專利名稱：強迫煤和有機物潔凈燃燒的方法及強迫燃燒器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種強迫煤、有機物潔凈燃燒的方法及強迫燃燒器。
煤和有機廢棄物的潔凈燃燒是當今世界上一大新課題?，F有的爐、窯的燃燒方式，揮發(fā)分集中析出時，由于穩(wěn)燃溫度水平低和得不到充足的二次風，造成燃燒不充分，引起黑煙，特別是我國過半的燃煤是采用層狀明火擴散燃燒的，可燃基揮發(fā)分著火后所形成的二氧化碳濃度場，抑制氧向燃料顆粒運動，在不能完全燃燒的層面上產生大量的碳黑，形成黑煙，加之由于一、二次風調配不當，揮發(fā)分呈厚的連續(xù)煙氣膜裹攜著燃料顆粒向著自由空間擴散，既浪費能源，又向大氣排放粉塵和有毒害的氣體，污染環(huán)境。中國專利CN1102246A公開了一種“預混合強化燃燒工藝及燃燒器”，其是通過第二噴嘴將空氣噴在燃燒本體的混合區(qū)，燃料是在壓力氣流產生引力作用下噴出而預混合，通過點火燃燒，這種方式其目的主要是強化燃燒，實踐表明提高燃燒強度，而不能完全達到潔凈燃燒目標。91年10月22日《科學技術研究成果公報》公開了一種登記號901515、分類號TK223.27的“SXL/G型系列煙氣凈化器”，用于層燃式采暖爐及工業(yè)鍋爐的煙塵治理，其僅僅是與工業(yè)鍋爐配合使用的消煙除塵裝置，是鍋爐尾氣的附屬設備，不能單獨使用。英國首創(chuàng)低溫氣化方法，為煤在氣化中減少氮氧化物的生成開辟了一條新路，但是，對于有機物的氣化和煤在氣化過程中揮發(fā)分析出而言，氣化所采用的溫度水平主要與氣化強度的關系較大，而對于所氣化的粗可燃氣質量影響不大，所以，單采用低溫氣化，不能保證燃料氣化時氮朝著N↑而不是NOx↑的方向發(fā)展。而對于煤的固定碳燃燒階段低溫氣化幾乎沒有意義。現有的小型工業(yè)爐、手燒常壓爐，其適應煤種范圍小，褐煤和長焰煤等均不能燒；夜間封火耗煤量大，封火時間短，有的夜間僅能封火六、七個小時，半夜時要重新鼓一次風，加一次煤；封火狀態(tài)下淡的粗可煤氣不能完全燃燒而直接排入大氣，其污染程度較正常燃燒時的污染更嚴重；消煙除塵時需附設除塵裝置，體積大，成本高。目前，國外焚燒垃圾的設備，對垃圾中外在水限制較嚴，不適應于含水量較大的垃圾。
本發(fā)明的目的在于避免上述現有技術中的不足之處，而提供一種強迫煤、有機物潔凈燃燒的方法及強迫燃燒器，其是在燃燒全過程中達到消煙減塵的目的，燃燼率高，熱效率高，消煙減塵，適應的燃燒物范圍廣，無需附設消煙除塵設備，簡化了鍋爐結構，體積小，成本低，與多孢氣化室方法結合還可使粗可燃氣連續(xù)運行不滅火。
本發(fā)明的設計方案如下一種強迫煤、有機物潔凈燃燒的方法，包括氣化、預混合步驟，其特殊之處在于，它還包括半內燃、外燃火炬完全燃燼步驟，1)氣化首先，根據所需燃燒室的火力強度和完全燃燒及消煙減塵要求確定氣化強度，根據氣化強度要求調節(jié)氣化室的氣化溫度，按高度缺氧原則控制氣化室內的一次風量，一次風量的范圍為0～35％，煤、有機廢棄物氣化產生包括粗煤氣、粗有機氣的粗可燃氣。
2)預混合根據一次風量控制與之相應的空氣預混合器內二次風的風量；根據氣化強度調節(jié)二次風壓，使氣化室內經高度缺氧化的粗可燃氣進入空氣預混合器，與二次風簡單預混合，經空氣預混合器增強了動力水平的粗可燃氣由預混合器通孔噴出，進入半內燃渦腔，二次風量范圍為100～65％，二次風壓范圍最低為50mmH2O。
