專利名稱：在爐中燃燒氣體的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的在爐中燃燒氣體燃料的方法，特別涉及在主要燃燒其它主燃料的鍋爐內(nèi)燃燒低熱值氣體的方法。
本發(fā)明還涉及一種適用于實(shí)施所述方法的裝置。
本發(fā)明特別適于燃燒通過空氣氣化作用產(chǎn)生的氣體、高爐氣體和其它低熱值的氣體。本發(fā)明例如用于實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)燃燒過程中的燃料變化，并且也可用于燃燒高熱值的氣體如天然氣。
通常，由一個(gè)獨(dú)立的氣化器所獲得的產(chǎn)出氣體(product gas)由燃燒器送入爐中。如果產(chǎn)出氣體熱值較低，為保證可靠地引燃，燃燒器的結(jié)構(gòu)必須保證較低的軸向速度，因而燃燒器的尺寸很大。當(dāng)燃燒低熱值氣體、如通過空氣氣化作用產(chǎn)生的氣體時(shí)，氣體進(jìn)給體積流量變得非常大，這就使低速下的燃料進(jìn)給復(fù)雜化并使燃燒器的尺寸變得較大。此外，在已有的爐子中改造較大型的燃燒器在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)，而且，用多個(gè)燃燒器改裝已有的鍋爐會(huì)大大減少有效的傳熱面積。燃燒產(chǎn)出氣體難以達(dá)到足夠的停留時(shí)間，并且結(jié)構(gòu)限制也會(huì)給附加燃燒器的設(shè)置帶來(lái)困難。盡管高熱值的產(chǎn)出氣體可以以較高的軸向速度進(jìn)給，但在已有的鍋爐中改裝入一個(gè)新的燃燒器仍然難以進(jìn)行。由于鍋爐通常設(shè)計(jì)使用特定的燃料和空氣流量，附加燃燒器可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)污問題和氣流擾動(dòng)，因?yàn)殄仩t中新流量的出現(xiàn)會(huì)改變爐中的流型，從而改變?nèi)剂先紵^程、火焰形態(tài)、煙氣組成以及鍋爐內(nèi)表面上的熱傳遞。
本發(fā)明的目的就是提供一種適用于特別是在設(shè)計(jì)用于其它類型主燃料的已有鍋爐中燃燒低熱值氣體而無(wú)需對(duì)鍋爐進(jìn)行大的結(jié)構(gòu)改動(dòng)的方法。
本發(fā)明的目的通過以下方法實(shí)現(xiàn)將待燃燒的由氣化器產(chǎn)生的產(chǎn)出氣體或其它氣體送入鍋爐中處于缺氧條件下的下部分，然后在鍋爐的上部分在所需的燃燒空氣送給速度或更大的燃燒空氣送給速度下使氣體燃燒。
更具體地說，本發(fā)明方法的特征在權(quán)利要求1的特征部分中有所描述。
而且，本發(fā)明裝置的特征在權(quán)利要求7的特征部分中有所描述。
本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。
利用本發(fā)明，可在已有的鍋爐結(jié)構(gòu)中非常便利地使用熱值很低的氣體而只需對(duì)鍋爐作微小改動(dòng)。蒸氣發(fā)生器的傳熱面積不需要減少并且裝有燃燒氣體再循環(huán)系統(tǒng)的鍋爐可利用已有的再循環(huán)系統(tǒng)來(lái)將輔助氣體燃料送入鍋爐的下部分。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒并且僅僅使?fàn)t內(nèi)的流型發(fā)生微小改變。在這種方法中，火焰的輻射作用使輔助氣體燃料的引燃和燃燒過程得以穩(wěn)定。此外，新的送給裝置使得對(duì)已有的鍋爐的改造更加簡(jiǎn)化，因?yàn)闅怏w入口要比大型燃燒器更易裝在爐中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種新穎方法對(duì)燃料類型的適應(yīng)性更強(qiáng)，并且便于進(jìn)一步增大通過燃燒控制方式減少煙氣中的氮氧化物量的可能性。由于這種方法可通過適當(dāng)安排空氣的送給來(lái)實(shí)現(xiàn)爐中的明確分段，所以鍋爐可以以如同分段式低NOx燃燒器那樣的方式進(jìn)行工作。
