[發明專利]物質的燃燒方法及其系統

有效

• 申請號: 200610143692.0
• 申請日: 2006-11-08
• 公開（公告）號: CN101178178A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 葛家賢
• 申請（專利權）人: 臺灣潔凈能源科技股份有限公司
• 主分類號: F23G5/027
• 分類號: F23G5/027;F23G5/46;F23K1/00;C10J3/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 潘培坤

技術領域

本發明涉及一種物質的燃燒方法及其系統，尤其涉及一種將可燃物質經氣化后轉換成氣態可燃氣的燃燒方法及其系統。

背景技術

當今人類取得能源的方式之一為通過燃燒可燃物產生熱能，其所追求的目標在于在燃燒過程中提高熱能的利用效率并降低因燃燒所產生的污染物。

理論上，如果要求高的熱效率，那么過剩反應氣體(excess?oxidant，如純氧、空氣等)的量越低越好，以降低過剩反應氣體所衍生的排氣熱損。但過低的過剩反應氣體量易導致燃料燃燒不完全，不僅造成燃料的損失，也會導致產生如碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)等的污染物。另外，理論絕熱溫度隨過剩反應氣體量的增加而降低，高熱值的燃料在過低的過剩反應氣體量下燃燒，極易因高溫而產生出大量的氮氧化物(NO_x)。

舉例來說，當燃料(如天然氣、燃油、粉煤等)極易與反應氣體混合時，為降低排氣熱損，往往給予較低的過剩助燃空氣，但燃燒產物的溫度較高，導致產生氮氧化物污染物。

當燃料(例如塊煤或廢棄物等)不易與反應氣體混合時，為使燃料充分燃燒，往往供給大量的過剩氣體，因此增加了排氣熱損并降低了熱效率。例如焚化爐為使廢棄物能充分地燃燒，一般反應氣體量至少達到理論需氧量的兩倍。

另外，燃燒過程所產生的飛灰往往含有一些有害物質，如果要降低污染性與提高材料再利用的可行性，必須要使飛灰熔融形成融渣，燃燒溫度需提高至灰份熔點以上(一般約達1300～1500℃)。在此高溫下，若同時存在氧氣與氮氣將會產生氮氧化物(NO_x)污染物。

以廢棄物焚化爐為例，為使廢棄物充分燃燒，必須供給大量的助燃空氣，因此無法使燃燒排氣的溫度(約800～1000℃)達到使飛灰熔融的溫度。如果要使飛灰熔融，必須在焚化爐后設置熔融爐，加入額外的輔助燃料，以提高燃燒產物的溫度。這種方式需要額外的外來能源，同時也因在存在過剩空氣的情況下進行操作，而衍生出大量的氮氧化物污染。

公知技術的燃燒模式在熱效率與降低污染物之間往往無法兼顧。因此，有必要提供一種物質的燃燒方法及其系統，以改善現有技術所存在的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種物質的燃燒方法，可在極低的過剩反應氣體量下達到高燃燒效率與高熱效率。

本發明的另一目的在于使可燃物的飛灰得以高溫熔融，且不會因高溫產生氮氧化物污染物。

本發明的又一目的在于提供一種物質的燃燒系統，可在極低的過剩反應氣體量下達到高燃燒效率與高熱效率。

為實現上述目的，本發明的物質的燃燒方法包括下列步驟：將物質在低于其理論需氧量下加入第一反應氣體，以產生底灰與第一產物，該第一產物包括第一氣態物質與飛灰；將第一產物在低于其理論需氧量下加入第二反應氣體，以將第一產物的溫度提高至飛灰的熔點以上，以產生熔渣以及第二產物，該第二產物包括第二氣態物質；將該第二產物至少進行一次熱回收，以及將該第二產物至少進行一次氧化燃燒，以實現該第二產物實質上的充分燃燒。其中，在最后一步驟的過程中不會大量產生氮氧化物。

為實現上述的目的，本發明的物質燃燒系統包括氣化爐、熔融爐、至少一個熱回收裝置、以及至少一個反應氣體供應裝置。其中，氣化爐將物質在低于其理論需氧量下加入第一反應氣體，以產生底灰與第一產物，該第一產物包括第一氣態物質與飛灰。該熔融爐將第一產物在低于其理論需氧量下加入第二反應氣體，以將該第一產物的溫度提高至飛灰的熔點以上，以產生熔渣以及第二產物，該第二產物包括第二氣態物質。至少一個熱回收裝置用以進行熱回收。至少一個反應氣體供應裝置用以實現第二產物實質上的充分燃燒，且不會大量產生氮氧化物。

本發明的有益技術效果在于，不僅可使物質有效地完全燃燒，而且當產生過剩反應氣體時，其燃燒產物的溫度也可降低至生成氮氧化物的溫度以下，由此達到高的熱效率，并能有效控制污染物的產生。

附圖說明

圖1為某物質的燃燒產物溫度與反應氣體當量比的關系圖；

圖2為本發明的物質的燃燒系統的第一實施例的示意圖；以及

圖3為本發明的物質的燃燒系統的第二實施例的示意圖。

其中，附圖標記說明如下：

1???????物質的燃燒熱利用系統???????????????10??????氣化爐

20??????熔融爐?????????????????????????????31、32??熱回收裝置

41、42、43、44、45??反應氣體供應裝置