3)半內燃根據功率要求，設置一小容積渦輪殼形高溫輻射半內燃渦腔，在渦腔內設置初始高溫層，初始高溫層設置于渦腔內粗可燃氣進口上方或渦蓋內側，根據高于粗可燃氣著火溫度區(qū)的、高速率強加熱的要求建立強迫其穩(wěn)定燃燒溫度場，迫使任意濃度的粗可燃氣在瞬間立即被強迫引燃，并形成火柱沖擊渦蓋，在高溫輻射渦腔內燃燒層面上1分鐘內獲得碳氫鍵完全斷裂所需要的足夠熱量，并在渦腔低空間、短距離內被強迫折返，形成熱動力場，在熱動力場內被引燃的粗可燃氣火焰與后繼的粗可燃氣高速撞擊湍動，使經二次風簡單預混合的粗可燃氣以半內然狀態(tài)進一步在渦腔內高速度、高密度、高場勻度地強化摻合，與氧充分混合，得到充足的氧，從而具備穩(wěn)定完全燃燒的條件。
4)外燃火炬完全燃燼使渦腔火焰出口的截面上具備6.5M/S以上動壓，以使渦腔內高速湍動的火焰能沿著渦腔設定的熱動力方向前進，在燃燒的熱動力推動下，渦腔內半內燃的火焰自火焰出口處以6.5m/s以上的高速噴出，使整個燃燒的爐內過程形成微負壓，噴出的火焰繼續(xù)在渦腔火焰出口外形成外燃火炬，在爐、窯燃燒室內繼續(xù)完全燃燼。
本發(fā)明高度缺氧氣化過程中，在煤氣化的揮發(fā)分集中析出階段及有機物氣化時，取一次風量可為0～1％，煤的全面燃燒階段，一次風量可取1～35％。
本發(fā)明初始高溫層可由電加熱或易燃物人工明火獲得。
本發(fā)明建立高速率、強加熱的強迫燃燒溫度場的溫度可為800～2200℃。
本發(fā)明渦腔內高速湍動的能可沿著渦腔設定的熱動力方向前進，要求單一軸向火焰出口處的截面積不小于渦底上粗可燃氣進口面積的40％；多個火焰出口時，其總截面積之和不小于粗可燃氣進口面積，并不大于渦蓋面積的50％；在渦瓣上開兩個以上徑向火焰出口或切向開口，各火焰出口總面積之和不大于渦瓣表面積的75％；漸開線形渦瓣組成的渦控的火焰出口面積，由渦蓋及渦瓣的渦度確定其半內燃特征；并根據火焰強度及封火需要，調節(jié)渦腔內初始高溫層距粗可燃氣進口間的距離、粗可燃氣進口和火焰出口處的截面積。
本發(fā)明的強迫燃燒器包括氣化室(9)和空氣預混合器(7)，其特殊之處在于，它還包括設于燃燒室(1)內的高溫輻射渦輪殼形半內燃渦腔(2)，所述半內燃渦腔(2)包括設于側面的渦瓣(3)和分設于兩端的渦底(5)、渦蓋(21)，其中心空間為渦腔(16)，所述半內燃渦腔(2)上設有連通渦腔(16)和燃燒室(1)的火焰出口(4)，所述粗可燃燒氣通道(14)的另一端與設于渦底(5)上的粗可燃氣進氣口(15)連通。
本發(fā)明渦腔(2)的凈高尺寸與粗可燃氣進口(15)的當量直徑之比可為1∶1～5∶1，渦腔(2)的橫截面當量直徑與粗可燃氣進口(15)的當量直徑之比可為2∶1～8∶1；所述渦腔(2)的內表面為任意線性旋轉面或多棱面的組合。
本發(fā)明粗可燃氣出口(15)的前方可設置初始高溫層(19)。
本發(fā)明的火焰出口(4)可設置于渦瓣(3)上、渦蓋(21)上或渦瓣(3)與渦蓋(21)上。
本發(fā)明的初始高溫層(19)可設置于位置調節(jié)裝置上，所述粗可燃氣進口(15)和火焰出口(4)處均設有面積調節(jié)裝置。
附面說明如下

圖1為本發(fā)明強迫燃燒火力強度與時間的關系圖。
圖2為本發(fā)明設置于立式鍋爐、窯爐上的強迫燃燒器一實施例的結構示意圖。