當(dāng)燃燒的產(chǎn)出氣體作為一種輔助燃料送入已有的鍋爐中時(shí)，這種方法的優(yōu)點(diǎn)將最為顯著。通過將產(chǎn)出氣體通過安裝在爐子下部分的噴嘴送入或通過可能有的燃燒氣體再循環(huán)系統(tǒng)的開口送入、而未使用燃燒器，可使傳熱表面所要發(fā)生的變化基本上比設(shè)有用于通過燃燒器燃燒所得的產(chǎn)出氣體的鍋爐要小。此外，也能獲得上述燃燒過程的優(yōu)點(diǎn)。另外，如果新鍋爐專門設(shè)計(jì)用于燃燒混合燃料，根據(jù)氣態(tài)燃燒產(chǎn)物部分，重燃燒作用可達(dá)到特別有利的狀態(tài)，這會(huì)減少氮氧化物(NOx)的排放量。在這里，由燃料所生成的烴基將一氧化氮重新還原成為氮分子，因此減少了氮氧化物的排放總量。
本發(fā)明的方法可適用于燃燒各種類型的氣體燃料。然而，這種方法在鍋爐結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)點(diǎn)在燃燒低熱值氣體如通過空氣氣化作用產(chǎn)生的氣化氣體、高爐氣體以及廢氣時(shí)能得到最佳利用。不過，上述改善燃燒過程的優(yōu)點(diǎn)在燃燒高熱值氣體如天然氣時(shí)同樣也能得到利用。另外，產(chǎn)出氣體可作為主燃料燃燒。
下面將參照附圖
借助本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。
參照附圖，產(chǎn)出氣體被送入爐2的下部10中的空氣缺乏(還原性)區(qū)域中，因而確保足夠的停留時(shí)間并防止?fàn)t內(nèi)爆炸。由于沒有燃燒空氣被送入該區(qū)域，因而氣體只在送入爐子上部區(qū)域的燃燒空氣流中引燃并燃燒。空氣可通過送入其它燃料的燃燒器8送入鍋爐和/或通過單獨(dú)的空氣送給噴嘴9送入。鍋爐1中的蒸氣發(fā)生回路內(nèi)的燃燒軌跡繼而其傳熱分布可通過空氣送給的垂直分布情況得到有效控制，該空氣分布情況決定了爐2內(nèi)燃燒過程的不同區(qū)域的位置。空氣送給分布情況也為爐2內(nèi)氮氧化物的生成鏈提供了有效的控制方式，由此一個(gè)適當(dāng)分段的空氣送給模式可以使污染物排放量大為減少。
附圖中所示的鍋爐1為一種常規(guī)設(shè)計(jì)的用于燃燒如煤或泥炭的鍋爐。用于送給固體燃料的燃燒器8在爐2的壁上排成行，因此，燃燒器所需的燃燒空氣通過安裝于燃燒器8的空氣送給噴嘴送入爐中，并且如果需要，還可通過位于其附近的輔助空氣送給噴嘴送入。除燃燒器空氣送給噴嘴之外，鍋爐1裝有至少一個(gè)用于將空氣送入爐2上部分的頂部輔助空氣送給噴嘴9。通常，鍋爐1的上部分包括用于高溫加熱自蒸氣發(fā)生器排放出的蒸氣且環(huán)繞著爐2設(shè)置的過熱器，以及煙氣導(dǎo)管的出口接管。
產(chǎn)出氣體被送入燃燒器8下方的爐2的下部分10中、進(jìn)入一個(gè)沒有空氣送給的區(qū)域，從而在其中建立一個(gè)強(qiáng)還原性的環(huán)境。氣體在氣化器5中產(chǎn)生，氣化器5可為空氣氣化器、高爐或其它產(chǎn)生或生成可燃性氣體的裝置。本發(fā)明可以利用熱值很低的氣體，從而利用它們的熱值并且由于帶有煙氣凈化裝置的大型鍋爐的先進(jìn)燃燒工藝也能使氣化器中產(chǎn)生的氣體進(jìn)行有效的燃燒/凈化，因而有效且耗費(fèi)低廉地降低了污染物排放量。同時(shí)待燃燒的氣體從氣化器中經(jīng)大直徑導(dǎo)管6送入位于爐子下部分10中的噴嘴7，由此氣體可在爐內(nèi)向上流動(dòng)。盡管氣體不會(huì)在缺乏空氣的爐子下部分引燃，但它將會(huì)在爐2的火焰輻射(即燃燒過程的熱輻射)和通過燃燒器8之空氣噴嘴送入的氧氣的作用下在上部區(qū)域得到加熱并很容易引燃。通過經(jīng)頂部輔助空氣噴嘴9將余下的所需燃燒空氣送入爐子的上部分中，爐內(nèi)的燃燒過程進(jìn)而得以分段進(jìn)行。
除了上述實(shí)施例外，也可考慮本發(fā)明的其它實(shí)施方案。
本發(fā)明也適用于僅用于燃燒產(chǎn)出氣體的鍋爐，在此不需要單獨(dú)的燃燒器，而是燃燒器可由單獨(dú)的空氣送給噴嘴代替。然而，在這種情況下，要注意利用如天然氣或石油燃燒器來(lái)幫助保證氣體的引燃和燃燒。另外，單個(gè)鍋爐可用來(lái)燃燒多個(gè)不同的氣化器產(chǎn)生的產(chǎn)出氣體，這在將廢物氣化成燃料的應(yīng)用中是非常有利的。
權(quán)利要求
