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1、(10)申请公布号 CN 103615718 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103615718 A (21)申请号 201310684574.0 (22)申请日 2013.12.13 F23D 1/00(2006.01) C10J 3/46(2006.01) (71)申请人 杭州全合科技有限公司 地址 310004 浙江省杭州市江干区艮山支三 路 5 号 4 幢 1 楼 106 室 (72)发明人 徐颂 李季伟 曹小旭 葛淑军 朱延伍 王剑峰 杨晔 程良灿 曹迪欧 (74)专利代理机构 浙江翔隆专利事务所 ( 普通 合伙 ) 33206 代理人 张建青 (54) 发明名称。
2、 一种二段式煤粉燃烧方法 (57) 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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 。
3、说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103615718 A CN 103615718 A 1/1 页 2 1. 一种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8001700之间， 在气化室内将3080%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%，。
4、 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。 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。
5、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。 5.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。 权 利 要 求 书 CN 103615718 A 2 1/3 页 3 一。
6、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， 。
7、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。
8、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。
9、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8001700之间， 在气化室内将3080%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 ； 说 明 书 CN 103615。
10、718 A 3 2/3 页 4 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。 0。
11、016 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。
12、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。
13、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5070%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、。
14、 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 说 明 书 CN 103615718 A 4 3/3 页 5 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。
15、， 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。 说 明 书 CN 103615718 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103615718 A 6 。