圖3為本發(fā)明空氣預混合器一實施例的結構示意圖。
圖4、圖5為本發(fā)明渦蓋、渦瓣上均設有火焰出口的半內燃渦腔一實施例的結構示意圖。
圖6為本發(fā)明設有切向火焰出口的半內燃渦腔一實施例的結構示意圖。
圖7為本發(fā)明設置于臥式鍋爐、窯爐上的強迫燃燒器一實施例的結構示意圖。
圖8為本發(fā)明粗可燃氣雙進口式半內燃渦腔的結構示意圖。
圖9為本發(fā)明粗可燃氣多進口式半內燃渦腔的結構示意圖。
圖10為本發(fā)明電加熱初始高溫層的結構示意圖。
下面將結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳述煤中含有10～44％的可燃基揮發(fā)分，有機棄廢物可達95％，本發(fā)明針對煤、有機物燃燒時可燃基揮發(fā)分具有易著火和良好的燃燼性，采用氣化強迫燃燒方式進行潔凈燃燒。強迫燃燒在氣化、燃燒兩個階段進行。對于有機物的氣化和煤在氣化過程中早期揮發(fā)分的集中析出階段，氣化溫度與氣化強度關系較大，而氣化過程中的風量、風壓則影響著所氣化的粗可燃氣質量和氣化后的潔凈燃燒效果。本發(fā)明的強迫燃燒方法是在小容積渦腔內，給定煤、有機物完全燃燒所需要的熱動力場條件，使任意濃度的粗可燃氣均可在半內燃渦腔短距離內獲得消煙減塵、潔凈燃燒的條件，其分為氣化、預混合、半內燃、外燃火炬完全燃燼幾個步驟一、氣化。首先，根據所需燃燒室的火力強度和完全燃燒及消煙減塵要求確定氣化強度，根據氣化強度要求調節(jié)氣化室的氣化溫度，氣化溫度的范圍可取100～750℃，其熱量可通過電加熱或煤、油等可燃物燃燒得到。有機垃圾氣化時，采用煤與之共同氣化，可使成本大大降低。按高度缺氧原則控制氣化室內的一次風量，一次風量的范圍可取0～35％，本發(fā)明在煤氣化的揮發(fā)分集中析出階段及有機物氣化時，取一次風量為0～1％，這樣可保證燃料氣化時氮朝著N↑而不是NOx↑的方向發(fā)展；煤的全面燃燒階段，一次風量可取1～35％。對于有機廢棄物的氣化，一次風量可取為零，則氣化室設計中爐算的進風作用可以取消，氣化室下口甚至可設計成全密封的，其氣化強度僅取決于氣化的溫度水平。在高度缺氧情況下通過氣化溫度水平來實施氣化強度的調節(jié)，其決不會因火力強度的改善而使半內燃式強迫燃燒器的消煙減塵效果下降，也有利于在氣化室實施對含硫份的脫除。強迫燃燒方法在鼓風和自然通風情況下，無論是有機揮發(fā)分析出為主，還是固定碳為主的燃燒階段，作火力強度調整，其潔凈燃燒水平都會很好。煤經高度缺氧氣化產生粗煤氣，有機廢棄物經氣化產生粗有機氣，其通稱粗可燃氣。
二、預混合。根據一次風量控制與之相應的空氣預混合器內二次風的風量；根據氣化強度調節(jié)二次風壓，使氣化室內經高度缺氧化進入空氣預混合器的粗可燃氣，經空氣預混合器增強氣流動力水平及與二次風簡單預混合后，由切向通孔噴出，進入半內燃渦腔。二次風量為100～65％，二風壓可取50～120mmH2O二次風主要用于增強空氣動力和減少碳黑。空氣預混合器為內外套式結構。