1．一種在爐中燃燒氣體的方法，其特征在于，-待燃燒的氣體被送入該爐(2)的下部分(10)內(nèi)的一個(gè)還原性區(qū)域中，以及-燃燒空氣被送入爐(2)中位于待燃燒氣體的送給區(qū)域(10)上方的至少一個(gè)區(qū)域內(nèi)。
2．權(quán)利要求1所述的方法，其中氣體在裝有至少一個(gè)用于燃燒除待燃燒氣體之外的其它一些燃料的燃燒器(8)的鍋爐中燃燒，其特征在于待燃燒的氣體被送入爐(2)內(nèi)在燃燒器(8)的下方。
3．權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于燃燒空氣的一部分通過所述燃燒器(8)的空氣噴嘴送入爐(2)內(nèi)，而另一部分通過位于該燃燒器上方的至少一個(gè)空氣送給噴嘴(9)送入。
4．權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，燃燒空氣的一部分被送入爐(2)內(nèi)在氣體送給位置上方的第一段處，而輔助空氣被送入爐內(nèi)在位于第一空氣送給位置上方的至少一段處。
5．上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于待燃燒的氣體通過一個(gè)燃燒氣體再循環(huán)系統(tǒng)送入爐(2)內(nèi)。
6．上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于待燃燒的氣體為由空氣氣化作用所產(chǎn)生的氣體、高爐氣體、廢氣或其它低熱值的氣體。
7．一種在爐(2)中燃燒氣體的裝置，其特征在于，-用于該爐(2)下部分(10)內(nèi)的還原性區(qū)域的開口(7)，通過這個(gè)開口(7)氣體被送入該爐(2)中，以及-至少一個(gè)空氣送給噴嘴，用于將燃燒空氣送入該爐(2)中、位于待燃燒氣體的送給區(qū)域(10)上方的至少一個(gè)區(qū)域中。
8．權(quán)利要求7所述的裝置，所述裝置在其爐內(nèi)包括至少一個(gè)用于燃燒除待燃燒氣體之外的其它燃料的燃燒器(8)，其特征在于用于將待燃燒氣體送入爐(2)內(nèi)的開口(7)位于該燃燒器(8)的下方。
9．權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，具有所述燃燒器(8)的空氣噴嘴，一部分燃燒空氣可通過該燃燒器(8)的空氣噴嘴送入爐內(nèi)；并且具有位于該燃燒器(8)上方的用于將輔助空氣送入爐(2)內(nèi)的至少一個(gè)空氣噴嘴(9)。
10．權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，具有空氣噴嘴，其中一部分燃燒空氣可通過該空氣噴嘴送入爐(2)內(nèi)、在氣體燃料送給位置上方的第一段處；以及位于該第一空氣送給位置上方用于將輔助空氣送入爐(2)內(nèi)的至少一段處的至少一個(gè)輔助空氣噴嘴(9)。
11．以上權(quán)利要求7-10中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于待燃燒的氣體通過煙氣再循環(huán)系統(tǒng)送入爐(2)內(nèi)。
12．以上權(quán)利要求7～11中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，該裝置包括一種用于產(chǎn)生氣體燃料的裝置(5)和至少一個(gè)用于將氣體燃料送入該爐(2)內(nèi)以便在其中燃燒的噴嘴(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在爐(2)中燃燒氣體燃料的方法和裝置,特別涉及用于在主要燃燒一種主燃料的鍋爐(1)內(nèi)燃燒低熱值氣體的方法和裝置。本發(fā)明基于將氣化器(5)的產(chǎn)出氣體或其它可燃?xì)怏w送入爐(2)之下部分(10)的缺乏空氣的環(huán)境中,并且氣體在所需燃燒空氣送給量或成倍的燃燒空氣送給量的條件下在爐(2)的上部燃燒。
文檔編號(hào)F23C6/04GK1228830SQ97197411
公開日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1997年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月28日
發(fā)明者M·賴科, T·雅各布森, K·耶斯凱萊伊寧 申請(qǐng)人:伊馬特蘭福伊馬股份公司