排放技术，其具体特征是：介出口(60)通到介烟集箱(59)，通去涡流真空炉膛(23)内衬的过热环墙(76)和过热前、后墙(77、46)及冷却性三角篦(31)，由副引风机(64)自烟气分离器(63)分得锅炉内系统烟气再循环通向喷气过火口(24)并入配气火流(47)的水基助燃燃煤锅窑炉的再循环烟气冷却过热系统。
4.根据权利要求1所述的Mg催化低CO2RO2排放技术，其具体特征是：由高压引风机(66)制得引风真空的涡流真空炉膛(23)内过热2000～3000℃涡滞有H2O、MgO、Mg、CO、CO2、H、C、O、CaO、Ca混合蒸汽流过热气化的热碳、水、镁蒸汽催化碳氢重组、氮氧化物零排放、碳酸气体固化排放、无空气燃烧的洁净排烟和固体排出MgSO4、Mg(OH)2、Mg(NO3)2、MgCO3、Mg(NO3)2、CaSO3、CaCO3兼有金属镁产出的是在碳氧化合物、碳酸镁、氧化镁、硫酸镁、碳酸钙等盐碱之物维持一个“从涡流真空炉膛(23)的超高温区——分向冷却三角篦(31)反应低温中止区与主引风机”一系列反应动态平衡的稳定运行的水基助燃燃煤、燃油、燃气锅窑炉的水基热碳镁催化碳氢重组助燃干热炉燃烧机理。
5.根据权利要求1所述的Mg催化低CO2RO2排放技术，其具体特征是：冷却三角篦(31)内有再冷灰篦(42)、多孔筒(88)构成调节得到200℃～800℃若干个工作点，排放或收集镁盐、碱和钙盐、碱兼有镁粉、金属镁产出的水基助燃燃煤、燃油、燃气锅炉的镁和镁钙盐碱反应低温中止系统。
6.根据权利要求5所述的水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2RO2排放技术，其具体特征是：冷却三角篦(31)内的多孔筒(88)周布耐火冷却风道(20)的水基助燃燃煤、燃油、燃气锅炉的金属镁冷凝积结替换收集系统。
7.根据权利要求2所述的水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2RO2排放技术，其具体特征是：兼功用于工业黑液向涡流真空炉膛(23)喷雾焚烧治污结合镁基石粉、卤水助燃的水基助燃燃油、燃气锅炉的石粉污液水基助燃系统。
8.根据权利要求1所述的水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2 RO2排放技术，其具体特征是：兼功用于入煤口(11)冷却的肋条沟下螺旋多支受热喷水喷汽管口组，喷废污、淡水蒸汽助燃或直接供应蒸汽的水基助燃系统。
9.根据权利要求1所述的水基助燃煤气油锅窑炉及Mg催化低CO2 RO2排放技术，其具体特征是：主引风机(66)过三回程炉膛(78)降温并引出旋烟分离器(63)的洁净主流烟气推向烟囱(74)而去，副引风机(64)引出通旋烟分离器(63)分离的含尘烟之气，压向介烟集箱(59)而来作为持续冷却过热环墙(76)和过热前、后墙(77、46)、过热拱(19)介质的水冷循环热交换系复合干热炉过热再循环烟气冷却和洁净排烟系统。
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- 2012-12-25 CN CN201210566497.4A patent/CN103047645B/zh not_active Expired - Fee Related
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