三、半內燃。根據功率要求，設置一小容積渦輪殼形高溫輻射半內燃渦腔，其是蓄熱渦腔，同時也是氣體熱動力通道，取渦腔凈高尺寸與粗可燃氣進口當量直之比為1∶1～5∶1；渦腔橫截面當量直徑與粗可燃氣進口當量直徑之比為2∶1～8∶1。在渦腔內設置初始高溫層，初始高溫層設置于渦腔內粗可燃氣進口上方或渦蓋內側，通過電阻絲或感應中頻加熱。初始高溫層也可在渦腔內直接燃用易燃物、油、天然氣等，即以人工明火來獲得。給定高于粗可燃氣著火溫度250～750℃的溫度，建立800～2200℃高速率強加熱的強迫燃燒溫度場，迫使任意濃度的粗可燃氣在瞬間被強迫引燃，并形成火柱沖擊渦蓋，在高溫輻射渦腔內燃燒層面上立即獲得碳氫鍵完全斷裂所需要的足夠熱量，并在渦腔低空間、短距離內被強迫折返，形成熱動力場，在熱動力場內，動力驅使被引燃的粗可燃氣火焰與后繼的粗可燃氣高速撞擊湍動，使經二次風簡單預混合的粗可燃氣以半內燃狀態(tài)進一步在渦腔內高速度、高密度，高場勻度地強化摻合，與氧充分混合，得到充足的氧，從而具備穩(wěn)定完全燃燒的條件。熱動力由可燃物質氣化為粗可燃氣的膨脹壓、二次風壓及燃燒膨脹構成。
四、外燃火炬完全燃燼。使渦腔火焰出口的截面上具備6.5M/S以上動壓，以使渦腔具備半內燃特性粗可燃氣在渦腔內獲得完全燃燒的條件，在渦腔熱動力推動下，在火焰出口之外形成完全燃燒的火炬，則高速湍動的火焰即能沿著渦腔設定的方向前進?；鹧娉隹谠O于渦蓋上時，單一軸向火焰出口處的截面積不小于渦底上粗可燃氣進口面積的40％；多個火焰出口時，其總截面積之和不小于粗可燃氣進口面積，并不大于渦蓋面積的50％。也可在渦瓣上開兩個以上徑向火焰出口，也可切向開口，各火焰出口總面積之和不大于渦瓣表面積的75％。漸開線形渦瓣組成的渦控的火焰出口面積可不限定，其半內燃特征由渦蓋和渦瓣的渦度來保證。在半內燃式渦腔氣體熱動力通道內，在燃燒的熱動力推動下，火焰在渦腔內高速湍動，其所形成的動壓驅使火焰氣流穩(wěn)定地沿渦腔設定的熱動力方向，即火焰出口方向前進而不會向氣化室回火。根據火焰強度及封火需要，調節(jié)渦腔內初始高溫層距粗可燃氣進口間的距離、粗可燃氣進口和火焰出口處的截面積。調節(jié)可采用梯級托架、杠桿機構、螺紋等機械調節(jié)方式。渦腔內半內燃的不同燃燒強度的火焰自火焰出口處以6.5～28m/s以上的高速噴出，使整個燃燒的爐內過程形成微負壓，保證爐內無瓦斯滯蓄，提高煤氣化燃燒方式的安全可靠性。噴出的火焰繼續(xù)在渦腔火焰出口外形成外燃火炬，在爐、窯等燃燒室內繼續(xù)完全燃燼，達到潔凈燃燒煤和有相同廢棄物的消煙減塵和控制NOx排放的目標。在本發(fā)明的強迫燃燒方法中，半內燃渦腔內保證粗可燃氣完全燃燒的溫度、供氧條件，然后進入燃燒室燃燼。
圖1為強迫燃燒火力強度與時間的關系圖，圖中曲線表明等量煤在封火狀態(tài)I，在不同溫度、風力條件下氣化強度II、III所產生的不同濃淡粗煤氣，在半內燃式強燃器中，5～20s內著火進入穩(wěn)定地完全燃燒，及其火力強度及維持潔凈燃燒的時間關系，曲線I、II表明，其穩(wěn)定地完全燃燒的火力強度所在的溫度區(qū)間，更具低溫燃燒的特征，因此，半內燃式強迫燃燒技術能更有效地控制NOx的排放，克服高溫下氯對鍋爐過熱區(qū)的損害。
參見圖2，本發(fā)明的強迫燃燒器由氣化室9、空氣預混合器7和設于燃燒室1內的高溫輻射半內燃渦腔2三部分組成?？諝忸A混合器7是由任意線性旋轉面或曲折面圍成的、由內套12、外套10構成的預混合器，外套10的壁上切向或徑向開有二次風引入管孔8，圖3所示為空氣預混合器7的示意圖，24是二次風引入管，其與二次風引入管孔8連通。內套12和外套10之間為二次風室，內套12中心為粗可燃氣通道14，粗可燃氣通道14兩端分別與氣化室9上的粗可燃氣出口13和半內燃渦腔2的渦底5上的粗可燃氣進口15連通，外套10的外表面與氣化室粗可燃氣出口13處和渦底5上粗可燃氣進口15處密封，內套12的壁上開有連通二次風室11和粗可燃氣通道14的多個均勻分布、方向一致的切向通孔6，半內燃渦腔2主要包括由側面的渦瓣3和兩端的渦蓋21、渦底5圍成的渦腔16，與粗可燃氣通道14連通的粗可燃氣進口15設于渦底5上。渦瓣3和渦蓋21上均可設置火焰出口4，火焰出口4可單一軸向設置，也可在渦瓣3、渦蓋21上設置多個。當火焰出口4為多個時，可對稱或不對稱分布設置，火焰出口4如圖4、圖5所示徑向開口設置時，其可產生短平燃燒火焰；火焰出口4如圖6所示切向開口設置時，其可產生旋向燃燒火焰。渦腔16的內表面可為任意線性旋轉面，也可以是多棱面的組合，渦腔16的內表面要求粗糙。為維持高加熱速率800～2200℃強迫燃燒溫度場，在渦腔16內、粗可燃氣進口15前方或渦蓋21內側可設置初始高溫層19，其可通電加熱或人工明火獲得。渦腔16內初始高溫層19距粗可燃氣進口15間的距離、粗可燃氣進口15和火焰出口4處的截面積，其根據火焰強度及封火需要，可設計為通過機械結構進行調節(jié)的形式，即分別設置位置調節(jié)裝置和面積調節(jié)裝置。用于不間斷供給粗可燃氣可長期連續(xù)工作和多氣化室可交替作為明火相互引燃的渦腔內，可以不設置初始高溫層。強迫燃燒器可采用不同成分的耐高溫混凝土、耐高溫陶瓷材料或耐高溫合金材料制造。從空氣預混合器外套10上的二次風引入管孔8將二次風引入二次風室11，再經內套12上的通孔6將二次風均勻地送入粗可燃氣通道14內，氣化室9產生的粗可燃氣經粗可燃氣出口13也進入粗可燃氣通道14內，在該通道14內，粗可燃氣與二次風簡單預混合后，經渦底5上的粗可燃氣進口15進入渦腔16，在高加熱速率作用下實現瞬間立即著火，并形成火柱17，直沖初始高溫層19，并按折返箭頭18所指方向折返，在渦腔16的熱動力場內高速度、高密度相互碰撞攪動，體積膨脹增壓而湍動，迫使半內燃的火焰以6.5m/s以上的速度，由渦腔16的火焰出口4噴入燃燒室1，在燃燒室1內繼續(xù)完全外燃，外燃的火焰直接作用于爐、窯內膽的換熱面20上。圖1中的22是鍋爐水套或窯爐爐堂的墻，23是爐窯外殼。參見圖7，本發(fā)明半內燃渦腔2的渦腔16可為雙曲線形，火焰出口4為單一軸向出口，渦蓋21則設置于粗可燃氣進口15前方、火焰出口13內側的渦腔16內，為楔芯式結構，其外表面的形狀與火焰出口4處渦腔16內表面的形狀相似；其與粗可燃氣進口15相對的內面可作為初始高溫層19。本實施例的結構形式產生垂直長火炬。與多氣化室配合的空氣預混合器7須相應地設置有多個粗可燃氣通道14。圖8所示為粗可燃氣雙進口的半內燃渦腔，渦腔1 6可由兩個“乚”狀渦瓣3圍成，兩渦瓣3相接處的間隙形成火焰出口4。圖9為粗可燃氣多進口的半內燃渦腔，渦腔16可由四個漸開線形渦瓣3構成，渦瓣3間的間隙形成火焰出口4。參見圖10，電加熱結構的初始高溫層19，其是將電阻絲25盤繞、嵌于初始高溫層19上，初始高溫層19上可均布設置用于加熱的通孔26。
本發(fā)明與現有技術相比具有如下優(yōu)點1、渦腔中火焰的高速湍動，不會造成氣化室回火，且更有利于完全燃燒所需的溫度和動力場的設定，并大大減少了火焰流程，提高了熱輻射效果，免去了鏈條爐排和除塵器，從而可簡化鍋爐結構，降低了成本。
2、采用半內燃渦腔和充足二次風配合，使粗可燃氣能得到充足的空氣，瞬間著火，迅速燃燼，與多孢氣化室方法結合，可使粗煤氣在強鼓風或自然通風下均可連續(xù)運行不滅火，煤氣化不同階段的時間差還可用來相互交迭引燃，而免設置初始高溫層。
3、在高缺氧條件下，使煤、有機物氣化產生高度缺氧的粗可燃氣，其不僅能有效地抑制NOx的生成，同時還有助于在氣化過程中對煤里含硫成分的脫除，從而提高粗可燃氣質量，達到潔凈燃燒的水平。
4、瞬間著火，燃燒穩(wěn)定，可保證無瓦斯滯積，無爆燃危害，提高氣化燃燒的安全防爆性能。燃燼率大于99％，消煙減塵林格曼黑度趨于零，粉塵排放濃度小于66mg/m3N，在燃燒的全過程中達到消煙減塵的目的，而不需任何另外的消煙除塵設備。
5、結構緊湊、合理，體積小，使用鋼材少，成本較低。
6、本發(fā)明可以在小型爐、手燒爐上對煤、碴油、有機垃圾、動植物廢棄物、粗煤層氣等實施潔凈然燒，而且可對城市垃圾進行分散處理。
7、強迫燃燒使小型工業(yè)爐和手燒生活爐可適應的煤種擴大到揮發(fā)分含量高、揮發(fā)時間長的褐煤和長焰煤。
8、本發(fā)明用于小型爐、生活爐上，其夜間封火耗煤量小，僅需現有夜間封火煤量的1/5，且封火時間長，可達36小時以上，可強迫封火狀態(tài)下的煤氣完全燃燒，即在封火狀態(tài)下仍能消煙減塵，其隱形環(huán)境效果更好，是唯一能達到國際環(huán)保組織對夜間大氣污染要求的燃煤方法。
9、本發(fā)明對燃料中外在水可不作限定，如城鎮(zhèn)垃圾淋過雨、病人痰液或植物等含水量高，均可氣化潔凈燃燒，因水蒸氣是煤的氣化劑，所以垃圾與煤共同氣化燃燒，成本更低，并切合國情，因此本燃燒器綜合節(jié)煤1/3，伴燒有機廢棄物可節(jié)煤2/3左右。
權利要求
1.一種強迫煤、有機物潔凈燃燒的方法，包括氣化、預混合步驟，其特征在于它還包括半內燃、外燃火炬完全燃燼步驟，1)氣化首先，根據所需燃燒室的火力強度和完全燃燒及消煙減塵要求確定氣化強度，根據氣化強度要求調節(jié)氣化室的氣化溫度，按高度缺氧原則控制氣化室內的一次風量，一次風量的范圍為0～35％，煤、有機廢棄物氣化產生包括粗煤氣、粗有機氣的粗可燃氣；2)預混合根據一次風量控制與之相應的空氣預混合器內二次風的風量；根據氣化強度調節(jié)二次風壓，使氣化室內經高度缺氧化的粗可燃氣進入空氣預混合器，與二次風簡單預混合，經空氣預混合器增強了動力水平的粗可燃氣由預混合器通孔噴出，進入半內燃渦腔，二次風量范圍為100～65％，二次風壓范圍最低為50mmH2O；3)半內燃根據功率要求，設置一小容積渦輪殼形高溫輻射半內燃渦腔，在渦腔內設置初始高溫層，初始高溫層設置于渦腔內粗可燃氣進口上方或渦蓋內側，根據高于粗可燃氣著火溫度區(qū)的、高速率強加熱的要求建立強迫其穩(wěn)定燃燒溫度場，迫使任意濃度的粗可燃氣在瞬間立即被強迫引燃，并形成火柱沖擊渦蓋， 在高溫輻射渦腔內燃燒層面上1分鐘內獲得碳氫鍵完全斷裂所需要的足夠熱量，并在渦腔低空間、短距離內被強迫折返，形成熱動力場，在熱動力場內被引燃的粗可燃氣火焰與后繼的粗可燃氣高速撞擊湍動，使經二次風簡單預混合的粗可燃氣以半內然狀態(tài)進一步在渦腔內高速度、高密度、高場勻度地強化摻合，與氧充分混合，得到充足的氧，從而具備穩(wěn)定完全燃燒的條件；4)外燃火炬完全燃燼使渦腔火焰出口的截面上具備6.5M/S以上動壓，以使渦腔內高速湍動的火焰能沿著渦腔設定的熱動力方向前進，在燃燒的熱動力推動下，渦腔內半內燃的火焰自火焰出口處以6.5m/s以上的高速噴出，使整個燃燒的爐內過程形成微負壓，噴出的火焰繼續(xù)在渦腔火焰出口外形成外燃火炬，在爐、窯燃燒室內繼續(xù)完全燃燼。
2.如權利要求1所述的強迫煤、有機物潔凈燃燒的方法，其特征在于所述的高度缺氧氣化過程中，在煤氣化的揮發(fā)分集中析出階段及有機物氣化時，取一次風量為0～1％，煤的全面燃燒階段，一次風量可取1～35％。
3.如權利要求1所述的強迫煤、有機物潔凈燃燒的方法，其特征在于所述初始高溫層由電加熱或易燃物人工明火獲得。
4.如權利要求1或2或3所述的強迫煤、有機物潔凈燃燒的方法，其特征在于所述建立高速率、強加熱的強迫燃燒溫度場的溫度為800～2200℃。
5.如權利要求4所述的強迫煤、有機物潔凈燃燒的方法，其特征在于所述渦腔內高速湍動的能沿著渦腔設定的熱動力方向前進，要求單一軸向火焰出口處的截面積不小于渦底上粗可燃氣進口面積的40％；多個火焰出口時，其總截面積之和不小于粗可燃氣進口面積，并不大于渦蓋面積的50％；在渦瓣上開兩個以上徑向火焰出口或切向開口，各火焰出口總面積之和不大于渦瓣表面積的75％；漸開線形渦瓣組成的渦控的火焰出口面積，由渦蓋及渦瓣的渦度確定其半內燃特征；并根據火焰強度及封火需要，調節(jié)渦腔內初始高溫層距粗可燃氣進口間的距離、粗可燃氣進口和火焰出口處的截面積。
6.一種用于權利要求1所述的強迫煤、有機物潔凈燃燒方法的強迫燃燒器，包括氣化室(9)和空氣預混合器(7)，其特征在于它還包括設于燃燒室(1)內的高溫輻射渦輪殼形半內燃渦腔(2)，所述半內燃渦腔(2)包括設于側面的渦瓣(3)和分設于兩端的渦底(5)、渦蓋(21)，其中心空間為渦腔(16)，所述半內燃渦腔(2)上設有連通渦腔(16)和燃燒室(1)的火焰出口(4)，所述粗可燃燒氣通道(14)的另一端與設于渦底(5)上的粗可燃氣進氣口(15)連通。
7.如權利要求6所述的強迫燃燒器，其特征在于所述渦腔(2)的凈高尺寸與粗可燃氣進口(15)的當量直徑之比為1∶1～5∶1，渦腔(2)的橫截面當量直徑與粗可燃氣進口(15)的當量直徑之比為2∶1～8∶1；所述渦腔(2)的內表面為任意線性旋轉面或多棱面的組合。
8.如權利要求6或7所述的強迫燃燒器，其特征在于所述粗可燃氣出口(15)的前方設有初始高溫層(19)。
9.如權利要求8所述的強迫燃燒器，其特征在于所述火焰出口(4)設置于渦瓣(3)上、渦蓋(21)上或渦瓣(3)與渦蓋(21)上。
10.如權利要求9所述的強迫燃燒器、其特征在于所述初始高溫層(19)設置于位置調節(jié)裝置上，所述粗可燃氣進口(15)和火焰出口(4)處均設有面積調節(jié)裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種強迫煤、有機物潔凈燃燒的方法及強迫燃燒器,它是在小容積半內燃渦腔內,給定煤、有機物完全燃燒所需熱動力場,使任意濃度的粗可燃氣均可立即穩(wěn)定地潔凈燃燒。本發(fā)明是高度缺氧氣化,燃燒火焰在渦腔內高速撞擊湍動,不回火,在燃燒的全過程中達到消煙減塵的目的,不附設消煙除塵設備,簡化了結構,安全防爆,燃燒過程和封火狀態(tài)下燃燒率> 99%、林格曼黑度趨于零、粉塵排放濃度< 66mg/M
文檔編號F23D99/00GK1176365SQ96118758
公開日1998年3月18日 申請日期1996年9月6日 優(yōu)先權日1996年9月6日
發(fā)明者許其懷 申請人:許其懷